2010-11-27

『次代を担う、エネルギー・資源』火力発電の可能性2 ~日本の火力発電・火力発電ってどんなもの?2~

みなさん、こんにちは
昨日からはじまった、「火力発電ってどんなもの?」シリーズ
今日は 第2弾 です
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(三重川越火力発電所写真です

前回の投稿では、

化学エネルギー 熱エネルギー 運動エネルギー 電気
       燃える    水が水蒸気に 蒸気圧でタービン回る 発電

・・・というエネルギーの移り変わりを一緒にみてきました

今回は、火力発電のものを燃やして力に変える機関である「熱機関の種類」と、
化学エネルギーを持つ「燃料の種類」、それぞれの特徴について学びましょう

それでは、さっそく・・
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■熱機関の種類
熱機関には、「外燃機関」と「内燃機関」があります

外燃機関
石炭や石油などを燃焼して水蒸気をつくるためのボイラーを必要とする機関で蒸気機関や蒸気タービンがこれに属します。
・汽力
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石油や石炭などをボイラーで燃やして蒸気をつくり、この蒸気を使ってタービンを回し、電気をつくる方式です。火力発電のなかで、一番多く使われている発電方法です。
内燃機関
燃料を機関の中で直接燃焼させる機関で、ガソリン機関・ディーゼル機関・ジェット機関・ロケットなどがこれに属します。一般にはエンジンのことです。
・ガスタービン 
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灯油や軽油、LNG(液化天然ガス)などの燃料を燃やして温度の高い燃焼ガスをつくり、そのエネルギーによってガスタービンを回し電気をつくる方式です。身近なものでは飛行機を動かすジェットエンジンなどに使われています。

・ディーゼルエンジン
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ディーゼルエンジンなどを使って電気をつくる方式です。ボイラーがいらないので発電所の建設費用があまりかからず、運転やメンテナンスなども簡単です。遠くはなれた島などで電気をつくるほか、ビルや工場などの自家用発電や非常用の電源としてつかっています。

外燃機関・内燃機関の違いとは?
~外燃機関が、水(水蒸気)を使うのは、なんで?~
それは、水の比熱が(特殊な例外を除いて)最も高いためです。比熱とは、「物質1gの温度を1℃あげるのに必要な熱量」で、比熱が高いと「あたたまりにくく、さめにくい」ということです。これは、あたためるのにたくさんの熱を必要とするが、その分たくさんの熱エネルギーを吸収できるので、仕事(運動エネルギーへ変換)できる量も多いということを意味します。
水を使うことでボイラーや復水器などたくさんの設備が必要となるので大型化しますが、たくさんの仕事ができる水(水蒸気)を使用する外燃機関は、空気を使用する内燃機関よりも発電効率が良いです。

複合機関
最近では、外燃機関と内燃機関を複合させて、より発電効率をあげる工夫がされています
・コンバインドサイクル
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コンバインドサイクル発電は、ひとことで言えば「ガスタービン」と「汽力」の2つの方式を「複合」させたものです。最初に圧縮空気の中で燃料(ガス)を燃やしてガスタービンで発電し、タービンを回し終えた排ガスの余熱を使って蒸気タービンによる発電を行うのです。熱を有効利用できますから、同じ量の燃料からより多くの電気をつくることができます。

それぞれのメリット、デメリット  
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画像の確認

火力発電の機関のほとんどは内燃機関です。しかし、最近はより発電効率の高い、複合型のコンバインドサイクルが注目されています。
東京電力では1985年に、千葉県の富津火力発電所で1100℃級のコンバインドサイクル発電が初めて導入されて以来、ガスタービン入口温度側の高温域を1300℃級、1500℃級と上げ、発電効率も59%まで実現できました。(ちなみに、内燃機関の最高温度は約570℃程度)。
さらなる高効率化を求め、すでに1700℃級のコンバインドサイクル発電の実用化に向けた技術開発も、国家プロジェクトとして進行しているそうです。これによって発電効率は63%程度に上がると期待されていますが、商業利用にはしばらく時間がかかりそうです。

■燃料の種類
火力発電では、燃料として石油、石炭、天然ガスなどが使われます。
石油や石炭などのエネルギー資源には限りがあるため、エネルギー資源に乏しい日本ではさまざまな発電用燃料を組み合わせ、使用しています。

それぞれのメリット、デメリット  
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画像の確認

最近は、石炭・石油から、天然ガスへとシフトしていっているようです。
先述のコンバインドサイクルも、ガスを使ったガスタービンとその余熱を使った蒸気タービンが併用されています

さて、これまでは【火力】に関する機関や燃料について学んできましたが、
次回からは電気 、とりわけ発電 ・送電 について調べてみました
電気って何?どうやってできるの :roll: ??
送電の仕組みって?どのくらいのロスがあるの :roll:

続きをお楽しみに・・

参考サイト&文献
四国電力HP
NPO法人 自然エネルギーをつくる会
All About ビジネス「進化を遂げる火力発電」
中国電力 環境@エネルギー
電気事業連合会「発電から販売まで」
ECO JAPAN「第3回 注目のエコ製品・サービス 川崎火力発電所」

List    投稿者 yamazun | 2010-11-27 | Posted in E08.火力発電の可能性2 Comments » 

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コメント2件

 ジャギ様 | 2011.10.04 21:35

 う~ん。
 単純に、煮沸することにより水に含まれる酸素や電解質が減ったことが原因のような。
 ハイポニカ農法(つくば万博で1万個のトマトを実らした)を見ると、どうも植物は光合成だけでなく菌糸類のように根からも電界イオンエネルギーを獲得できるような気がします。
 水の固有振動数で有為の差があると水商売する「波動水」屋にとっては、消費者に知られたくない結果が得られたのではないでしょうか?

 mame | 2011.10.05 13:47

ジャギ様さん☆
>煮沸することにより水に含まれる酸素や電解質が減ったことが原因のような。
分析でも、その点は非常に疑問になった点でした!!水に溶け込んでいる酸素の量や、何かしらの抵抗みたいなものは、勉強中です☆
「ハイポイニカ」知りませんでした!!(゜o゜;
とても面白い事例ですね!(土を使わないのは、自然の摂理に反するような気もするけど・・(^_^;))
今後の追求のヒントに大いになりそうです♪♪参考にしてみます!ありがとうございます☆

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