発電の種類と違いについて
発電の種類
このページでは主な発電の種類について紹介します。世の中にはたくさんの発電方法がありますが、とても全部は紹介しきれませんので 主な発電方法を紹介します。
火力発電
日本で一番多い発電方法が火力発電です。発電方法は
- 化石燃料(石油、石炭、天然ガスなど)を燃やす
- 燃焼から得られた熱エネルギーをボイラーで水蒸気を発生させる
- 水蒸気でタービンを回す
- タービンを回す回転により発電する
火力発電のメリットは
- 安定した電力を長期にわたり供給できる。
- 電力需要の変化に対応できる。時期に応じて供給量を柔軟に変化させることができる。
- 水力発電に比べて建設費が安い。
- 大容量の危機が設置できる。
火力発電のデメリットは
- 大気汚染や地球温暖化の原因となる有害物質を含む煙を大量に発生する。
- 燃料が自給できない。
- 燃料の素である資源が有限である。
火力発電の仕組み
水力発電
水力発電は落水や流水などの水力により羽根車を回しその動力で発電機を回して電力を得る発電方法です。 水力発電にも種類があり
- 揚水式 発電所の上部と下部に調整池を作り、電力の使用量が少ない夜間に下部の調整池から上部の調整池に 電動ポンプで水をくみ上げておき、昼間の電力の使用量が多い時間帯に上部から下部に水を落とし発電します。
- ダム式 河川の上流にダムを作り、ダムに溜めた水を放流した時の落ちる力で羽根車を回し発電する方式
- 水路式 河川の上流に水をせき止めて水路で高い位置まで水を導き河川の下流に落とす時の力で発電する方法です。
- ダム水路式 ダム式と水路式を組み合わせた発電方法です。ダムから必要な分だけの水を取り入れることができ、 発電量を調節することができます。
水力発電のメリットは
- 有害物質を出さず非常にクリーンである。
- 発電、管理コストが安い。
- エネルギー変換効率が非常に高い
- 再生可能エネルギーである。
水力発電のデメリットは
- 降水量によって発電量が変わる為、供給量が安定しないことがある。
- ダムを建設する際に多額の費用と時間がかかる。
- ダムを建設することによって生体家に影響を及ぼすことがある。
水力発電の仕組み
風力発電
風力発電は風の力を利用し、タービンを回して電力を得る発電方法です。自然の力を利用する為、
非常にクリーンな発電方法です。
風力発電のメリットは
- 発電、運用コストが安い。
- 一定の風力があれば昼夜を問わず発電することができる。
- 自然の力を利用するのでエネルギーが枯渇することがない。
- 変換効率が高い
- 企業の社会貢献へのアピールができる。
風力発電のデメリットは
- 風向きや風速によって発電量が下がることがあり、安定供給しないことがある。
- 季節や天候に左右されやすい。台風などはブレードを損傷させる恐れがあり稼働させることができない。
- 年間を通じて一定の風が吹く場所に建設しなければならない為、建設地が限られる。
風力発電の仕組み
太陽光発電
太陽光発電は太陽光を太陽電池を用いて直接電力に変換する発電方法です。日本ではここ数年で発電に占める再生可能エネルギーにおいて
急速に普及しています。
太陽光発電のメリットは
- エネルギー源が太陽なので枯渇せずクリーンである。
- 発電装置に可動部分がなく故障が起きにくい。
- 設置場所にかかわらず発電効率は一定であり、騒音や廃棄、排水などを一切出さず、 場所に合ったシステムを設置することができる。
- 蓄電池を利用すれば非常用電源として利用できる。
太陽光発電のデメリットは
- 発電コストが他の発電方法よりも割高である。
- 夜間は発電することができず、昼間も天候などにより発電量が大きく変動する。
- パネルを設置することにより自然環境や災害リスク、パネルで反射された太陽光による光害、熱中症、 気温の上昇など招く恐れがある。
- 火災が起きた場合、炎の光で自然に発電してしまうためにそこから新たな客家の原因になってしまう。 放水による漏電のために感電してしまう恐れがあり、消火が困難になってしまう。
太陽光発電の仕組み
原子力発電
原子力発電は仕組みは火力発電と似ており、火力発電のボイラーに当たるものが原子炉であり、そこでウラン燃料が
核分裂を起こして熱エネルギーを発生させ水蒸気を作り、タービンを回して発電します。
原子力発電のメリットは
- 燃料のウランは世界中にある天然資源であり、少ない量の燃料で多くの電力を発電することができるので、 安定供給が可能である。
- 発電量当たりの単価が安く低コストである。
- 発電時に温室効果ガスや大気汚染物質を排出しない為クリーンである。
- 火力発電に比べて安全である。
原子力発電のデメリットは
- 一度重大事故が発生すると環境や人に甚大な被害を与え、その影響は広範囲、長期間に及ぶ。
- 重大事故が発生すると高レベルの放射線や放射性物質が漏洩してしまうため、人が近づく事が出来ずに修復が困難になる。
- 使用済み核燃料などの放射性廃棄物の処理の問題がある。
原子力発電の仕組み
燃料電池
水素と酸素を化学反応させて電気を発生させる発電装置のことを言います。とても環境に優しく、効率的に発電できる次世代の新たな 発電方法として注目されています。また、発電の際に熱が発生するのでその熱も有効活用することができ、 省エネにも貢献できます。燃料となる水素を作り出すのに天然ガス、メタノール、水の電気分解といった様々な方法で 作り出すことができるのも特徴の一つです。
燃料電池のメリットは発電効率が良いことです。燃料電池は化学エネルギーを変換することなくそのまま 電気エネルギーに変換できるのでロスが無いという事です。もう一つは発電時に排出されるのは水だけなので非常に クリーンな発電方法です。
デメリットはまだまだ普及していない為、コストが高いという事、寿命が短いという事、ガソリンや石油と同じく 非常に危険だという事です。
燃料電池で電気が発生する仕組みは、外部から水素を燃料電池に送り、マイナス電極に付着すると水素イオンと 電子に分離します。水素イオンは電解質を通りプラス極に移動します。電子は外部経路を電流として流れていき 反対側のプラス極へ移動します。プラス極で外部から供給された酸素と電子が結合して酸素イオンとなり、 プラス極に移動してきた水素イオンと酸素イオンが結合して水となり、外部に排出されます。
燃料電池の仕組み
目次
- 発電の仕組みについて
- 発電の種類と違いについて
- 発電の実用例
- 事業サイト
