令和7年度第三種電気主任技術者下期試験　電力科目 問152 解説 問15(b) 問15

最大出力600MWで24時間運転した際、発電端効率45.0%という条件から必要な投入熱量を算出し、そこから燃料となる重油に含まれる炭素が完全燃焼して二酸化炭素（CO2）に変換される過程を追うことで、発生量は約8.16×10^3tとなります。

エネルギー変換効率と燃焼反応の基礎

火力発電所における発電端効率とは、投入された燃料の熱エネルギーのうち、どれだけが電力として出力されたかを示す割合です。発電に必要な熱量は、出力される電力量を発電端効率で割ることで求められます。

燃料の燃焼に伴う二酸化炭素の発生量は、化学反応式に基づいて決定されます。炭素（C）が酸素（O2）と結合して二酸化炭素（CO2）になる際、その質量比は各原子の原子量から導かれます。炭素の原子量を12、酸素の原子量を16とすると、二酸化炭素の分子量は 12 + 16 × 2 = 44 となります。したがって、炭素1mol（12g）が完全燃焼すると、44gの二酸化炭素が発生することになり、炭素の質量の 44/12 倍の二酸化炭素が生成されるという関係が成り立ちます。

二酸化炭素発生量の算出手順

発電所の運転条件から二酸化炭素発生量を算出する手順を以下に示します。

1. 必要な電力量（発電量）を求めます。最大出力600MWで24時間運転するため、電力量は $600 \times 10^3 \, \text{kW} \times 24 \, \text{h} = 14400 \times 10^3 \, \text{kWh} = 14400 \times 10^3 \times 3.6 \times 10^3 \, \text{kJ} = 5.184 \times 10^{10} \, \text{kJ}$ となります。
2. 投入すべき熱量を算出します。発電端効率が45.0%（0.45）であるため、投入熱量 $Q = 5.184 \times 10^{10} \, \text{kJ} / 0.45 = 1.152 \times 10^{11} \, \text{kJ}$ です。
3. 重油の消費量を算出します。重油の発熱量は44000kJ/kgであるため、消費量 $M = 1.152 \times 10^{11} / 44000 \approx 2.618 \times 10^6 \, \text{kg} = 2618 \, \text{t}$ となります。
4. 重油中の炭素質量を求めます。重油の85.0%が炭素であるため、炭素質量 $M_C = 2618 \times 0.85 = 2225.3 \, \text{t}$ です。
5. 発生する二酸化炭素量を算出します。炭素の質量に変換比率（44/12）を掛けると、二酸化炭素質量 $M_{CO2} = 2225.3 \times (44 / 12) \approx 8159 \, \text{t}$ となり、約8.16×10^3tと導かれます。

最大出力600MWという規模と、そこに投入される燃料中の炭素成分を重ねてみると、環境へ放出される二酸化炭素の総量が見えてきます。

参考リンク

• 電気主任技術者試験の過去問解説サイト
• 火力発電所でのエネルギー収支と環境負荷の計算例
• 物質の原子量と化学量論の基礎（化学辞典）