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発電の種類とタービンの仕組み 要点まとめ(火力、水力、原子力、太陽光、風力)|小学・中学社会

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発電の種類とタービンの仕組み(火力、水力、原子力、太陽光、風力)|小学・中学社会

発電とは

発電というのは、電気を作ることをいい、発電所で作られ、電線によって各地に届けられます。

発電には火力発電、水力発電、原子力発電、風力発電、太陽光発電、地熱発電、バイオマス発電などがあります。

発電所は、各市町村の中心部から比較的離れた山奥や沿岸部に設置されています。日本の電気供給力は非常に高く、日本各地のほぼすべての場所に電力を供給しています。

戦後の日本は、火力発電と水力発電を中心に電力を供給していましたが、1990年代から原子力発電が使われるようになり、原子力発電が水力発電を上回るようになりました。 しかし、東日本大震災の福島原発事故をきっかけに原子力発電は、ほとんど使われなくなりました。

現在では、日本の発電のほとんどを火力発電でまかなっています。

発電するためのタービンとは?

発電させるためにはタービンといわれるエネルギーを電気に変換する機械が必要です。

タービンというのは、風車や水車、かざぐるまをイメージするとわかりやすいと思います。 風車やかざぐるまに風を当てると羽が回転します。 この回転する力をエネルギーとして動力へと変換し、電力を生み出します。

発電所のタービンは回転することによって、タービンとつながっている発電機を回転させます。発電機は主に磁石とコイルからできているので、回転エネルギーを使って発電し電力を生み出します。

電池を使ってモーターで動く車の逆の仕組みのようなものです。

水車や風車は、水や風の力を受けて車輪や羽根が回転し、その回転を軸や歯車に伝えて動力として利用しています。

発電の種類

主な発電の種類として以下のような6種類があります。

発電方法
水力発電ダムのからの放水で、水の流れを利用してタービンを回し発電する。
火力発電石炭や石油を燃やし、水を加熱して発生した水蒸気でタービンを回して発電する。
原子力発電ウラン235といわれる原子を核分裂させて得た熱エネルギーで、高温高圧の蒸気を作り、タービンを回して発電する。
風力発電風で風車を回して発電する。クリーン電力。
太陽光発電日光(太陽光)をエネルギーとし、電力に変換する発電方式
地熱発電地中の熱(マグマ)を利用してタービンを回し、発電する。

水力発電

安全に安定して電力が供給できるとして注目を集めています。

水力発電の原理は、水が高いところから低いところへ落ちるときの水の流れを利用してタービンを回し、発電機で電気を生み出します。

水力発電には4つの方法があり、以下のようになっています。

貯水池式:大きなダムで発電を行う。

流れ込み式(自流式):川の水を利用する方法。

調整池式:小規模のダムで、消費が多い時間帯に水量を調節しながら発電する。

揚水式:発電所の上部と下部にそれぞれダムをつくり、電力消費が多くなる時間帯に上から下のダムへ水を落として発電する。下のダムに溜まった水は電力消費量の少ない夜間の電力を使って上部ダムへ組み上げる。

火力発電

日本国内の発電量の6割は火力発電でまかなっています。

石油や石炭などの燃料を燃やして水を加熱し、発生した蒸気でタービンを回して発電する発電方式です。

火力発電は発電効率が良く、発電量の調整が容易なのが特徴です。

火力発電には、「汽力発電」「内燃力発電」「ガスタービン発電」「コンバインドサイクル発電」などがあります。

原子力発電

ウラン235という物質を核分裂させることで得られる高熱を使って高温高圧の蒸気を作り、タービンを回転させ電力を生み出します。

福島原発事故をきっかけにおおくの原子力発電所は使われなくなりました。

風力発電機

風のエネルギーで風車を回転させ発電する方式です。

プロペラを回してエネルギーを駆動部に伝達し、発電機を使って電力を生み出します。

自然の力を利用したクリーンなエネルギーとして注目されています。

海上や山間部など安定した風力を得られる場所に設置され、現在では運動エネルギーの40%程度を電気エネルギーに変換できるシステムも確立されているようです。

風の吹き方で発電量が変わるため電力が安定しないという問題点もあります。

太陽光発電

太陽光をエネルギーとし、電力に変換する発電方式です。

太太陽電池と呼ばれる「n型シリコン」と「p型シリコン」を重ねあわせた発電用パネルを利用します。

太陽の力を利用したクリーンな発電が可能です。

太陽光が必要なので、天候に左右されたり、夜間は発電できないなどの欠点があります。

地熱発電

地球内部の地熱を利用した発電方式です。

地中の地下5~10kmには、「マグマ溜まり」と呼ばれる場所があり、およそ1,000℃の熱を発生させ続けています。このマグマの熱を利用して、蒸気を発生させ、タービンを回して発電するのが地熱発電です。

自然のエネルギーを使って電気を発生させるシステムのため、自然エネルギー発電といわれています。

日本には活火山が多いので地熱が発生しやすい地域と言えます。

発電の種類 まとめ

発電には、

火力発電、水力発電、原子力発電、風力発電、太陽光発電、地熱発電などがあることを紹介しました。

太陽光、風力、地熱といった自然エネルギーは再生可能エネルギーといわれ、二酸化炭素などが発生しないクリーンエネルギーと言われていますが、コストがかかる、安定供給ができないなどというデメリットもあります。

火力発電は、安定供給が可能ですが、二酸化炭素が発生するなどのデメリットがあります。

原子力発電は、安定供給が可能ですが、地震などによる事故が発生した場合の被害が膨大になるというデメリットがあります。

新エネルギー発電は、風力発電や太陽光発電のことをいいます。風力や太陽光といった自然から供給されるエネルギーを電気に変えるシステムが、「再生可能エネルギー」による発電として注目されています。