火力発電の仕組みと種類

まずは基本的な情報からご紹介したいと思います。火力発電はどのようにして電力を生み出しているのか、その仕組みを簡単に解説しています。また、意外と知られていないことなのですが、火力発電にもいくつかの種類があり、その発電の方法から細かく分類することができますので、そちらも軽く触れています。

仕組み

読んで字のごとく、火の力を使って電気を発生させます。簡単にその仕組みをまとめると以下のような手順となります。

  1. ボイラーで燃料を燃やす
  2. 燃やした熱を利用して水を沸騰させる
  3. 沸騰した水から発生する水蒸気でタービンを回す
  4. タービンは発電機に繋がれていて、電力を生み出す

こちらが簡単な手順となります。ちなみにタービンを回すという役割を終えた水蒸気は復水器で水に戻された後、再びボイラーへ入っていきます。火力発電所ではこの一連の手順を繰り返しています。

このように火力発電とは言えども、火だけではなく水もキーとなってきます。この仕組みを維持するためには大量の水が必要となるため、火力発電所は海岸沿いとまでは言わなくとも、海から比較的近い場所に設けられています。

燃料について

火力発電所では火を燃やすのに燃料を使います。主に使用されている燃料は天然ガス(LNG)・石炭・石油です。中心となっているのは天然ガスと石炭です。割合はこの2つの燃料がそれぞれ約4割・石油が約2割となっています。

それぞれの燃料について簡単に触れておきたいと思います。まずは天然ガスです。こちらは石油や石炭と比べると二酸化炭素の排出量が少ないため、地球環境の観点からもよく利用されています。

次に石炭です。二酸化炭素の排出量は多いですが、石油よりも資源が豊富にあるため、安価に利用することができます。最後に石油です。石炭よりも燃えやすいのですが、燃料単価が高く、また燃料価格も変動しやすいです。

種類

汽力発電

最もベーシックで主流となっている発電方法です。前述の仕組みの通り、水蒸気で蒸気タービンを回して発電します。ちなみに水蒸気でタービンを回すという仕組みは原子力発電地熱発電でも取り入れられていて、場合によってはこれらの発電方式も「汽力発電」に含まれることがあります。

内燃力発電

ディーゼルエンジンなどの内燃機関で発電する方式です。短時間で発電を開始することができるため、非常用電源や携行用電源などとしても用いられています。小規模な発電に向いています。

ガスタービン発電

水蒸気ではなく、燃料を燃やした燃焼ガスでタービンを回して発電する方式です。小型でも高い出力を得ることができるという特徴があり、夏場や冬場の電力需要が高まったときに使われています。

コンバインドサイクル発電

ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電方式です。内燃力発電の排熱を利用して汽力発電を行うという複合的な方式となります。

構造は複雑になりますが、同じ量の燃料で一般の火力発電よりも多くの電力を生み出すことができる点や、同じ量の電気を生み出すのに二酸化炭素排出量は少なくて済むという点がメリットとして挙げられます。

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