新エネ9【電験3種 電力】分散型電源の出題元!燃料電池の「吸熱反応」と直流送電の誘電損 令和3年度 A問題6 完全解説

電験3種 電力科目【新エネルギー】令和3年度 A問題6 誤りは(5)——燃料電池は発熱反応。※令和5年度下期A問題5は本問の再出題(答えも(5))

今回は令和3年度 電力科目 A問題6を解説します。分散型電源——太陽電池・逆潮流対策・小水力・洋上風力の直流送電・燃料電池——について誤っているものを選ぶ問題です。

この問題は令和5年度下期 A問題5(新エネ5)として再出題された出題元。違いは(4)の直流送電のメリットが「誘電損を考慮しなくてよい」という表現になっている点だけで、誤りは同じ(5)の「吸熱反応」です。

出題のポイント

目次

令和3年度 電力科目 A問題6: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。

電験3種 電力科目 新エネルギー 令和3年度 A問題6 問題文
令和3年度 電力科目 A問題6 問題文

電験3種 電力科目 【新エネルギー】 令和3年度 A問題6

 分散型電源に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

太陽電池で発生した直流の電力を交流系統に接続する場合は、インバータにより直流を交流に変換する。連系保護装置を用いると、系統の停電時などに電力の供給を止めることができる。
分散型電源からの逆潮流による系統電圧上昇を抑制する手段として、分散型電源の出力抑制や、電圧調整器を用いた電圧の制御などが行われる。
小水力発電では、河川や用水路などでの流込み式発電が用いられる場合が多い。
洋上の風力発電所と陸上の系統の接続では、海底ケーブルによる直流送電が用いられることがある。ケーブルでの直流送電のメリットとして、誘電損を考慮しなくてよいことなどが挙げられる。
一般的な燃料電池発電は、水素と酸素との吸熱反応を利用して電気エネルギーを作る発電方式であり、負荷変動に対する応答が早い。

ポイント解説:燃料電池は発熱反応。直流ケーブルは誘電損も充電電流もなし

(5)が誤り:燃料電池は水素と酸素の発熱反応(水の電気分解の逆)で電気エネルギーを作る。「吸熱反応」は逆——発電時に熱が出るからこそ排熱を給湯に使える(コージェネ)。「負荷変動に対する応答が早い」という後半は正しい。

(4)は正しい——直流送電の2大メリットを整理:交流ケーブルでは①静電容量による充電電流(令和5年度下期版で出題)と②絶縁体で生じる誘電損(本問)が問題になるが、直流ではどちらも生じない。誘電損は電圧の周波数に比例する損失なので、周波数ゼロの直流では考慮不要——同じ問題の再出題で(4)の表現だけ差し替えられており、直流ケーブルの利点を両面から覚えるのに好都合。(1)太陽電池はインバータで交流化・連系保護装置で停電時に供給停止、(2)逆潮流対策は出力抑制と電圧調整器、(3)小水力は流込み式が多い——いずれも正しい。よって答えは(5)。

問題の解説

STEP1 (5)を判定

水素+酸素→水は発熱反応。「吸熱」は誤り→(5)。

STEP2 (4)の知識を補強

直流ケーブルのメリット=誘電損なし(本問)+充電電流なし(R05下版)。

STEP3 再出題情報

R05下問5として再出題(答えも(5))——(4)の表現だけ差し替え。

答え:(5)

💡 覚え方
**直流ケーブル送電のメリット2点セット**:①充電電流が流れない(調相補償が不要)②**誘電損を考慮しなくてよい**(誘電損は周波数に比例∝f・直流はf=0)——R03問6とR05下問5で片方ずつ出題された。燃料電池=**発熱反応**・応答が早い。分散型電源の共通知識(インバータ・連系保護装置・逆潮流対策・流込み式)はsn5と同一。

⚠️ よくある間違い
「吸熱反応」は誤り——発熱だからコージェネできる。(4)の誘電損なしは正しいメリット(誤りにしない)。再出題ペア(R03問6→R05下問5)は答えの番号も同じ(5)だが、番号暗記でなく判定で解く姿勢は維持。

まとめ

(1)太陽電池インバータ+連系保護装置→正しい
(2)逆潮流対策出力抑制・電圧調整器→正しい
(3)小水力流込み式が多い→正しい
(4)直流送電誘電損を考慮しなくてよい→正しい
(5)燃料電池発熱反応(吸熱は誤り)→誤り。答えは(5)

▼あわせて解きたい関連問題
・分散型電源(新エネ5・本問の再出題版):【電力】令和5年度下期 A問題5

・この年度の問題を通しで解く:電験3種 令和3年度 問題一覧(全4科目)

よかったらシェアしてね!
  • URLをコピーしました!
  • URLをコピーしました!

この記事を書いた人

コメント

コメントする

目次