問15(a) 石炭火力発電所が1日を通して定格出力600MWで運転されるとき, 燃料として使用される石炭消費量が150t/h, 石炭発熱量が34300kJ/kgで一定の場合, 次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし, 石炭の化学成分は重量比で炭素が70%, 水素が5%, 残りの灰分等は燃焼に影響しないものと仮定し, 原子量は炭素12, 酸素16, 水素1とする。燃焼反応は次のとおりである。C+O2→CO2, 2H2+O2→2H2O。発電端効率の値[%]として, 最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

令和5年度第三種電気主任技術者上期試験　電力科目問151 解説問15(a) 問15

発電端効率は、発電所が出力した電気エネルギーを、消費した燃料の持つ熱エネルギーで割ることで算出され、本設問の数値から計算すると42.0％となります。

発電端効率とは、投入された燃料の熱エネルギーに対して、実際に電気として出力されたエネルギーがどの程度の割合であるかを示す指標です。エネルギー保存の法則に基づき、燃料が持つエネルギーの総量と、発電機の出力エネルギーとの比率によって求められます。

この計算を行うためには、単位を統一することが重要です。電力（W）は単位時間あたりのエネルギー（J/s）であるため、燃料の投入エネルギーも1秒あたりの数値（J/s）に換算します。

発電出力をエネルギー単位に変換します。定格出力600 MWは、600 × 10^6 W（J/s）に相当します。
燃料の投入エネルギーを計算します。石炭消費量は150 t/h です。これを秒単位のキログラムに変換すると、(150 × 1000 kg) / 3600 s となります。これに石炭発熱量 34300 kJ/kg を乗じることで、単位時間あたりの熱エネルギー（kJ/s = kW）が求まります。計算式は以下の通りです。投入エネルギー = (150 × 10^3 / 3600) × 34300 ≒ 1429167 kW
発電端効率を算出します。発電端効率 η は、出力 600,000 kW を投入エネルギー 1,429,167 kW で割ります。 η = 600,000 / 1,429,167 ≒ 0.4198

この数値を百分率（%）に換算すると約41.98%となり、最も近い選択肢の42.0が正解となります。

石炭消費量150 t/hという流量と、定格出力600 MWという変換後のエネルギーを重ねてみると、その効率の数値が見えてきます。