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- 2019.10.20 Sunday
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皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
いままで発電のしくみと電力のベストミックスについて話しをしました。いかがでしたでしょうか?特に原子力発電の電気が基本的に自動販売機、待機電力、24時間のコンビニ、冷蔵庫でしか使えないというのは意外だったのではないでしょうか。
基本的に自動販売機も24時間営業のコンビニも社会になくても生活は成り立ちます。冷蔵庫はいまの半分のサイズでも十分に役に立ちます。
飲み物やタバコの自動販売機を日本以外の国の屋外で見かけることは、まず、ありません。イギリス、フランス、などでは屋外ではなく、会社内や学校内に設置されている場合はあります。しかし、日本のように屋外のいたるところに設置されている国はありません。日本以外の国では自動販売機なしで社会生活が成り立っています。自動販売機は必要でしょうか?
百歩譲って、どうしても自動販売機を設置したいのであれば、蓄電池付き太陽光発電装置を付属させはどうでしょうか。運転費用(ランニングコスト)がゼロの非常に効率の良い自動販売機が出来上がります。
24時間のコンビニは、韓国や台湾にもありますが、これほど店舗数が多いのは日本だけです。ヨーロッパ各国で見かけることは、まず、ありません。それでも社会生活は成り立っています。
もし、それでも、どうしても必要だというのならば24時間営業ではなくて朝7時から夜11時までの営業にしてはどうでしょうか。そして太陽電池パネルと蓄電池、燃料電池やマイクロガスタービンを設置します。燃料電池やマイクロガスタービンで発生する熱を利用すればおでんだってシャワーだって提供できます。電気代も節約できます。
冷蔵庫について考えてみます。
現在生活において冷蔵庫は欠かせないものになっています。しかし、
その冷蔵庫は十分に活用されているでしょうか?スーパーマーケットにいけば、毎日、「朝、取れたての野菜」が並んでいます。あるいは
その日の河岸で競り落とされた新鮮な魚が並んでいます。しかも、夜の8時〜9時ごろまで営業しています。それなのに、買いだめをしてわざわざ冷蔵庫の中で古くなった野菜や魚を料理に使う必要があるのでしょうか?「冷蔵庫で食品を腐らせる日本人」「冷蔵庫で食品を腐らせない日本人」魚柄仁之助著を読むと冷蔵庫は必要ないことが分かります。
節電も重要ですが、もう一歩すすんで節エネルギー、省エネルギーをしませんか。
皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
一般的に電化製品で使用する電力の7〜10%は待機電力であるといわれています。これはどういうことでしょうか?
いま、家庭内で使用される家電製品にはリモコンがついている製品が多くなっています。
テレビ、ビデオ、エアコンなどはリモコン対応になっています。リモコンと言う装置は手元のリモコンのスイッチを押すと手元のリモコンからテレビ、ビデオに向けて赤外線が発射されます。その赤外線を感知するためにテレビ、ビデオ、エアコンなどでは電源が入りっぱなしになっていなければなりません。
もし、節電しようと思えば、テレビでしたら主電源を切る。つまり機械式スイッチでオフにする。ビデオデッキなど時間予約ができるものは、主電源のスイッチが電卓やリモコンのボタンのようにソフトタッチのスイッチになっています。
この場合はプラグをコンセントから抜く。ビデオデッキ内臓の時計が狂ってしまい予約録画ができなくなりますが、年に2〜3回しか予約録画をしないのでしたら思い切ってプラグをコンセントから引き抜きましょう。
エアコンでしたらエアコンを使わない季節である春や秋にはプラグをコンセントから抜いておきましょう。この待機電力もベース電力のひとつです。使いもしないリモコンの為に余分に原子力発電所が稼動し、核廃棄物が増えています。
イギリスなどではコンセントには必ずスイッチが付いています。プラグをコンセントから引き抜くと言う面倒な事をしなくても、コンセントのスイッチをオフにすることで待機電力をゼロにすることができます。日本でも普及できないものでしょうか。
もし、電力資材や電力関係の会社の方がお読みでしたら対策を考えていただきたいと思います。あるいは家電製品の会社の方でしたらリモコンの無い家電製品、少なくともリモコンだけではなくて本体に電源OFFのスイッチが付いた製品の開発をお願いします。
皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
いままで電気の発電のしくみについて解説をしてきましたがいかがでしたでしょうか?
簡単にまとめてみます。
電気は直流と交流がある。
直流はプラスとマイナスが決まっていて、乾電池、鉛蓄電池、燃料電池、太陽電池で供給できる。
私たちが生活で使う交流は火力発電所によって供給される。
火力発電所の発電効率は約40%である。60%の熱エネルギーは利用されずに棄てられ、海水温暖化を促進している。
IHクッキングヒーター、電気炊飯器は総合エネルギー効率が低い。これらを使うと海水温暖化を促進する。
原子力発電所のエネルギー効率は30%である。残りの70%の熱エネルギーは利用されず棄てられ、海水温暖化を促進している。
原子力発電による電気は基本的に自動販売機、24時間営業のコンビニ、冷蔵庫にしか使えない。
昼間の午前10時〜午後6時の電気は揚水発電所によって供給される。揚水発電所とは電気エネルギーを水の位置エネルギーに変換して貯めておくところである。原子力発電所、揚水発電所、2つのダムはセットで建設されなければならない。総合エネルギー効率も低く、設備投資の効率も低い。
電気自動車は走行中にはCO2を排出しないが、家庭用電源で充電するとCO2か核廃棄物が発生する。
意外な事実も多かったと思います。電気エネルギーは他のエネルギーから変換して得られているものです。電気エネルギーを大切に使いたいですね。
皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
連載第一回目で
『ある電気自動車メーカーの社長は
「走行中にCO2を排出しません。環境に易しいエコな自動車です。充電には家庭用電源を使います。」と発言しました。彼の発言はウソではありませんが、正確ではありません。』
と言いましたが、理由は分かりましたか?
そうです。電気自動車は走行中にCO2を排出しませんが、家庭用電源から充電すると火力発電所ではCO2が発生し、原子力発電所では核廃棄物が発生します。「ゼロエミッション」ではありません。
もし、「ゼロエミッション」にしたいのであれば、太陽光発電装置や風力発電、そして燃料電池で発生した電気で充電することが必要です。現在、家庭用の太陽光発電装置も燃料電池も普及し始めています。これらの発電装置と電気自動車を組み合わせることで真の「ゼロエミッション」のシステムができあがります。
そして、これが、現在Googleが検討している「スマートグリッド」の考え方につながります。スマートグリッドについては折を見てさらなる解説をしたいと考えています。
いまのところ「ゼロエミッション」とはいいきれない電気自動車ですが、その総合エネルギー効率はガソリン自動車の2倍ちかくあります。今後の充電用設備の充実に期待しましょう。
前回は揚水発電のしくみについて説明しました。原子力発電は24時間一定の出力でしか運転できないために、揚水発電所を建設して電気エネルギーを水の位置エネルギーに変換して貯めるのでした。そのためには巨大な池が必要であり、そのためにはダムを少なくとも2つ建設する必要がありました。
では揚水発電所のしくみの図を、もういちど見てみましょう。先日の原子力発電と揚水発電所の図が基本になっています。
の効率と同じと仮定します。
すると次のようになります。
原子力発電所の発電端効率×揚水発電所の揚水効率×揚水発電所の発電効率
=0.3×0.84×0.84
=0.21
=21%
実際には送電損失を計算に入れますから、総合エネルギー効率はもっと低くなります。一般的に原子力発電所は海岸にありますし、揚水発電所は山奥にあります。そして多くの電気の使用者は比較的海岸に近い平野にいます。したがって、電気は夜中に海岸から山奥に送られ、昼間に平野まで送り戻されますので送電距離が長くなり、必然的に送電損失も大きくなります。
つまり、昼間の需要のピーク時に使用する電力の総合エネルギー効率は非常に低いものです。
貴重なウラニュウムをオーストラリアなどから輸入し、危険な核廃棄物を発生させながら発電していますが、その発生したエネルギーの多くは電気として利用されず、海水温暖化を促進しています。
しかも、この時間帯の電力は原子力発電所+2つのダム+揚水発電所をいう巨大施設を4つも建設して賄われています。巨額な投資によって成り立っています。したがって昼10時〜18時の電力は非常に経費が高くつくものとなっています。
皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
前回、原子力発電所は一定出力の運転しかできず、その電力は基本的に自動販売機、24時間営業のコンビニ、冷蔵庫にしか使えない事を説明しました。
もういちどベストミックスのグラフをご覧下さい。
グラフの午前6時頃から火力発電所のカーブが上向きになっています。これは、人々が目覚め、電気炊飯器のスイッチを入れ、電車が動き出すためです。つまり、私たちの生活の主な部分は火力発電所によって支えられています。
お昼ごろのグラフ(需要のピークの前後、10時ごろ〜18時ごろ)を見てください。
「(揚水式、貯水池式、調整地式)水力発電」となっています。夜中の0時から朝8時ごろまでには「揚水用動力」の文字もあります。実はこの二つはセットになっています。
「電気は貯める事ができない」といいましたが、例外があります。それが、この揚水式発電所です。
原子力発電所は出力の調整が難しいため、24時間一定の出力で運転します。また、石炭、石油火力発電所も一度停止すると再始動することが大変です。(ガスタービン火力発電所は始動が簡単です。)それで夜中の電力需要が少ない時間帯には電力が余ってしまいます。そこで、この電力を揚水発電所に送ります。揚水発電所は水力発電所の一種です。位置の高いところに上池、位置の低いところに下池があります。
電力の余る深夜時間帯に電動機(モーター)を使ってポンプを動かし、水を下池から上池に移し、電力の必要な昼10時〜18時に水を下に落として水力発電を行います。
上池と下池は池といっても巨大なものが必要です。一般的にはダムを建設して「池」を作る事になります。いわば電気エネルギーを水の位置エネルギーに変換して貯蔵しておく施設です。
東京の近くですと山梨県葛野川発電所が見学できます。
原子力発電所を建設するときには少なくとも2つのダムを作る事が必要です。原子力発電所と2つのダムはセットで建設しなければ意味がありません。
この連載記事の第一回目で「新しい民主党政権はダムの建設を削減する方針でいます。ダムを建設しないで原発を建設しても原発の効率的な運用はできません。」と言いましたが、その理由が理解できましたでしょうか?
皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
いままでお話しましたように、原子力発電の場合、70%の熱エネルギーは利用される事も無く棄てられていて、「海水温暖化」を促進しています。
しかも、原子力発電所で発生する電力は自動販売機、24時間営業のコンビニ、冷蔵庫でしか利用する事ができません。私たちが昼間の活動で使用する電気エネルギーを直接に供給する事ができないのです。
どういうことでしょうか?
電力のベストミックスについて解説をします。
こちらの電気事業連合会のホームページをご覧下さい。
右側にある需要の変化に対応した電源の組み合わせ(ベストミックス)をご覧下さい。
クリックすると大きくなります。
原子力発電の出力をみてください。24時間一定の出力になっています。原子力発電所は一定出力の運転しかできません。そして、原子力発電で発生する交流の電気は貯めておくことができません。
これの意味するところは、「原子力発電で発生した電力は24時間一定の消費電力で稼動する機械にしか使えない」という事です。つまり、原子力発電所で作る電気は基本的に自動販売機、24時間営業のコンビニ、待機電力、冷蔵庫にしか使えません。(その他、銅の電気精錬など、特定の工場で使用できます。)
私たちが昼間の生活で使う電車や蛍光灯のためには使えないのです。
前回は原子力発電に関する過去問題の解説をしました。ここでアインシュタインの相対性理論が出てきました。相対性理論と言うと「難しい」と感じると思います。しかし、その理論はとても単純な2つの仮定に基づいています。
ひとつは「光の速度は常に30万キロメール毎秒であること」。もうひとつは「あらゆる慣性系及び加速度系で同一の物理法則が成り立つ事」です。この2つの仮定から「物質とエネルギーは等価である。」という結論が導き出されます。
慣性系の場合が特殊相対性理論であり、加速度系の場合が一般相対性理論です。たった数グラムの物質が莫大なエネルギーに変化します。物質であればなんでも良く、ウラニュウムにこだわりません。
相対性理論について知りたい方には「アリスの相対性理論」または「四次元の国のアリス」(原題:Readable Relativity Clement Vavasor Durell著)をお勧めします。絶版本ですので図書館でお読みください。高校生の数学レベルで相対性理論の本筋をわかりやすく解説しています。
時間と空間は等質である事、光は重力によって曲がる事など、とても興味深い事実が明らかになります。
皆さん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。
前回は火力発電所のエネルギー効率が40%前後しかなく、従って電気を直接に熱に変換する家電製品であるIHクッキングヒーターや電気炊飯器を使用すると総合的エネルギー効率が低くなり、地球温暖化を促進する事を説明しました。
それでは、原子力発電はどうでしょうか。原子力発電のしくみは石炭や石油を使った火力発電と同じです。ただし原子力発電では石炭や石油を燃やす代わりに、ウラニュウムの核分裂を利用して熱エネルギーを得た後、これを電気エネルギーに変換しています。
原子力発電においては安全性確保の為、発生する蒸気の温度を低く抑えるので火力発電所よりも発電端効率が低くなります。火力発電所でも原子力発電所でも熱せられた蒸気の熱エネルギーが電気エネルギーに変換されます。
したがって蒸気の温度が低い原子力発電所の場合の発電端効率は約30%と火力発電所よりも低くなります。それゆえ原子力発電所では発生した熱エネルギーのうちの70%の熱エネルギーは利用される事も無く棄てられています。
そのうちの多くは火力発電所と同様に復水器から放出されるので、原子力発電所のまわりの海水温度は上昇しています。原子力発電所は24時間運転ですので、原子力発電所のまわりの海は24時間暖かいことになります。
原子力発電所の仕組みについては仁田@Professional Engineerさんが「原子力発電を知る」で詳しく解説をしています。
皆さん こんばんは 電験3種傾向と対策研究会です。
前回は火力発電所のまわりの温度上昇について計算しました。
6.5度というかなり大幅な温度上昇が火力発電所の周辺では起きている事が分かりました。
海水温暖化について考えてみます。
IHクッキングヒーターで1リットルのお湯を沸かす事を考えてみます。IHクッキングヒーターが発生させる熱量と同等の電力を得るためには、火力発電所でその2.5倍以上の熱量を発生させなければいけません。
つまり火力発電所でガスや石炭、石油を使用し、2.5リットル以上のお湯を沸かすぐらいの熱エネルギーを発生させないといけません。こちらの図をご覧下さい。
家庭で電気炊飯器を使い、5合のご飯を炊く事を考えてみます。5合(900ml)のお米を炊くためには2割増しの水が必要ですので約1リットルの水を電力で沸騰させることになります。
このために使う電力を発生させるためには火力発電所でガス、石油、石炭などを使い2.5リットル以上のお湯を沸かすぐらいの熱エネルギーを発生させます。
つまり、IHクッキングヒーターや電気炊飯器は総合的エネルギー効率が低いので、これらを使うと海水温暖化を促進してしまいます。
では、どうしたら良いのでしょう?答えは簡単でガスコンロを使うか、「ガス炊飯器」を使えばエネルギーの節約になります。いまのガス炊飯器は便利でして「はじめチョロチョロ、なかパッパ」というご飯の炊き方を自動的に行ってくれます。とてもおいしいご飯ができます。または土釜を使ってガスコンロで炊くと遠赤外線効果でおいしいご飯が出来上がります。
あるいは玄米を炊くのでしたら圧力鍋がお勧めです。ドイツのシリット社製圧力鍋「シラルガン シコマティックT」が一押しです。セラミックを使っているので遠赤外線効果でおいしく炊けます。
ドイツのフィスラーやフランスのT-falも良い圧力鍋ですが金属製ですのでお酢等の酸に影響されやすいですし、ご飯の味が変わりやいのでお勧めしません。
日本ブランドのものは中国の金属製がほとんどですし、お勧めできません。
シラルガン シコマティックTが一番良いです。高いと思うかもしれませんが、一生の間、使う事ができます。ただし、かなり重いので女性の方でしたら一度、百貨店などの売り場で持ってみると良いでしょう。
購入はアマゾンでもできます。
照明装置、テレビ、ビデオやパソコンを使うためには電気エネルギーを使用するしかありません。しかし、電気炊飯器などで消費する熱エネルギーを得るために電気エネルギーを使用することはとても「総合的エネルギー効率」が低いことであることを理解してください。
次回は原子力発電の説明をします。
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