火力発電の仕組みを簡単にいうと？

燃料を燃やした熱で蒸気や燃焼ガスをつくり、タービンを回して、つながった発電機で電気をつくります。

汽力とガスタービンの違いは？

汽力は蒸気、ガスタービンは燃焼ガスでタービンを回します。ガスタービンは起動が速く、単独の効率は低めです。

コンバインドサイクルの効率が高いのはなぜ？

ガスタービンの熱い排ガスで蒸気をつくり、蒸気タービンでもう一度発電するからです。η＝ηG＋(1−ηG)ηSで求めます。

汽力発電の効率が40%ほどしかないのはなぜ？

復水器で蒸気を水に戻すときに、多くの熱を冷却水に捨てるからです。これはサイクルとして避けられません。

燃料から出力を求める式は？

P[kW]＝B[kg/h]×H[kJ/kg]×η÷3,600です。1時間あたりの熱量を秒あたりに直すために3,600で割ります。

火力発電の仕組みとは？汽力・ガスタービン・コンバインドの違いと熱効率を図解

※本記事にはプロモーション（広告）が含まれています。

火力発電の仕組みとは？熱→回転→電気

火力発電は、燃料の化学エネルギーを、熱エネルギー → 回転の運動エネルギー → 電気エネルギーの順に変えていきます。

やかんでお湯を沸かし、吹き出す蒸気で風車を回すイメージです。風車の軸に発電機をつなげば電気ができます。火力発電所は、これをとても大きく、効率よくしたものです。

方式	タービンを回すもの	熱効率の目安	起動	主な役割
汽力発電	蒸気	約40%	遅い	ベース（石炭など）
ガスタービン発電	燃焼ガス	30〜40%程度	速い	ピーク・非常用
コンバインドサイクル	燃焼ガス＋蒸気	50〜60%台	汽力より速い	ミドル（出力を上げ下げ）

効率の数字は設備の新しさや規模で変わるので、試験では「コンバインド＞汽力＞ガスタービン単独」という大小関係と、起動の速さの順番をおさえておきます。

汽力発電｜ボイラで蒸気をつくって回す

汽力発電は、水を「水 → 蒸気 → 水」とぐるぐる回しながら発電します。このサイクルをランキンサイクルといいます。

汽力発電の効率が約40%にとどまる大きな理由は、復水器で蒸気を水に戻すときに、たくさんの熱を冷却水に捨てているからです。蒸気をできるだけ高温高圧にする（超臨界圧・超々臨界圧）と、効率が少し上がります。石炭火力は出力を安定して出し続けるベース電源として使われてきました。

ガスタービンとコンバインドサイクル

ガスタービン発電｜ジェットエンジンと同じ仕組み

空気を圧縮機で押し縮め、燃焼器で燃料と一緒に燃やし、高温高圧の燃焼ガスでガスタービンを回します（ブレイトンサイクル）。水を沸かす手間がないので起動が速く、需要が急に増えたときのピーク用や非常用に向いています。ただし、500〜600℃ほどもある排ガスをそのまま捨てるので、単独では効率が上がりません。

コンバインドサイクル｜排熱でもう一度発電

ガスタービンの熱い排ガスを排熱回収ボイラに通して蒸気をつくり、蒸気タービンでもう一度発電します。焼き肉のあとの熱いコンロでお湯も沸かすように、1回の燃料で2回発電するので、効率がいちばん高くなります。

この続きと一緒に読まれている記事

例：ηG＝30%、ηS＝35%なら、100の熱のうち30がガスタービンで電気になり、残り70の排熱の35%、つまり24.5が蒸気側で電気になります。合計は30＋24.5＝54.5%です。「30%＋30%＝60%」のように効率をそのまま足すのはまちがいで、蒸気側は残りの排熱の一部しか使えません。

燃料から出力を求める｜熱効率の計算ツール

例：石炭を1時間に100t（100,000kg）燃やし、発熱量26,000kJ/kg、効率40%なら、100,000×26,000×0.40÷3,600≒288,889kW、つまり約289MWです。所内で使う電力（所内率）を引いた送電端の効率などの計算は、熱効率計算の記事でくわしく解説しています。

入力すると、その場で計算し直します。入力した数字は画面の中で計算するだけで、どこにも送信されません。

火力発電でよくある間違い

よくある間違い	正しい考え方
コンバインドの効率は2つを足す	η＝ηG＋(1−ηG)ηS。蒸気側は排熱の一部しか使えない
ガスタービンは起動が遅い	水を沸かさないので速い。遅いのは汽力
復水器は蒸気をつくる装置	蒸気を冷やして水に戻す装置。ここで多くの熱が捨てられる
出力は B×H×η でそのまま kW	1時間あたりの熱量なので3,600で割る
排熱回収ボイラで燃料を燃やす	基本はガスタービンの排ガスの熱で蒸気をつくる