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生産される電気・風力発電

風力はずいぶんと古い時代からいろいろなエネルギー源として利用されてきましたが、風力発電として利用され始めたのは100年くらい前からになります。地球温暖化防止の対策としてクリーンなエネルギーである風力を利用する風力発電が注目されてきているのが現状です。
そういえば、「風の谷のナウシカ」にでてくる風の谷でも風力を利用した風車が回っていましたよね。

風力発電の歴史と特徴

尽きることのないエネルギー源。それが風力です。このエネルギー源である風力は千年以上前から帆船や水のくみ上げ、成粉などに利用されてきました。このエネルギー源を発電に利用したものが風力発電であり、世界で最初に風力発電を始めたのはデンマークで、すでに100年以上の歴史をもっています。
日本では、オイルショックがあった頃の1976年からサンシャイン計画という名のもとに風力発電の技術開発が進められ、1981年〜1986年まで東京都の三宅島で風力発電プラント(風力発電設備の一式)の研究を行い、1990〜1998年までに大型発電システムの技術開発、1999年から離島用の風力発電システム等の技術開発を実施しています。日本での風力発電事情は、現在260基以上が設置されており、当初の設置目的のほとんどが試験研究用やデモンストレーション用として設置したものでした。しかし、1992年の電力会社による余剰電力購入制度及び1993年の系統連系技術要件ガイドラインの整備により、発電電力を電力会社に売ることが可能となったので、売電事業を目的として設置されたものも増加の傾向をたどっています。
ちなみに風力発電による発電量世界1位はドイツで、日本の発電量の約40倍にもなります。

つづいて、風力発電の特徴では、
クリーンなエネルギー
夜間でも発電可能
エネルギー源は無尽蔵
自然環境に大きく左右される
建設場所が限られる
景観が損なわれ、騒音がひどい

といったことがあげられます。問題点としては、火力発電と同等の大きな電力を得ようとする場合はかなりな広大な敷地が必要であることや、景観や騒音といったことのほかにも、イヌワシなどの希少猛禽類の幼鳥が回転する羽根にあたり死亡するケースがあり、設置に反対する自然保護団体も見受けられます。このようにいくつかの問題点がありますが、風力発電のもっとも魅力的なところはやはり、クリーンなエネルギーで地球環境にやさしいところではないでしょうか?そのような面からも、今後の風力発電の動向に期待したいと思います。

そういえば、近くの高校で風力発電の装置を屋上に設置しているところがあるのですが、いつ見ても羽根が全く回っていないんですよね(笑)。たぶん何かの実験で設置しているんでしょうが、有効なデータがとれているかどうかは疑問ですね。


風力発電のしくみと種類

風力発電のしくみは、ほかの発電のしくみ同様に回転エネルギーを電気エネルギーへと変換するようになっています。違いがあるのはその回転エネルギーをなにから得るかということで、風力発電では呼んで字のごとく風のエネルギーをブレードと呼ばれる羽根で受け止めて回転エネルギーへと変換し、その後、発電機により回転エネルギー→電気エネルギーへと変換するようになっています。そのため、風力発電は風のないところや広い土地がない場所ではその能力を十分に発揮することができません。風力発電のしくみについてはJWIND TORYOの風力発電のしくみがわかりやすく説明しています。
ちなみに風力発電を設置するための必要最低条件として下記のようなものがあります。

6.5m/s以上の風がある
年の平均風速が6.5m/s以上であることが必要です。 目視でのおおよその風速を知る目安は、風速5.5m/s〜8.0m/sで砂ぼこりが立ち、紙片が舞い上がったり、木々の枝が動くくらいです。
広大な敷地がある
大規模(1万kWから3万kW程度)な風力発電所を建設する場合は約15万坪以上(東京ドームの約11倍)の土地が必要になります。
幅5m以上の輸送路がある
風車の羽根を運ぶためには5m以上の道路幅が必要になります。
送電線が近くにある
大規模(1万kWから3万kW程度)な風力発電設備から電気を送電するためには、近くに6万ボルト程度の送電線 (もしくは変電所・発電所)がある必要があります。

次に風力発電の種類についてみてみましょう!

風力発電の種類といっても実際は羽根のかたちが変わるくらいの違いにしかなりません(汗)。
その羽根のかたちは、楕円形をした羽根が特徴の「ダリウス型風車」、アルプスの少女ハイジにでてくるような「オランダ式風車」、サンダーバードにでてきそうな「直線翼垂直軸風車」、もっとも多く見られる「水平軸三枚翼風車」などがありますが、やはり「水平軸三枚翼風車」が主流となっているようです。

風力発電についてさらに詳しいことは、三菱重工風力発電プラントユーラスエナジーで調べることができます。



生産される電気・地熱発電

地熱とはまさに地球の内部でつくられ蓄積されてきている熱エネルギーです。ときには火山の爆発で強大なエネルギーを放出し、多大な被害をもたらすことのあるこの熱エネルギーをうまく利用することで、地球自体の熱エネルギーから電気エネルギーを生産することができます。

地熱発電の歴史と特徴

1904年にイタリアのラルデレロで世界初の地熱発電の歴史が幕を開けました。日本ではその15年後の1919年に、海軍中将山内万寿治という人が別府で、電気を起こすための蒸気を得ようとして井戸を掘ったのが始まりで、その事業を引き継いだ太刀川博士が地表に出てきた蒸気を使って地熱発電に成功したのが最初になります(1925年)。その後、1960年に日本地熱調査会が設立され、松川や大岳で地熱発電による営業が開始されました。さらに国のサンシャイン計画がスタートし、地熱開発が進みました。1978年には日本地熱学会が設立され、地熱発電に関する開発が進められてきました。

日本での地熱発電の現状は、総電力発電量の1%未満とあまり貢献できていませんが、世界における地熱発電量は、アメリカ、フィリピン、イタリア、メキシコ、インドネシアに続く6位となっています。この中でもフィリピンは総電力発電量の15%以上を占めており、地熱発電の重要性が感じられます。

さらにおどろくことに、地熱発電量で、世界8位のアイスランドでは、自国の電力を水力と地熱ですべてまかなっているそうです。さらにそれでもまだ電気があまっており、その電気を利用して水素をつくり、水素を燃料にしたバスが町中を走っているそうです。これには京都府地球温暖化防止活動推進センターの方々もびっくりじゃないでしょうか(笑)?

つづいて、地熱発電の特徴を紹介します。
CO2排出量の少ないクリーンなエネルギー
夜間でも発電可能
エネルギー源は無尽蔵
発電のコストが高い
建設場所が限られる
貯留層評価*1に時間がかかる

*1得られる地熱エネルギーでどのくらいの発電が可能か調べること

風力発電と同じく、エネルギー源は半永久的で純国産のクリーンなエネルギーなので、利用価値は高いのですが、地熱を利用するには条件のよい火山帯がなければダメだったり、果たしてそこからどれくらいのエネルギーを得ることができるのか調査するのに時間がかかってしまうことなどがデメリットとしてあげられます。しかし、石油への依存率を低くするためには、風力や地熱といったクリーンなエネルギーの開発が必要不可欠になってくるので、今後の技術開発に期待したいと思います。

地熱発電のしくみと種類

地熱発電においても、地中深くから得た蒸気を利用してタービンを回し電力を得ることにかわりはありません。特徴でも書きましたが、火山帯近くのマグマによって熱せられた雨水などが地熱水として地下に蓄えられているので、その地熱水を蒸気と熱水に分けて、蒸気のみを利用する方法が一般的ですが、熱水も再利用する方法がとられるようになってきています。

地熱発電の種類としては
蒸気卓越型地熱発電
地表から直接吹き出している蒸気を使って発電する方法で、唯一岩手県の松川発電所がこの方法で発電しています。

熱水分離型地熱発電
最初に説明した方法で、地中で地熱水だったものが、地上へでてきた時に蒸気と熱水にわかれるのですが、その蒸気を使って発電する方法です。

高温岩体発電
地中の高温の岩体に人工的に貯留層をつくり、2本以上の注入井や生産井を利用して貯留層に水を循環させて、地中の岩体のもっている熱を地上に抽出して発電する方法です。

バイナリー発電
地中の貯留層温度が低い場合、蒸気や熱水を吹き上げる力が弱いため、中高温熱水(150〜200℃)のものは利用されていませんでしたが、このような熱水の持つ熱エネルギーを低沸点の媒体(ペンタンやブタン)に伝えて高圧の媒体蒸気を作り出し、その蒸気によりタービンを回して発電する方法です。

日本では熱水分離型地熱発電が最も多く、高温岩体発電は日本での試験段階が終了したとはいえ、海外ではまだまだ技術開発が進められています。また、バイナリー発電は今まで利用されることのなかった中高温熱水を利用できるので、今後の発展が楽しみです。

また、地熱発電で利用されない熱水についても、温室や温泉、温水プールなどに再利用されているところもあります。しかし現状では「地熱発電所ができることで、温泉がでなくなったりするのではないか?」というような地域住民の声や、熱水が排水としてみられるような感があるので、コスト面などからも大規模な地熱発電所の建設は難しく、小規模な分散型電源的なローカルエネルギーとして期待されています。


風力発電・地熱発電ともに純国産のクリーンなエネルギーを活用した発電なので、これからのさらなる技術開発に期待したいと思っています。

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