新エネルギー発電所に関する試験問題対策についてまとめました。
太陽電池発電
- 太陽電池の光電効果を利用して太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換。
- 地球に降り注ぐ太陽光エネルギーは、1m²当たり1秒間に約1kJ（1kW・s）に相当。
- 太陽電池の基本単位はセル。直流電圧約1Vが発生するので直列接続で電圧を高める。
- 系統に接続する際は、PCS（パワーコンディショナー）で交流に変換。
- 一部地域では普及に伴い日中余剰電力が発生し、揚水発電や蓄電池に活用。
- 太陽電池の変換効率は約15〜20％。
- 設置する方位や傾斜により年間発電電力量に変動があるので注意が必要。
風力発電
- 風のエネルギーで風車を駆動し発電。
- 大電力用はプロペラ型風車（水平軸）で、羽根の角度調整で回転速度制御。
- 台風到来時などは羽根を平行に向けてブレーキ装置で停止。
- 発電機は同期発電機や誘導発電機が主流。
- 出力は風速³に比例。
- 受風面積$A[m²]$、風速$v[m/s]$、空気密度$\rho[kg/m³]$を使って以下で計算：
$$P = \frac{1}{2} \rho A v^3$$
洋上風力発電
- 陸上系統接続には海底ケーブルによる直流送電が使用されることもある。
小水力発電
- 河川や用水路で流込み式発電が主流。
燃料電池発電
- 水素と酸素の発熱反応で直流を発生。
- 負荷変動への応答が早く、発生熱は給湯利用可能。
- 振動や騒音が小さい。
- 直流出力なので、PCSで交流変換が必要。
地熱発電
- 地下からの蒸気でタービンを回して発電。
- 火山地域に地熱資源が多い。
バイオマス発電
- 植物や動物由来の有機物からエネルギーを生成：
- さとうきびからエタノール
- 木くずからの固形化燃料
- 家畜糞尿からの気体燃料（例：メタンガス）
バイオマス発電所に関する試験問題対策【電験3種・電力】
バイオマス発電に関する試験問題対策についてまとめました。
denken.joho.info
2025.03.17
【例題1】風力発電のロータ軸出力
【問題】
ロータ半径が30mの風車(パワー係数が50％)が、風速10m/sの風を受けるとき、風車のロータ軸出力[kW]を計算せよ。
ここで、空気の密度を$1.2[kg/m^3]$とする。
※パワー係数・・・単位時間当たりにロータを通過する風のエネルギーのうちで、風車が風から取り出せるエネルギーの割合
【解答】
- 風車の受風面積Aは以下のようになる。
- $A=\pi r^2=2827.4 [m^2]$
- よって風車のロータ軸出力Pは以下のようになる。
- $=\frac{1}{2}\rho A v^3=\frac{1}{2}1.2\cdot 2827.4 \cdot 1000 = 1700[kW]$
- ただし、パワー係数が50％なので、0.5Pの「850kW」が答え。
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