✅ このページでわかること
- 電験三種「電力」科目で問われる全発電方式の体系
- 各発電方式の詳細記事へのナビゲーション
- 試験で何が狙われるかが一目でわかる全体マップ
電験三種の「電力」科目では、発電方式が毎年のように出題されます。火力・水力・原子力といった主要方式から、太陽光・風力、さらには地熱・バイオマス・燃料電池まで、幅広い知識が問われます。
このページは、発電方式の完全ガイドです。各発電方式の特徴を一覧でまとめ、詳しく学びたい方のために詳細記事へのリンクを用意しました。試験勉強の入口としても、復習のチェックリストとしても活用できます!
💡 このページの使い方
- 全体把握: 各発電方式の特徴を表で比較
- 深掘り学習: 気になる発電方式の詳細記事へ
- 試験直前: 各セクションのチェックリストで総復習
目次
🔥 火力発電｜最も出題頻度が高い主力電源
火力発電は、日本の電力供給の約70%を占める主力電源。電験三種では、熱効率計算や所内率・送電端熱効率が頻出です!
📊 火力発電の特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 燃料 | 石炭・石油・LNG(天然ガス) |
| 熱効率 | 約40〜60%(コンバインドサイクルで最高) |
| 試験で狙われる計算 | 発熱量・所内率・送電端熱効率 |
| 出力調整 | 柔軟に対応可能(需要に応じて出力変更) |
⚡ 試験で狙われるポイント
- 発熱量(高位・低位)の違いと計算
- 所内率αの計算(補機の消費電力)
- 送電端熱効率η₂ = η₁ × (1 - α/100)
- コンバインドサイクルの高効率の仕組み
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💧 水力発電｜クリーンで出力調整が得意
水力発電は、CO₂排出ゼロのクリーンな電源。電験三種では、有効落差・水車出力の計算や3方式(ダム式・流れ込み式・揚水式)の違いが出題されます!
📊 水力発電の特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| エネルギー源 | 水の位置エネルギー |
| 試験で狙われる計算 | 有効落差・水車出力 P = 9.8QHη |
| 3方式 | ダム式・流れ込み式・揚水式 |
| 長所 | CO₂ゼロ・出力調整が速い(数分) |
⚡ 試験で狙われるポイント
- 有効落差H = 総落差 - 損失落差
- 水車出力 P = 9.8QHη [kW]
- ダム式・流れ込み式・揚水式の違い
- 水車の種類(ペルトン・フランシス・カプラン・プロペラ)
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☢️ 原子力発電｜核分裂エネルギーを利用
原子力発電は、ウラン-235の核分裂で発生する熱を使って発電。電験三種では、PWR(加圧水型)とBWR(沸騰水型)の違いが頻出です!
📊 原子力発電の特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 燃料 | ウラン-235(核分裂) |
| 熱効率 | 約33〜34%(火力より低い) |
| 試験で狙われる違い | PWR(加圧水型)とBWR(沸騰水型) |
| 出力調整 | 困難(基本的に一定出力運転) |
⚡ 試験で狙われるポイント
- 核分裂のメカニズム(U-235 + 中性子 → 分裂)
- PWR(加圧水型): 1次・2次冷却系(蒸気発生器あり)
- BWR(沸騰水型): 単一冷却系(炉内で直接蒸気発生)
- 日本の採用率: BWR 65% / PWR 35%
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☀️ 太陽光発電｜光電効果で直接発電
太陽光発電は、光電効果を利用して太陽光を直接電気に変換。電験三種では、I-V特性曲線とMPPT制御が頻出です!
📊 太陽光発電の特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 原理 | 光電効果(pn接合半導体) |
| 変換効率 | 15〜22%(単結晶が最高) |
| 試験で狙われる技術 | I-V特性曲線・MPPT制御 |
| 出力の変動 | 大きい(天候・時刻に依存) |
⚡ 試験で狙われるポイント
- 光電効果: pn接合で電子・正孔ペアが発生
- 変換効率: 単結晶 > 多結晶 > 薄膜
- I-V特性: 最大電力点(MPP)で動作させる
- MPPT制御: 日射量変化に追従して出力最大化
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💨 風力発電｜風速の3乗に比例
風力発電は、風の運動エネルギーを電気に変換。電験三種では、出力公式 P = ½ρAV³Cpが頻出です!
📊 風力発電の特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| エネルギー源 | 風の運動エネルギー |
| 試験で狙われる公式 | P = ½ρAV³Cp (風速の3乗!) |
| 風車の種類 | 水平軸型・垂直軸型(サボニウス・ダリウス) |
| ベッツの法則 | 理論上限効率は59.3% |
⚡ 試験で狙われるポイント
- 出力公式 P = ½ρAV³Cp(風速Vの3乗に比例!)
- 受風面積A = πD²/4(直径Dの2乗に比例)
- ベッツ限界: 理論上限Cp = 59.3%
- カットイン・定格・カットアウト風速
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🌍 その他の発電方式｜地熱・バイオマス・燃料電池
電験三種では、地熱・バイオマス・燃料電池といった発電方式も出題されます。深い計算問題は少ないですが、基本的な特徴を押さえておきましょう!
📊 3つの発電方式の比較
| 発電方式 | 特徴 | 試験で狙われるポイント |
|---|---|---|
| 地熱発電 | マグマ熱で蒸気発生 設備利用率70〜80% |
CO₂ゼロ・出力安定 |
| バイオマス発電 | 動植物由来の有機物燃焼 カーボンニュートラル |
廃棄物利用・出力調整可 |
| 燃料電池発電 | H₂ + O₂ → H₂O + 電気 効率40〜60% |
CO₂ゼロ・低騒音 |
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📚 発電方式を体系的に学ぶ順番
✅ おすすめの学習順序
- Step1: 火力発電 → 熱効率計算・所内率・送電端熱効率を完全マスター
- Step2: 水力発電 → 有効落差・水車出力の計算と3方式の違いを理解
- Step3: 原子力発電 → PWR/BWRの違いと核分裂のメカニズムを押さえる
- Step4: 太陽光発電 → I-V特性曲線とMPPT制御を理解
- Step5: 風力発電 → V³の法則とベッツ限界を押さえる
- Step6: その他の発電方式 → 地熱・バイオマス・燃料電池の基本をサクッと
この順番で学習すれば、出題頻度の高い分野から効率的に得点源にできます。特に火力・水力は計算問題が多いので、公式を確実に押さえましょう!
🔗 まずはここから!全体像を掴む記事
このページが、あなたの電験三種合格への一歩になれば嬉しいです。発電方式を完全攻略して、電力科目を得点源にしましょう! ⚡✨