新エネ20【電験3種 電力】太陽光の効率は汽力なみではない！7〜20% vs 40%超 平成18年度 A問題3 完全解説

今回は平成18年度 電力科目 A問題3、新エネルギーユニット最後の問題です。地熱・廃棄物発電・太陽光・燃料電池・風力の5つの記述から誤っているものを選びます。

決め手は数字の相場観。太陽光の変換効率は7〜20%（sn14で確認）に対し、汽力発電は40%超。「最新の汽力発電なみの高い発電効率」はまったくの過大評価です。クリーンさと効率の高さは別の話——ここを混ぜた文が引っかけになります。

平成18年度 電力科目 A問題3：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成18年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題3

電験3種 電力科目 【新エネルギー】 平成18年度 A問題3

　電力の発生に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。

地熱発電は、地下から発生する蒸気の持つエネルギーを利用し、タービンで発電する方式である。
廃棄物発電は、廃棄物焼却時の熱を利用して発電を行うもので、最近ではスーパーごみ発電など、高効率化を目指した技術開発が進められている。
太陽光発電は、最新の汽力発電なみの高い発電効率をもつ、クリーンなエネルギー源として期待されている。
燃料電池発電は、水素と酸素を化学反応させて電気エネルギーを発生させる方式で、騒音、振動が小さく分散型電源として期待されている。
風力発電は、比較的安定して強い風が吹く場所に設置されるクリーンな小規模発電として開発され、近年では単機容量の増大が図られている。

誤りは(3)：太陽光の効率は汽力より低い

「最新の汽力発電なみの高い発電効率」——実際には半分以下です。

方式	発電効率	備考
★汽力（超々臨界圧）	★43 ％ 前後	★最新の石炭火力
コンバインドサイクル	60 ％ 前後	最も高い
★太陽光	★7〜20 ％	★実用品の変換効率

太陽光の利点は効率ではありません——燃料が要らないことです。

燃料代がゼロなら、効率が低くても成り立ちます——火力とは評価の物差しが違うのです。

「クリーンなエネルギー源として期待されている」の部分は正しい——誤りは効率の記述だけになります。

シリコン単接合の理論限界でも約29 ％——原理的に汽力並みには届きません。

(2) 廃棄物発電とスーパーごみ発電

ごみを燃やした熱で発電します——けれども効率が上がりません。

	ふつうの廃棄物発電	★スーパーごみ発電
★蒸気温度	★300 ℃ 前後	★500 ℃ 前後
★発電効率	★10 ％ 前後	★30 ％ 前後
★しくみ	★ごみの熱だけ	★ガスタービンの排熱で過熱する

なぜ蒸気温度を上げられないのでしょうか——ごみに塩素が含まれるからです。

燃焼ガスの塩化水素が、高温の伝熱管を腐食させます——だから300 ℃ 程度で我慢するのです。

そこで別のガスタービンの排熱で蒸気を過熱する——腐食しない場所で温度を上げる工夫になります。

それがスーパーごみ発電——効率を3倍に高められます。

(1)(4)(5) 残る3つの記述

記述	内容	要点
(1)	地熱は蒸気でタービンを回す	★熱水ではなく蒸気
(4)	燃料電池は騒音・振動が小さい	★回転部がないから
(5)	風力は単機容量が増大している	★羽根が長くなり続けている

(5)の「単機容量の増大」は今も続いています——出題当時は1,000 kW 級、今は洋上で15,000 kW 級。

直径が2乗で効くので、大型化の効果が大きい——3乗則と並ぶ、風力の基本です。

太陽電池の変換効率は平成25年度 A問題5（新エネルギー：太陽光発電）にあります。

廃棄物発電が抱える課題

(2)のスーパーごみ発電が生まれた背景を見ましょう。

課題	内容	影響
★塩素による腐食	★塩化ビニルなどが塩化水素を出す	★蒸気温度を上げられない
★ごみの質の変動	★季節や地域で発熱量が変わる	★安定運転が難しい
ダイオキシン対策	800 ℃ 以上で燃やす必要がある	設備が複雑になる

火力発電なら600 ℃ 以上の蒸気を使えます——燃料に塩素が入っていないからです。

ごみは何が入っているか分からない——だから低い温度で我慢することになります。

その制約を、外部のガスタービンで回避したのがスーパーごみ発電——発想の転換です。

それでも廃棄物発電に意味がある理由

効率が低くても、ごみはどのみち燃やします。

捨てていた熱を電気にするだけ——燃料費はゼロです。

しかも都市の中にあるので、送電損失もない——近隣に温水を供給できる施設もあります。

要点をもう一度

5つの発電方式を横断的に問う形です。

記述	方式	正誤
(1)	地熱	正
(2)	廃棄物	正
★(3)	★太陽光	★誤（効率が汽力並みではない）
(4)	燃料電池	正
(5)	風力	正

他と比較している記述は(3)だけ——そこを疑うのが定石です。

太陽光の評価軸

観点	太陽光は
★変換効率	★低い（7〜20 ％）
★燃料費	★ゼロ
★設置の自由度	★高い
★出力の安定	★低い

効率だけを取り出せば見劣りします——けれども評価すべきはそこではありません。

屋根の上に置けて燃料が要らない——それが火力にはない価値です。

出題当時と現在の違い

平成18年の出題です——数値は変わっても、判断は変わりません。

項目	平成18年ごろ	★現在
★太陽電池の効率	★10〜15 ％	★7〜20 ％
★汽力の効率	★41 ％ 前後	★43 ％ 前後
★風車の単機容量	★1,000 kW 級	★洋上で15,000 kW 級

太陽電池の効率は上がりましたが、汽力にはまだ届きません——(3)は今でも誤りです。

理論限界が約29 ％ なので、原理的に追いつけない——将来も判断は変わらないでしょう。

風力の「小規模発電として開発され」

(5)の記述は、歴史的な経緯を述べています。

当初は数十 kW の小型機から始まりました——それが今では1万 kW を超えるようになりました。

直径が2乗、風速が3乗で効くので、大型化の効果が大きい——塔を高くすれば風も速くなります。

だから「単機容量の増大が図られている」——出題当時から続く流れです。

地熱発電の記述を確かめる

(1)は本問で唯一、原理を述べた記述です。

問題文の言葉	正しいか	補足
★地下から発生する蒸気	★正しい	★熱水を減圧して得る場合も含む
★エネルギーを利用	★正しい	★200〜350 ℃
★タービンで発電	★正しい	★火力と同じ蒸気タービン

タービンを回すのは蒸気であって熱水ではありません——ここを入れ替える出題が他の年度にあります。

本問の(1)は正しく書かれている——疑う必要はありません。

火力との違いは、ボイラがなく燃料も要らないこと——蒸気から先は同じ設備です。

だから熱効率は低くても、燃料費がゼロで成り立つ——太陽光と同じ構図になります。

ごみ発電が都市にもたらすもの

(2)の廃棄物発電は、発電以外の価値も持っています。

用途	内容
★場内の電力	★焼却炉の送風機や排ガス処理装置を動かす
★売電	★余った分を系統へ送る
★温水供給	★隣接する温水プールや福祉施設へ
★地域冷暖房	★周辺のビルへ蒸気や冷水を送る

都市の中にあるので、熱をそのまま近隣で使えます——大規模火力にはできないことです。

発電効率10 ％ でも、熱まで含めれば利用率は大きく上がる——評価すべきは総合効率になります。

ごみは毎日出るので、燃料が尽きることもない——安定して運転できます。

清掃工場が「エネルギーセンター」と呼ばれる例もある——位置づけが変わってきました。

まとめ

(1)地熱	地下の蒸気でタービン→正しい
(2)廃棄物発電	スーパーごみ発電など高効率化→正しい
(3)太陽光	効率7〜20%で汽力なみではない→誤り
(4)燃料電池	騒音振動小の分散型電源→正しい
(5)風力	単機容量の増大が進む→正しい。答えは(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・太陽電池の変換効率7〜20%（新エネ14）：【電力】平成25年度 A問題5

・この年度の問題を通しで解く：電験3種 平成18年度 問題一覧（全4科目）