令和7年度第三種電気主任技術者下期試験　電力科目 問151 解説 問15(a) 問15

発電端効率は、投入した燃料の持つ全熱量に対して、実際に発電所から送り出された電気エネルギーの割合として定義されるため、与えられた燃料消費量から換算した熱量と発生電力量を比較することで40.5％という値が導かれます。

火力発電におけるエネルギー変換効率

火力発電所における発電端効率とは、投入した燃料が持つエネルギー（熱エネルギー）のうち、どれだけの割合が電気エネルギーに変換されたかを示す指標です。これを求めるには、分子に電気エネルギーの総和を、分母に投入された燃料の全熱量を配置し、単位を揃えて計算する必要があります。

この計算において重要なのは、エネルギー単位の統一です。電気エネルギーの単位は「電力量（W・h）」で表されますが、これは時間当たりの仕事量であるため、熱量の単位である「ジュール（J）」に変換するためには時間（秒）を考慮する必要があります。また、燃料の消費量は「トン（t）」で与えられているため、これを「キログラム（kg）」へ変換し、単位重量あたりの発熱量（kJ/kg）を掛けることで総熱量を算出します。

発電端効率の算出手順

以下の手順で各数値を求め、効率を算出します。

1. 発生電力量をジュール単位に換算する 電力の単位であるWはJ/s（ジュール毎秒）です。1時間は3600秒であるため、45000MW・hは以下のように変換されます。 発生電力量 = $45000 \times 10^6 \text{ W} \times 3600 \text{ s} = 1.62 \times 10^{11} \text{ kJ}$ （※1MW・h = $10^3 \text{ kW} \times 3600 \text{ s} = 3.6 \times 10^6 \text{ kJ}$ を用いて $45000 \times 3.6 \times 10^6 = 1.62 \times 10^{11} \text{ kJ}$ としても同義です）

2. 重油の全投入熱量を算出する 重油消費量9.1×10^3tをkgに直すと9.1×10^6kgとなります。これに発熱量44000kJ/kgを掛けます。 投入熱量 = $9.1 \times 10^6 \text{ kg} \times 44000 \text{ kJ/kg} = 4.004 \times 10^{11} \text{ kJ}$

3. 発電端効率を算出する 効率 $\eta$ は、発生電力量を投入熱量で割ることで求められます。 $\eta = \frac{1.62 \times 10^{11}}{4.004 \times 10^{11}} \approx 0.40459...$ 百分率に換算すると約40.5％となります。

与えられた電力量の数値と重油消費量を並べてみると、エネルギー変換の過程で失われていく熱の大きさが、効率という形で鮮明に見えてきます。

参考リンク

• 電気主任技術者試験の過去問解説サイト
• 火力発電の効率とエネルギー変換の仕組み
• 熱力学における効率の定義（熱機関の効率）