電気を作る施設;原子力発電所
原子力発電は原子炉の中でウランを核分裂させ、その熱で高温・高圧の水蒸気を作りタービンを回して発電する方式です。仕組みは火力発電と同じですが、熱エネルギーのつくり方が大きく異なります。総ての物質の元である原子は中性子と陽子から成る原子核と、その周囲を回る電子から構成されています。原子力発電に用いられるウラン235という物質に中性子を当てると、原子核が2つに分裂(核分裂)し、熱エネルギーと2〜3個の中性子を放出します。その飛び出した中性子が次々に別のウラン235にぶつかって連鎖的に核分裂を引き起こし、膨大な熱エネルギーを生み出します。この連鎖反応を一瞬で行うのが原子爆弾ですが原子力発電では飛び出した中性子を吸収する制御棒や、中性子の速度を落とす減速材(水)によって、原子炉内の核分裂を制御しています。核分裂反応が一定になる状態を臨界といいます。
Date: 2016/02/24(水)


火力発電の種類
火力発電は、蒸気の力を利用する汽力発電のほかに、燃料を燃やした燃焼ガスを直接タービンに導いて発電を行うガスタービン発電や、デイーゼルエンジンなどの内燃機関による内燃力発電、汽力発電とガスタービン発電を組み合わせたコンバインドサイクル発電などの種類があります。火力発電では熱効率の向上が重要な課題となります。日本のコンバインドサイクル発電は約595%の熱効率を実現するものもあり世界最高水準を誇ります。平均熱効率を1%向上させるだけで重油換算で年間約80万㎘の燃料が節減され、二酸化炭素の排出量を年間約180万トン減らすことができると試算されています。
Date: 2016/02/23(火)


火力発電の課題
日本では火力発電の燃料になる液化天然ガス(LNG)、石油、石炭などの資源はほとんどを海外の輸入に頼っています。またその埋蔵量や海外の事情により安定化のため電力会社はエネルギー資源の多様化と輸入先の分散を図っています。最大の課題は化石燃料を燃やすと大気汚染の原因となる硫黄酸化物や窒素酸化物、現在最も問題となっている地球温暖化に影響を及ぼす二酸化炭素を排出することにあります。技術の進歩により改善されつつありますが現在のところはその排出量をゼロにすることはできません。
Date: 2016/02/22(月)


電気を作る施設;火力発電について
最も一般的な火力発電はボイラ内で石油やLNG、石炭などの燃料を燃やし、供給された水を加熱し高温・高圧の水蒸気をつくり、蒸気の力でタービン(羽根車)を回転させ、その回転を発電機に伝えて電気を発生させています。この発電方式を、汽力発電といいます。蒸気を復水器で水に戻し再利用するが復水器の冷却用水として大量の水が必要になるため、火力発電は海岸近くに建設されることが多いのですがエネルギー資源の輸入がタンカーなどによる海上輸送が中心となるためという理由もあります。火力発電の特徴は、季節や時間帯によって大きく変動する電力需要に合わせた、出力調整運転が可能なことです。タービンなどの技術の向上により安全性も高く現在日本では火力発電が電力供給の中心的な役割を担っています。
Date: 2016/02/21(日)


変圧器によって調整され送り届けられる電気
発電機で発生する電気の電圧は1万3200Vぐらいで、このままでは電気を遠くまで送るのに効率が悪いので変圧器で電圧を50万Vに高めケーブル・送電線で供給区域に送り届けられます。水力発電は地形や地盤の強度等によって様々な構造形式が採用されています。形成する材料によってコンクリートダムと土や岩石を材料とするフィルダムにも分類されます。日本で最も多く採用されている重力ダムはダム自体の重量で水圧を支え、安全性が高い材質はコンクリートが使用されています。アーチダムは水圧を両岸の岩盤で支えるようにアーチ型にダムを築いたものでダムの厚さが薄くて済む分経済的だが両岸が狭く岩盤が丈夫な場所でなければなりません。パットレスダムは基礎岩盤がしっかりしたところへコンクリート壁をパットレス(扶壁)で支えて、水圧に耐えられるようにしたもので内部に空洞形成されるためにコンクリートの量が軽減できるため経済的です。岩石や砂利を積み上げたロックフィルダムはダムの内部や上流面を水を通さない材料で築いたものです。アースダムは軟弱な地盤でも作れる構造で土質材料や砂礫材料によって築かれます。高いダムには不向きで、日本では古くからかんがい用の池として用いられています。

Date: 2016/02/20(土)


水力発電の設備
今も昔も水車は動力として重要な役割を果たしています。この水車は、水力発電の心臓部ともいえるもので水の落下力で回転し発動機を働かせ電気を起こしています。流れる水の量とその落差が大きいほど大きな電気エネルギーを生み出します。このポンプ車と発電電動機は、回転方向を逆にすることで、昼間の発電と夜間の揚水の2つの役割を果たしています。発動電動機で電気が起きる仕組みについて考えてみましょう。発電電動機は大きな円筒形の電磁石(回転子)と固定されたコイル(固定子)からなり、コイルの中で磁石を回転し電気を起こしています。水圧管路によって導かれた高圧の水はガイドベーン(案内羽)を通り、ポンプ水車を回転させます。ガイドベーンの羽の角度を変えて水量を調整しポンプ水車の回転速度を一定に保ち、安定した周波数の電気を起こすことができます。東日本では1秒間に50回、西日本は1秒間に60回電気が断続的に送られます。電気を送る方法にはこのような交流と連続的に送る直流があります。生物にはこの断続的な交流の電磁波がストレスとなり様々な健康障害のもとになっています。1880年頃直流か交流かで大論争が起きました。エジソンは直流を推進していたのですがエジソンの会社に勤めていたテスラの交流はの方が経済性に勝るということで採用され以後低周波による様々な健康障害の要因となってしまいました。

Date: 2016/02/19(金)


揚水式発電について
火力発電や原子力発電は、電力需要に関係なく常に一定量の電気を発電し続けています。電気の使用量は深夜には昼間の半分程度に低下します。この需要の少ない深夜の余裕電力を有効に利用するのが揚水式発電です。揚水式発電には、河川からの水を使わない純揚水式と、揚水のほかに河川の自然流入を利用する混合揚水式があります。電力需要の少ない夜間に、余剰電力を利用して下部の調整池から上部の調整池に水をくみ上げておき、電力需要の多い昼間のピーク時に再び水を落として発電を行う仕組みとなっています。その高低差は約100m程度となっています。電気をためておくことができないため、水の形で電気をためておくということになっています。火力発電や原子力発電と併用することにより無駄なエネルギーの活用となっています。この水のバイパスを微生物以外の水中生物が往来して地表の生物に影響を及ぼすことは考えられません。その意味では自然の河川とこれらのバイパスを併用することがそれらの改善方法になります。
Date: 2016/02/18(木)


水の利用面による水力発電の分類と問題点
水の利用面による水力発電の分類としては主に流れ込み式(自流式)、調整池式、貯水池式、揚水式の4つになります。流れ込み式(自流式)は河川の流れをそのまま利用する方式で、水をためられないため、豊水期と渇水期の水量変化により発電量が変動します。建設コストは低いが発電の出力は小さくなります。調整池式は河川の流れをせき止める取水ダムを大きくしたり、水路の途中に調整池を作ることにより水量を調整しながら発電する方式で1日あるいは数日間という短期間の発電量を制御することができます。貯水池式は調整池より規模の大きな貯水池に、雪解け水や梅雨、台風の雨水などをため込み、電気の使用量が多くなる夏、冬や、渇水期に放流して発電する方式で年間を通しての水量を調整します。河川は人間の体に例えると地球の血管のようなものです。水は河川により地球の栄養分を地球の隅々まで送り届けたり気温の調整をしたり大気の浄化等様々な役割をしています。水や雪や氷河や水蒸気は様々な成分を溶かし込みそれらを地球上で循環させています。海や地上で蒸発した水蒸気は大気の成分を溶かし雨や雪となって地上に降り地表の成分を溶かし川や地下に流れて海に注ぎ込み大海をめぐります。地表や水中の生物はそれらの水に溶け込んだ成分を得ることにより生命活動を行っています。アルプスや山脈等のミネラル分や地表で溶かし込まれたあらゆる地表の成分は海へ送り込まれ海中生物の栄養分となっています。山と海は河川という血管によって繋がっています。本来は河川と海を行き来する魚も地表の動物の栄養分や海中生物の栄養分となっていました。しかし河川に堰をすることによりそれができなくなりその循環が滞っています。また山で溶かし込まれたミネラル等の成分を直接農地や海へ送り込むことで本来の栄養分を備えた農作物や魚介類が生育します。自然の循環を利用すれば肥料や農薬や人口の餌を使用しなくても無限に豊富な植物や魚介類が育つのです。自然にできた水の道である河川を遡上して力のある魚だけが子孫を残し強い子孫が残るシステムがありました。総ての植物や動物や魚介類も生命力が強い子孫が残るように自然循環システムによってデザインされていたのです。

Date: 2016/02/17(水)


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