火力発電の仕組みについて
私は電気関係の仕事を専門にしています。
電気の勉強をすると、どうやって電気を起こすのかが必須になっております。そこで今回は火力発電について発表したいと思います。
環境問題とかで悪いイメージのある火力発電なんですけど、実は発電の中での一番のメインは火力発電になっています。
石油を燃やして沸騰して出てきた蒸気でタービンをまわして電気を出していると。
タービンってめちゃくちゃ重いんですよね。150トンくらいある。
蒸気でなぜあの重いタービンがまわるのか。ボイラーというのがありまして、これが蒸気をつくる初期の機械です。
私生活だとお湯を沸かすと時間がかかりますよね。大規模なものだと効率が悪いので、蒸気を作り出す段階で、水を一瞬で蒸気に変えます。
あと給水ポンプがついています。ボイラーの中に入っている細い管に水を送り込む。この細い管のところに、ぐいぐいぐいぐい水を押し込む。すると狭いところにぎゅうぎゅうに水が押し込まれる。これは高圧の水にするためのものですね。すると一気に蒸気に変わる。
高い圧力の中に押し込められたところでタービン室まで流れてきたら、狭いところから広いところに出ます。
するとぎゅうぎゅうだったのがボーン！って膨らむ。そのボーン！ってなるときに蒸気が回る。その衝撃波でタービンを回すのがしくみです。
この圧力が大きければ大きいほど，タービンはよく回ります。タービンって使い終わった蒸気は水に戻されます。蒸気は使い終わったら冷やされます。すると圧力が低くなる。
圧力が低くなればなるほど、勢いよく膨らんでタービンはよくまわるようになる。
このやり方はいまでは使われておりません。効率が悪いからです。
たとえば100くらいエネルギーがあるとすると35～40％くらいしか電気にならない。60％くらいは熱が消えちゃう。
熱は煙突から逃げる。復水器でも熱が逃げている。熱が逃げるのは復水器が一番の原因なんですね。
ただ復水器がないと蒸気がボーン！と勢いよくタービンが回らない。だから復水器は非常に大事なんですけど非常にやっかいなものでもある。
なので、この復水器を効率よく使おうということで今は改良されている。
ガスタービン発電について
ガスタービンというのがあります。空気を使おうというもの。
高い圧力にして、石炭とか石油で火を起こして、熱い空気にしてガスタービンという広いところにもっていく。その膨らむ勢いでタービンを回します。これがガスタービンです。
でも使い終わった空気は逃がしてしまうので、これもめちゃくちゃ効率が悪いです。
エネルギー100いれたとしたら30しか使えない。70％は無駄になってしまう。
現在の火力発電と日本の技術
現在は、使い終わったガスは廃熱回収ボイラーにまわしています。それが今の効率のいい火力発電です。
100のエネルギーの61まで取り出せる。少ない燃料で大量の電気をつくることができる。資源の有効活用ができている。
火力発電での資源の有効活用の高さは、実は日本が世界一です。日本は火力発電で資源の有効活用にすごく貢献している。これは意外に知られていない。
火力発電から学べる教訓
復水器は無駄が多いけど電気を起こすことができない。無駄と思われるものでも世の中では重要なものになっているものってあるのではないかなと思っています。
現在は無駄を省くことがいいとされています。それが果たして正しいのか。30年前は無駄の多い時期だった。
一方で日本は技術大国となっている。無駄を見直すというふうに思いました。ただ今は環境問題もあって，火力発電が捨てられようとしています。
確かに、火力発電だけに頼るのは資源の活用の面でもよくはない。
だからといってすべてを捨ててしまうのは危険なのではないかなと。すべてを捨ててしまうのはほんとにいいのかなと思いました。
質疑応答・感想など
Ｑ エネルギーに関して、無駄な存在というのも必要だという話に関連して。
無駄がないと火力発電が成り立たないという話からアリの話が思い浮かびました。
働きアリってめちゃくちゃ働きアリ。
たくさん働く２割がいて、普通に働く６割がいて、まったく働かない２割がいて、人間社会と同じでそうなっていく。
その働かないアリは不必要だから省いたとしても意味がない。
ある論文で、アリが休んでいると。帰ってくるアリが少なくなる。帰ってこないアリがいる理由は、ちょっと休んでいるなといのは働いていないありが気づく。
いつまでたっても戻ってこないから、働かないありが気付いて偵察に行く。すると行った先に仲間たちが食べられていることに気づいた。
そういった意味では、たしかに無駄が不必要かといわれたら、そうではないのかなと思いました。
やんちゃな子に話をするとおれも不必要じゃないんだなって喜んでくれる子もいましたね。
A 私の社員でも，働いてない人がいち早く気づいて危険を知らせてくれたというのを思い出しましたね。
Ｑ きかんしゃトーマスも蒸気を出しっぱなし。水ってじゃんじゃん捨てていくわけにはいかないんですよね。
A 蒸気は大量に使うので、循環させていくといっても減っていく。火力発電所って海の近くにあります。水が近くにないと成り立たないからです。
Ｑ 海に面してないところは、発電はどうするのでしょうか。
A たとえばヨーロッパでは原子力発電所が多いということになりますね。
Ｑ 海外だと資源はどこまで利用できていますか。
A よくて50％。だいたいは45％くらいから47％くらい。悪いところは40％もいかない。
Ｑ 発電に関してです、一番の悪者って原発がある。しかし一方で、水力っていうのもある。太陽光とか再生エネルギーとかあるんですけど、エネルギーって、全部必要なんだなっていうのが、経済産業省とかエネルギーミックスっていうので進めているんですよね。
なぜ全部再生エネルギーにしないのかなっていうので、蓄電池が普及し始めています。電力は需要と供給が100対100じゃないとブラックアウトしてしまうんですか。最後は火力発電じゃないのか。一番調整しやすいのが火力発電なんでしょうかね。
A 国も火力発電は重要視していますね。
日本はもっと効率のいいものを作ろうといっています。不安定になった場合の火力発電は重要視されていますね。一番頼れるのが火力発電なんでしょうね。
Ｑ ガスタービンから排出される熱を回収し始めたのはいつ頃からでしょうか。
A 20年以上前から日本は作っていましたね。
2022/02/04
・火力発電について
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