E03  電気エネルギーの貯蔵・発電



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技術士試験の問題からは必要最小限の引用にとどめる。(問題)が記されている部分はその引用である。

問題および解答は日本技術士会のホームページより必要に応じて入手してください。

  技術士第一次試験の問題       技術士第一次試験の正答(答え)  



問題番号が赤字のものは、ボーナス問題

H28年 Ⅰ-5-3
   H19年 Ⅰ-5-1

同じ問題

H28年 Ⅰ-5-3   H19年 Ⅰ-5-1



H28年 Ⅰ-5-3

H28年度問題 

正答: ③

(解答)

一次電池とは、マンガン乾電池のように一度で使い切りとなり、再び使用できない電池のことであり、二次電池とは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池のように、充電して再び使用することのできる電池のことをいう


電気二重層キャパシタは急速な充放電が可能であり、充放電サイクル寿命が優れた蓄電デバイスである。電気二重層キャパシタは一部の乗用車に搭載され始めている。


天然ガス燃料のコンバインドサイクル発電では、天然ガス燃焼ガスのエネルギーを利用してまず蒸気タービンを駆動し、その廃熱を用いてガスタービンを駆動することにより、総合的な発電効率を上げている。」は誤り。
蒸気タービンとガスタービンが逆である。

燃料電池は、「水の電気分解」と逆の原理で発電する。水の電気分解は、水に外部から十分な電圧をかけて水素と酸素に分解するが、多くの燃料電池は、水素と酸素を電気化学反応させて電気を作る


揚水式水力発電は、余剰電力の発生する時間帯に低所の水を高所にくみ上げ、その位置エネルギーを利用して、電力需要の逼迫する時間帯に発電するものであり、電気エネルギーを貯蔵するためのシステムといえる。


(参考)

コンバインドサイクル発電(Wikipedia)

発電効率
発電方式 温度条件(℃) 発電端発熱量基準熱効率(%) 備考
高位 低位
コンバインドサイクル(CC[3] 1100 44 49
1300 49 55 再熱ボイラ 再熱蒸気タービン 改良型コンバインドサイクル発電(ACC[4]
1400 51 57 再熱ボイラ 再熱蒸気タービン 蒸気冷却式燃焼器
1500 53 59 再熱ボイラ 再熱蒸気タービン 蒸気冷却式燃焼器(MACC[5]
1600 55 61 再熱ボイラ 再熱蒸気タービン 蒸気冷却式燃焼器(MACCII[6]
1700 60 66 再熱ボイラ 再熱再生蒸気タービン 蒸気冷却式燃焼器 水素燃料
汽力(参考) 40 42 主蒸気温度538℃ 超臨界圧再熱ボイラ 再熱再生蒸気タービン(SC[7]
43 45 主蒸気温度600℃ 超々臨界圧再熱ボイラ 再熱再生蒸気タービン(USC[8]

構成要素

コンバインドサイクル発電の基本的構造
ガスタービン
都市ガス天然ガス軽油等を燃料として動力を得る。
空気圧縮機
ガスタービンへ供給する圧縮空気を作る。
減速機
ガスタービンの動力を発電機に適した回転数に減速する。
(事業用発電所では減速機を用いずガスタービンエンジンと発電機を直結する場合が多い)
発電機
ガスタービンと蒸気タービンを動力として発電を行う。
排熱回収ボイラ (HRSG)
ガスタービンからの高温排気を取り入れ、蒸気を発生するボイラー
蒸気タービン
蒸気から動力を取り出す。
復水器
蒸気タービンから排出された蒸気を冷却し、水に戻す。
 
 


同じく「コンバインドサイクル発電」より、参考として、

石炭ガス化複合発電 (IGCC)

燃料のガス化とコンバインドサイクル発電を組み合わせた発電形式を石炭ガス化複合発電 (IGCC) と呼ぶ。低質な石炭や重質油、廃棄物などは硫黄や塩素、重金属を含むことがあり、そのまま燃焼させて発電を行うとその環境負荷物質が大気中に排出されて問題となる。ガス化複合発電では、燃料をガス化したときにそれらの不純物を除去することができ、そうして生成したクリーンなガスを用いて発電を行うことで、環境負荷物質の少ない発電を行うことができる。また、従来の方式に比べて二酸化炭素排出量を削減することができ、石炭を燃料とした発電で石油発電並の二酸化炭素排出量を達成することができる。




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