英国 えいこく のダービーシャー にあるRatcliffe Power Plant(2006年 ねん 3月 がつ )
発電 はつでん 所 しょ (はつでんしょ)は発電 はつでん 設備 せつび を備 そな え、発電 はつでん を主 おも 目的 もくてき に行 おこな う施設 しせつ である。
発電 はつでん 所 しょ は、電力 でんりょく を作 つく るための発電 はつでん 装置 そうち とこれに関連 かんれん する設備 せつび 、および電気 でんき を消費 しょうひ 側 がわ に送出 そうしゅつ する送電 そうでん 設備 せつび 、そして運用 うんよう ・管理 かんり を行 おこな う人的 じんてき 組織 そしき から構成 こうせい される。
電力 でんりょく 会社 かいしゃ のような企業 きぎょう 体 からだ が公共 こうきょう の電力 でんりょく 供給 きょうきゅう 用 よう の発電 はつでん を行 おこな う施設 しせつ を指 さ す場合 ばあい が多 おお いが、一部 いちぶ には製鉄 せいてつ 所 しょ やショッピングセンター のような自家 じか 消費 しょうひ を主 おも 目的 もくてき とする私的 してき な発電 はつでん 施設 しせつ も発電 はつでん 所 しょ である。風力 ふうりょく 発電 はつでん 塔 とう も発電 はつでん 所 しょ であるが、一般 いっぱん には「風力 ふうりょく 発電 はつでん の風車 かざぐるま 」と呼 よ ばれることが多 おお く、発電 はつでん 所 しょ とは呼 よ ばれない傾向 けいこう がある。
発電 はつでん 方法 ほうほう によって発電 はつでん 所 しょ の立地 りっち も様々 さまざま である。水 みず の位置 いち エネルギー を使 つか う水力 すいりょく 発電 はつでん だけでなく、火力 かりょく 発電 はつでん や原子力 げんしりょく 発電 はつでん でも大量 たいりょう の冷却 れいきゃく 水 みず を必要 ひつよう とすることから、河川 かせん や海 うみ の近 ちか くに設 もう けられることが多 おお い。また、電力 でんりょく 消費 しょうひ 地 ち に近 ちか く電力 でんりょく 系統 けいとう にも容易 ようい に組 く み込 こ めることが求 もと められる。居住 きょじゅう 者 しゃ や自然 しぜん の生態 せいたい 系 けい の保護 ほご といった周辺 しゅうへん 環境 かんきょう に対 たい する配慮 はいりょ も欠 か かせない。極端 きょくたん な奥地 おくち では建設 けんせつ 資材 しざい や設備 せつび 装置 そうち の搬入 はんにゅう 路 ろ も考慮 こうりょ される。
停電 ていでん など電力 でんりょく 供給 きょうきゅう のトラブルを避 さ けるための信頼 しんらい 性 せい 設計 せっけい として、発電 はつでん 所内 しょない の設備 せつび は複数 ふくすう を備 そな えて冗長 じょうちょう 性 せい を持 も たせ、さらには送電 そうでん 網 もう 全体 ぜんたい の信頼 しんらい 性 せい を向上 こうじょう させるために、複数 ふくすう の発電 はつでん 所 しょ からの電力 でんりょく を並列 へいれつ に電力 でんりょく 網 もう に接続 せつぞく し、需要 じゅよう に対 たい して余裕 よゆう を持 も って電力 でんりょく が供給 きょうきゅう される。発電 はつでん 所 しょ や送電 そうでん 網 もう の一部 いちぶ に不具合 ふぐあい が発生 はっせい しても供給 きょうきゅう 電圧 でんあつ に影響 えいきょう が出 で ないよう、予備 よび 発電 はつでん 能力 のうりょく と送電 そうでん 線 せん の許容 きょよう 容量 ようりょう を見極 みきわ めた危機 きき 管理 かんり 体制 たいせい が採 と られている。
大 だい 規模 きぼ な発電 はつでん に使用 しよう されているエネルギー 源 みなもと には以下 いか のようなものがある。
石油 せきゆ ・石炭 せきたん ・天然 てんねん ガス などの化石 かせき 燃料 ねんりょう のエネルギー
ウラン を源 みなもと とする放射 ほうしゃ 性 せい 物質 ぶっしつ の核 かく エネルギー
河川 かせん や湖 みずうみ 沼 ぬま などの降水 こうすい を源 みなもと とする水 みず の位置 いち エネルギー
太陽光 たいようこう ・風力 ふうりょく ・潮 うしお 力 つとむ ・地熱 じねつ ・バイオマス 、その他 た のエネルギー
3と4は合 あ わせて「再生 さいせい 可能 かのう エネルギー 」と呼 よ ばれる。「自然 しぜん エネルギー」という用語 ようご は、核分裂 かくぶんれつ 反応 はんのう や燃焼 ねんしょう などの化学 かがく 反応 はんのう を伴 ともな わず、そのまま利用 りよう できるものだけを示 しめ す場合 ばあい と、自然 しぜん 界 かい に存在 そんざい するエネルギーという意味 いみ で1から4までのすべてを含 ふく む場合 ばあい がある。1は20世紀 せいき 末 まつ から現在 げんざい も、近 ちか い未来 みらい に枯渇 こかつ することが世界 せかい 的 てき な問題 もんだい となっており、4に属 ぞく する新 あら たな自然 しぜん エネルギーや2の核分裂 かくぶんれつ エネルギーの安全 あんぜん な利用 りよう が21世紀 せいき 初頭 しょとう の現在 げんざい 求 もと められており、長期 ちょうき 的 てき には4に近 ちか い核 かく 融合 ゆうごう エネルギー技術 ぎじゅつ の開発 かいはつ も模索 もさく されている。1の化石 かせき 燃料 ねんりょう によるガスタービン 発電 はつでん を除 のぞ けば、1と2による発電 はつでん の多 おお くがボイラー で高温 こうおん 高 だか 圧 あつ の蒸気 じょうき を作 つく ってタービン を回 まわ す、「汽力発電 はつでん 」である。ガスタービン発電 はつでん やディーゼル 発電 はつでん は内燃 ないねん 機関 きかん であり、「内燃 ないねん 力 りょく 発電 はつでん 」と呼 よ ばれる。汽力発電 はつでん の内 うち でも1の化石 かせき 燃料 ねんりょう を燃 も やすものと、やはり化石 かせき 燃料 ねんりょう を燃 も やす全 すべ ての内燃 ないねん 力 りょく 発電 はつでん は、合 あ わせて「火力 かりょく 発電 はつでん 」と呼 よ ばれる。2のウランやウランから生 う まれるプルトニウム の核分裂 かくぶんれつ 時 じ に生 しょう じる核 かく エネルギーを使 つか うものは、原子力 げんしりょく 発電 はつでん と呼 よ ばれ、化石 かせき 燃料 ねんりょう を燃 も やすものとは別 べつ の汽力発電 はつでん である。1から4まで含 ふく めてほとんどが、放射 ほうしゃ 性 せい 物質 ぶっしつ の核分裂 かくぶんれつ エネルギーまたは太陽 たいよう の核 かく 融合 ゆうごう エネルギー由来 ゆらい であり、核 かく エネルギーと無縁 むえん なのは天体 てんたい の公転 こうてん ・自転 じてん エネルギーが由来 ゆらい の潮 しお 力 りょく 発電 はつでん くらいしかない。現在 げんざい 、放射能 ほうしゃのう が問題 もんだい になるのは原子力 げんしりょく 発電 はつでん のみだが、将来 しょうらい 的 てき には、たとえ再生 さいせい 可能 かのう エネルギーであっても宇宙 うちゅう 空間 くうかん での太陽光 たいようこう 発電 はつでん などでは放射線 ほうしゃせん が問題 もんだい になる。
4の分類 ぶんるい には幾分 いくぶん 雑多 ざった なものが含 ふく まれており、これらはほとんどが太陽 たいよう と地球 ちきゅう との関係 かんけい の上 うえ で生 しょう じているエネルギーである。いずれも存在 そんざい 総量 そうりょう は大 おお きいがエネルギー密度 みつど が低 ひく いため、集 あつ めるのに工夫 くふう が求 もと められる。4の中 なか でも実用 じつよう 化 か が進 すす んでいる太陽光 たいようこう 発電 はつでん と風力 ふうりょく 発電 はつでん はそれぞれソーラーパネル(太陽 たいよう 電池 でんち )と風車 かざぐるま という形 かたち で、一般 いっぱん にも目 め にする機会 きかい があるが、海洋 かいよう エネルギーを発電 はつでん に利用 りよう する海流 かいりゅう (潮流 ちょうりゅう )発電 はつでん 、潮 しお 力 りょく (潮汐 ちょうせき )発電 はつでん 、波 なみ 力 りょく 発電 はつでん 、海洋 かいよう 温度 おんど 差 さ 発電 はつでん は、波 なみ 力 りょく を航路 こうろ 標識 ひょうしき ブイの電力 でんりょく 用 よう の発電 はつでん に利用 りよう する程度 ていど でまだまだ実験 じっけん の域 いき を出 で ないでいる。地熱 じねつ 発電 はつでん も、日本 にっぽん ではそれほど大 だい 規模 きぼ 化 か が行 おこ なえずにいるが、アイスランド では総 そう 電力 でんりょく 発電 はつでん 量 りょう の15%を地熱 じねつ 発電 はつでん から得 え ている。
4に含 ふく まれるものとして、動 どう 植物 しょくぶつ から得 え られる燃料 ねんりょう で発電 はつでん を行 おこな うバイオマス (バイオ燃料 ねんりょう )発電 はつでん が20世紀 せいき 末 まつ から研究 けんきゅう 開発 かいはつ が進 すす められているが、自動車 じどうしゃ 用 よう 燃料 ねんりょう が一部 いちぶ 実用 じつよう 化 か されてはいるだけで、発電 はつでん 所 しょ での本格 ほんかく 的 てき な利用 りよう は未定 みてい である。バイオマス・エネルギーの利用 りよう は、地球 ちきゅう 温暖 おんだん 化 か 防止 ぼうし やカーボンニュートラル に対応 たいおう するためにも、今後 こんご の研究 けんきゅう の進展 しんてん が望 のぞ まれている。
1から4のすべてが、「一 いち 次 じ エネルギー 」と呼 よ ばれ、ガソリン や都市 とし ガス 、蒸気 じょうき のように一 いち 次 じ エネルギーを使 つか いやすく加工 かこう ・変化 へんか させたものが「二 に 次 じ エネルギー」と呼 よ ばれるものである。
1から4の一 いち 次 じ エネルギーの内 うち でも、3と4の再生 さいせい 可能 かのう エネルギーは、別名 べつめい 、「循環 じゅんかん エネルギー」とも呼 よ ばれ、化石 かせき 燃料 ねんりょう のように1度 ど 使用 しよう すれば2度 ど と使 つか えない一 いち 次 じ エネルギーは「非 ひ 循環 じゅんかん エネルギー」と呼 よ ばれる[1] 。
運転 うんてん の自由 じゆう 度 ど [ 編集 へんしゅう ]
今後 こんご 、ある程度 ていど 広 ひろ がりが期待 きたい できる新 あら たな発電 はつでん システムでも、例 たと えば、太陽光 たいようこう 発電 はつでん では曇 くも りや雨 あめ の間 あいだ は発電 はつでん 量 りょう が低下 ていか し、風力 ふうりょく 発電 はつでん でも発電 はつでん 量 りょう は文字通 もじどお り風 ふう 次第 しだい であるため、安定 あんてい 的 てき な発電 はつでん や望 のぞ む時 とき だけ動 うご かす自由 じゆう は期待 きたい できない。日本 にっぽん の原子力 げんしりょく 発電 はつでん では、その発電 はつでん 量 りょう を定常 ていじょう 出力 しゅつりょく から余 あま り変更 へんこう しないという運用 うんよう 特性 とくせい によって、夜間 やかん に余剰 よじょう となる電力 でんりょく で水 みず をダムの上位 じょうい に汲 く み上 あ げておき、昼間 ひるま に落差 らくさ による水力 すいりょく 発電 はつでん を行 おこな う揚水 ようすい 発電 はつでん が行 おこな われている。
蹴 け 上 うわ 発電 はつでん 所 しょ 、京都 きょうと 市 し 左京 さきょう 区 く
1891年 ねん (明治 めいじ 24年 ねん )に京都 きょうと 市 し で一般 いっぱん 供給 きょうきゅう 用 よう としては日本 にっぽん 最初 さいしょ の蹴 け 上 うわ 発電 はつでん 所 しょ が送電 そうでん を開始 かいし した。この蹴 け 上 じょう (けあげ)発電 はつでん 所 しょ は琵琶湖 びわこ 疏水 そすい による水力 すいりょく 発電 はつでん によって、80 kWの直流 ちょくりゅう 発電 はつでん 機 き と1,300灯 とう 分 ぶん の交流 こうりゅう 発電 はつでん 機 き より構成 こうせい されていた。1907年 ねん (明治 めいじ 40年 ねん )には東京 とうきょう 電燈 でんとう 会社 かいしゃ が山梨 やまなし 県 けん 桂川 かつらがわ に駒橋 こまはし 発電 はつでん 所 しょ を建設 けんせつ し、15,000 kW (= 15 MW)の発電 はつでん 電力 でんりょく を55 kVで東京 とうきょう に送電 そうでん した。1914年 ねん には、猪苗代 いなわしろ 水力 すいりょく 電気 でんき 会社 かいしゃ が猪苗代 いなわしろ 第 だい 一 いち 発電 はつでん 所 しょ を建設 けんせつ し、37,500 kW (= 37.5 MW)の発電 はつでん 電力 でんりょく を115 kVで東京 とうきょう に送電 そうでん した。
その後 ご 、1961年 ねん ごろまでは、単機 たんき で30 - 40万 まん kW (= 300 - 400 MW)の発電 はつでん 能力 のうりょく を持 も つ水力 すいりょく 発電 はつでん 所 しょ が日本 にっぽん の発電 はつでん の主力 しゅりょく を担 にな っていたが、1962年 ねん を境 さかい に、高度 こうど 経済 けいざい 成長 せいちょう による旺盛 おうせい な電力 でんりょく 需要 じゅよう に対応 たいおう するだけの水力 すいりょく 発電 はつでん 所 しょ の建設 けんせつ 適地 てきち が限 かぎ られ、また、建設 けんせつ 期間 きかん も水力 すいりょく 発電 はつでん 所 しょ は長期 ちょうき 化 か するために、単機 たんき での発電 はつでん 能力 のうりょく が60 - 100万 まん kw (ギガ ワット <GW>クラス)の火力 かりょく 発電 はつでん 所 しょ が電力 でんりょく 消費 しょうひ 地 ち である都市 とし 周辺 しゅうへん に多数 たすう が建設 けんせつ されるようになった。
1970年代 ねんだい 以降 いこう の原子力 げんしりょく 発電 はつでん 所 しょ の本格 ほんかく 的 てき な登場 とうじょう によって、従来 じゅうらい 型 がた の水力 すいりょく 発電 はつでん 所 しょ ではなく、原子力 げんしりょく 発電 はつでん 所 しょ が生 う み出 だ す夜間 やかん 余剰 よじょう 電力 でんりょく を有効 ゆうこう 利用 りよう するための単機 たんき 能力 のうりょく 30万 まん kW (= 300 MW)級 きゅう の揚水 ようすい 発電 はつでん 所 しょ が日本 にっぽん 各地 かくち に建設 けんせつ されるようになった。
1995年 ねん には電気 でんき 事業 じぎょう 法 ほう が改正 かいせい され、これによって段階 だんかい 的 てき に大口 おおぐち 電力 でんりょく 需要 じゅよう 家 か 向 む けの電気 でんき の供給 きょうきゅう 販売 はんばい が自由 じゆう 化 か された。21世紀 せいき に入 はい ってからは、風力 ふうりょく 発電 はつでん のような再生 さいせい 可能 かのう エネルギーに基 もと づく新 あたら しい形式 けいしき の発電 はつでん 電力 でんりょく は、電力 でんりょく 会社 かいしゃ によって買 か い取 と られる制度 せいど が限定 げんてい 的 てき ながら導入 どうにゅう されている[1] 。
運用 うんよう 体制 たいせい の変遷 へんせん [ 編集 へんしゅう ]
1950年代 ねんだい 以前 いぜん は、機械 きかい 式 しき の制御 せいぎょ システムが多 おお く使 つか われていたため運用 うんよう ・保守 ほしゅ が非常 ひじょう に煩雑 はんざつ で多 おお くの人手 ひとで がかかっていた。
1960年代 ねんだい より、電気 でんき 式 しき の制御 せいぎょ システムに置 お き換 か えがすすみ保守 ほしゅ の省力 しょうりょく 化 か が行 おこな われた。日本 にっぽん では、この頃 ころ から小規模 しょうきぼ な水力 すいりょく 発電 はつでん の集中 しゅうちゅう 制御 せいぎょ 化 か ・無人 むじん 化 か が進 すす んだ。
1990年代 ねんだい より、デジタル制御 せいぎょ の進歩 しんぽ により遠隔 えんかく 監視 かんし ・操作 そうさ や自動 じどう 運転 うんてん されるものが増 ふ えている。水力 すいりょく 発電 はつでん に加 くわ えて内燃 ないねん 力 りょく 発電 はつでん の小規模 しょうきぼ なものは自動 じどう 運転 うんてん による無人 むじん 化 か ・巡回 じゅんかい 保守 ほしゅ 化 か 、中規模 ちゅうきぼ の火力 かりょく 発電 はつでん でも通常 つうじょう 運転 うんてん は自動 じどう 化 か され勤務 きんむ 体制 たいせい が4直 ちょく 3交代 こうたい 制 せい から日勤 にっきん と仮眠 かみん 待機 たいき の宿直 しゅくちょく に変更 へんこう されるようになった。
発電 はつでん 設備 せつび
変電 へんでん ・送電 そうでん 設備 せつび :昇圧 しょうあつ 変圧 へんあつ 器 き と遮断 しゃだん 器 き 、及 およ び電線 でんせん などで構成 こうせい される。
通信 つうしん 設備 せつび :運転 うんてん 操作 そうさ ・遠隔 えんかく 監視 かんし といった関係 かんけい 各所 かくしょ との通信 つうしん を行 おこな う。
非 ひ 常用 じょうよう 電源 でんげん
非 ひ 常用 じょうよう 発電 はつでん 機 き : 外部 がいぶ 電源 でんげん ・主 しゅ 発電 はつでん 機 き の双方 そうほう が停止 ていし した場合 ばあい に使用 しよう する。
非 ひ 常用 じょうよう 電池 でんち
保安 ほあん 装置 そうち 類 るい
環境 かんきょう 対策 たいさく 装置 そうち 類 るい
発電 はつでん 機 き の電力 でんりょく は送電 そうでん 網 もう に送出 そうしゅつ するまでに位相 いそう を同期 どうき させておく必要 ひつよう がある。送電 そうでん 網 もう に接続 せつぞく された後 のち も常時 じょうじ 、発電 はつでん 所 しょ が送 おく り出 だ す電圧 でんあつ は常 つね に系統 けいとう 電圧 でんあつ に合 あ わせる必要 ひつよう がある。同期 どうき 発電 はつでん 機 き の励磁 れいじ 電流 でんりゅう を調整 ちょうせい することでその役割 やくわり を担 にな うのが「自動 じどう 電圧 でんあつ 調整 ちょうせい 装置 そうち 」(Automatic voltage regulator, AVR )である[2] 。
発電 はつでん 設備 せつび の始動 しどう に外部 がいぶ 電源 でんげん を必要 ひつよう とするものも多 おお く、所内 しょない に予備 よび 電源 でんげん を持 も ち、また他 た の発電 はつでん 所 しょ からの供給 きょうきゅう を受 う けられるように電力 でんりょく 網 もう が双方向 そうほうこう に連結 れんけつ されたりしている。
施設 しせつ により、通常 つうじょう 時 じ は自動 じどう 制御 せいぎょ のみで無人 むじん 運転 うんてん されるものもある。例 たと えば、離島 りとう や僻地 へきち などで利用 りよう されるような小 ちい さなものでは、発電 はつでん 機 き と送電 そうでん 設備 せつび のみで、運用 うんよう 者 しゃ は整備 せいび の技能 ぎのう を持 も つ者 もの が適時 てきじ 保守 ほしゅ 管理 かんり している施設 しせつ もある。
未来 みらい の話 はなし としては、宇宙 うちゅう で発電 はつでん してマイクロ波 は やレ れ ーザ ざ ー光線 こうせん で送電 そうでん しようという案 あん (→マイクロ波 は 送電 そうでん など)も研究 けんきゅう されており、この場合 ばあい は無線 むせん で電力 でんりょく を送出 そうしゅつ する(→宇宙 うちゅう 太陽光 たいようこう 発電 はつでん )。
8月 がつ 6日 にち は太陽熱 たいようねつ 発電 はつでん の日 ひ である。サンシャイン計画 けいかく を参照 さんしょう 。
出典 しゅってん ・注記 ちゅうき [ 編集 へんしゅう ]
^ a b 道上 みちがみ 勉 つとむ 著 ちょ 電気 でんき 学界 がっかい 『発電 はつでん ・変電 へんでん 』 2000年 ねん 6月 がつ 30日 にち 2版 はん 1刷 さつ 発行 はっこう ISBN 4886862233
^ 西嶋 にしじま 喜代人 きよと 、末 すえ 宏 ひろし 純 じゅん 也著 『電気 でんき エネルギー工学 こうがく 概論 がいろん 』 朝倉書店 あさくらしょてん 2008年 ねん 8月 がつ 25日 にち 初版 しょはん 第 だい 1刷 さつ 発行 はっこう ISBN 9784254229080