東北エネルギー懇談会

6 発電から変電まで

【区分】
区分は、初心者と中級者に分けましたが、各自の判断で自由にご覧下さい。

1 電気はどうやって作っているのですか?

 電気は、磁石とコイル(うずまき状に巻いた金属の線)を使ってつくります。コイルとコイルの間で磁石を回すと、電子の流れができて、コイルに電流が流れます。これを“電磁誘導”といいます。自転車のライトも同じ仕組みで、これを大規模にしたのが発電所です。

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東北電力 電気アドベンチャー 電気はどうやって作られるの?
東京電力ホールディングス エネルギー理解 電気をつくる
電気事業連合会 TOPICS ひらめき!ピカールくん 発電の仕組み
中国電力 電気をつくるってどうゆうコト?
四国電力 電気なんでも調査隊 発電の原理
学研 科学なぜなぜ110番 電気は何でできているの

2 電気ってどんな発電方法があるのですか?

 エネルギー源としては、水力(位置エネルギー)、火力(熱エネルギー)、原子力(核分裂のエネルギー)、再エネ(自然界のエネルギー)であり、このエネルギーを回転エネルギーや化学反応によって発電することになります。 

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東北電力 電気アドベンチャー 水力、火力、原子力、再エネその他
四国電力 エネルギー教育用資料集 アニメ素材
北陸電力 エネルギー環境 火力・原子力・再エネ
四国電力 電気なんでも調査隊
電気事業連合会 電気事業について 発電の仕組み
資源エネルギー庁 エネルギー教育 さまざまな発電方法
資源エネルギー庁 エネルギー教育 発電のしくみを見てみよう

3 電気は、消費に合わせて発電してるって聞いたけど本当ですか?

 電気は使う量と発電する量がいつもぴったり同じになっていなければならない(これを同時同量と言います)のです。そうでないと停電になってしまうのです。

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電気事業連合会 TOPICS ひらめき!ピカールくん(4項目目:電気は同時同量)
電気事業連合会 電事連チャンネル ひらめき!ピカールくん 第1話(動画4:30中の0:40~)

4 発電チームは個性いろいろなのですか?

 「発電チーム」は、電気づくりが得意な仲間たちがチームを組んでいるのです。そして、メンバーも、なかなか個性ゆたかな顔ぶればかりなのです。

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北海道電力 エネルギーアイランド 発電チームは個性いろいろ!
東北電力 電気アドベンチャー 発電の仕組みと特ちょうを見る?

5 発電は、バランスが大事って聞いたけど本当ですか?

 電気をつくるエネルギー資源は、それぞれ特徴があり、完璧な資源は無いのです。従って、リスクを少なくし電気を安定的に供給するためには、いろいろなエネルギー資源のいいとこ取りをする必要があります。これをエネルギーミックスと言い、日本の「エネルギー基本計画」でもその達成を目指しています。(14-4に、電力需給バランスゲームがありますので体験してみましょう)。

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北海道電力 エネルギーアイランド バランスが大切
北陸電力 エネルギー環境 エネルギーミックス エネルギーミックス 日本の電源構成(3:31)
電気事業連合会 電事連チャンネル(スクロールして)エネルギーミックス みんなで一緒に働くお話(2:30)

6 原子力発電所は、今、どうなっているのですか?

 1970年代の石油危機を切っ掛けとして、欧米を中心に急速に原子力の開発が促進されました。

 2011年の福島の原子力事故により日本では全原子力発電所の停止となったり、ドイツでは段階的な廃止が決定されました。

 しかし、世界の主要国は原子力をエネルギー安全保障や地球温暖化対策上重要なエネルギーとして開発を継続しており、世界の原子力発電電力量は2015年以降も増加しています。(以上は①を参照) なお、日本ではこれまで9基が再稼働をしています。

 また、資料②は、原発が停止しても電気が足りているのでは?などの質問に答えています。

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資源エネルギー庁 2017/12/08スペシャルコンテンツ 世界の原発利用の歴史と今
資源エネルギー庁 2018/03/16スペシャルコンテンツ 資源エネルギー庁がお答えします!~原発についてよくある3つの質問
電気事業連合会 TOPICS ひらめき!ピカールくん 原子力発電はどうなっているの?
電気事業連合会 おすすめのコンテンツ 原子力の安全性向上に向けた取り組みについて(動画4本1:40~6:57)
電気事業連合会 おすすめのコンテンツ 国内の原子力発電所の再稼動に向けた対応状況
資源エネルギー庁 2018/04/25スペシャルコンテンツ 世界の原子力技術の動向を追う
資源エネルギー庁 2018/02/22スペシャルコンテンツ 日本における原子力の平和利用のこれまでとこれから
電気事業連合会 電気事業について 原子力発電の現状

7 再生可能エネルギーは、今、どうなっているのですか?

 我が国の再生可能エネルギーは、2012年7月からの固定価格買取制度(FIT)により急激に拡大し、2030年の目標に対し、70%を超える導入率となっています。

 発電電力量に占める再エネの比率は16.0%(2017年時点。水力を除くと8.1%)です。しかし、主要国に比べると再エネ比率は低く、また、太陽光に偏っているため、今後は再エネ全体のバランスも求められる状況です。

 また、再エネがまだ少ない時には何とか他の電源等でカバーできていたことでも、今後の主力電源となっていくためには解決しなければならない様々な問題があります。

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資源エネルギー庁 日本のエネルギー2018「エネルギーの今を知る10の質問」のQ7-2
資源エネルギー庁 2019/08/27スペシャルコンテンツ 再エネと安定供給~求められる「発電を続ける力」
資源エネルギー庁 エネルギー教育 期待される再生可能エネルギー育
資源エネルギー庁 新エネルギーについて なっとく再生可能エネルギー 情報公表用Webサイト

8 石炭で発電するのってあまり良くないのですか?

 世界の発電電力量は、石炭が38.4%で、ガスが23.2%、水力が16.2%、原子力が10.5%、再エネが7.8%であり、石炭が最大です(①)。西欧諸国では、脱炭素化として石炭発電所の廃止を発表する国も出ています。
 一方、日本では安価な電力として、石炭発電の技術力を磨き、今日では、浄化処理を行ったうえで大気中に放出され、何が出ているか見えない状態です。
 日本は欧米諸国に比べて大気汚染物質量は1/3程度(イタリアを除く)ですが、電源開発の磯子発電所は、更にその1/5以下で、横浜市という大都市の中でも問題なく運転しています。

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エネルギー白書2019 第2部-第2章-第3節二次エネルギー-1.電力  【第223-1-5】世界の電源設備構成と発電電力量
資源エネルギー庁 2018/06/19スペシャルコンテンツ あらためて考える、日本における「石炭」の役割
資源エネルギー庁 2019/10/10スペシャルコンテンツ 【インタビュー】「安定的で安価な石炭は今も重要なエネルギー源、技術革新でよりクリーンに」−北村 雅良氏(前編)
資源エネルギー庁 2019/10/16スペシャルコンテンツ 【インタビュー】「先進技術で石炭のゼロエミッション化を目指し、次世代のエネルギーに」−北村 雅良氏(後編)
電源開発 石炭火力発電事業
火力発電の温暖化防止技術(ニュース動画3:22)

9 原子力って危険じゃないのですか?

 原子力発電所は、福島事故後、原子力規制委員会という新たな組織を作って、原子力安全に関し世界で最も厳しい新たな規制基準を作り、その審査に合格しなければ再稼働できない仕組みを作りました。

 地震や津波への対策が強化されたほか、火山や竜巻などの自然災害、火災、さらには意図的な航空機衝突への対応などの設計基準が強化されました。また、自主保安として実施していたシビアアクシデント対策が基準として新設されました。

 なお、原子力の再稼働について、東北電力女川原子力発電所の場合は、2014年1月16日から、5年以上の期間に175回の適合性審査が行われ(2020年1月現在)さまざまなチェックが行われています。

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電気事業連合会 原子力発電について 原子力発電の安全確保
電気事業連合会 電事連チャンネル ひらめき!ピカールくん 第6話安全性向上にゴールなし(3:15)
東北電力 女川の安全対策実施状況のビデオ(動画15:52)と対策一覧
原子力規制委員会 女川の適合性審査状況

10 変電所ってどんなところなんですか?

 発電所から送られてきた電気の高い電圧を、それぞれの必要性に応じて使いやすい低い電圧に変換しているところです。

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東北電力 電気アドベンチャー 電圧を変える
中部電力 キッズ・展示館 変電所ってどんなところ?

11 発電設備や変電設備はどのくらいあるのですか?

 一般電気事業者10社の発電設備は下表のとおりで、合計約2億kWとなります。このデータベースには、これ以外の項目もたくさんあります(110項目)ので参考にしてください。

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電気事業連合会 電気事業データベース(b-電力設備、b-7電力10社の発電設備)

12 電気はどうして貯めることができないの?大きな蓄電池を作ればいいのでは?

 現在の技術では電気を貯められない(①)ため、電気の消費量に合わせて発電する量を調整しています。
 電気の貯蔵は、技術的にも、コスト負担上も難しく、現時点では「同時同量の運用」をするしかないのです。

 刻一刻と変化する需要量(消費量)に合わせて、これまた刻一刻と変化する再エネ分(お天気による急変動が多い)を含めた発電量の調節は大変に難しい技術ですが、変化を予測する最新技術等を駆使し、火力発電所の増減で調整しています。

 また、将来に向けては、送電系統用の大型蓄電池の運用技術の向上やコスト低減に向け「NAS電池」や「レドックスフロー電池」での実証実験等が行われています(②)。

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資源エネルギー庁 2017/10/17スペシャルコンテンツ 知っておきたいエネルギーの基礎用語 ~「蓄電池」は次世代エネルギーシステムの鍵
資源エネルギー庁 2018/02/27スペシャルコンテンツ 再エネの安定化に役立つ「電力系統用蓄電池」
中部電力 でんきのなぜ? 電気のこれからを考える「場」
電気事業連合会 電気事業について 発電の仕組み 水力発電 揚水式発電

 

13 エネルギー資源の在庫ってどのくらいあるのですか?(半歩先の学び)

 日本の石油備蓄は、①国家による備蓄と、②民間石油会社等への法的義務としての民間備蓄、③産油国連携による共同備蓄の3本立てです。

 ①は全国10ヵ所の備蓄基地と民間石油会社等からの借上げたタンクに、2017年3月現在で61%、②は義務のある民間石油会社等に37%、③は日本国内の民間原油タンクに2%備蓄されています。

 また、LNG、石炭、ウランに国家備蓄はないため、それぞれ民間による備蓄となりますが、特に発電電力量の39.8%(2017年度)と最大のLNGが、わずか14日の在庫しかないという大変に厳しい現状です。

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資源エネルギー庁 ⻑期エネルギー需給⾒通し⼩委員会(H27/1:第1回会合)資料3のP12
エネルギー白書2019 第2部-第1章-第3節 一次エネルギーの動向 【第213-1-6】我が国及びIEA加盟国の石油備蓄日数比較(2018年3月時点)(P124)
石油天然ガス・金属鉱物資源機構 備蓄量の推移
関西電力 事業概要 エネルギー でんきのもしも 6 もしも、もっと多くの資源をメイドインジャパンにできたなら 
石油天然ガス・金属鉱物資源機構 我が国の石油・石油ガス備蓄