なぜ夜間電力を使うとエコロジーになるのか？

質問

発電所の出力は急に変えられないから、夜間電力を使うとエコロジーになると聞きました。

発電した電力を使わないで無駄になってしまうエネルギーはどういう経路で熱エネルギーに変わってしまうのでしょうか？

例えば、水力発電所で発電した電力を利用しない場合です。
水の位置エネルギー→水の運動エネルギー→
落下した水の水温が落下する前の水温より高くなる
（熱エネルギー？）
となるのかな～と思いました。

だれも電力を使ってないと、
発電機を回すのに力がより必要になって
水が水車に激しくぶつかって
結果落下した後の水温が負荷がない場合より高く
なるのかなって思ったんです。

実際はどうなんでしょうか？物理、電気の知識のない
私に分かるように教えて下さい。

回答No.6

ruehas · ベストアンサー

こんにちは。

＞だれも電力を使ってないと、発電機を回すのに力がより必要になって

どうも、逆のようですね。
電気を使わないと、発電機の回転は軽くなるそうです。
過去に同様の質問がありましたので、そちらをご覧下さい。

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1338050

これによりますと、電気を使わない場合、発電機はそれ以上の発電ができず、水のエネルギーは水車の回転速度になってしまうということですね。この回転運動は空気抵抗や摩擦など、熱エネルギーとして無駄になってしまうはずです。では、これによって発電機がどんどん加熱してゆくかといえばそうでもありません。ある程度になれば、回転速度は水の落下速度と同じになっていまいますから、この時点で水の抵抗はゼロになり、それ以上のエネルギーは伝わらなくなります。もしくは水車が壊れます。

＞落下した水の水温が落下する前の水温より高くなる

ですから、水の落下運動エネルギーが水車に伝わらなくなれば、それは最終的にはダムの下で熱エネルギーになってしまうんでしょうね。
回転数が変わると周波数が変わってしまいますので、発電所の水車は回転数が一定に保てるような設備になっています。もちろん、水の量も調節できますよね。実際には、回転数が上がるよりも、一挙に電力を使われて回転が落ちることの方が問題なのだそうです。

夜間電力を使うだけではエコロジーにはならないと思います。調整はしても、やはり夜間電力はどうしても余ってしまいますよね。どうせ余るならば使ってもらいたい。そして、夜間運転の無駄を省くと共に、その電力を使うことによって昼間の電力が削減できるならば、それで初めてエコロジーになるのだと思います。
単に、生産や営業を夜間に行なえと言っているように聞こえてしまいますが、夜間電力を溜めておく氷蓄熱システムや揚水発電、一般には深夜電力温水器なんてのもありますよね。どのくらい効果があるのかはちょっと分りませんが、やはりクリーン・エネルギーに移行するまでの間は、何らかの方法で昼間の電力ピークを夜間に移し、世の中の発電量そのものを少なくする方法も積極的に取り入れなければならないのでしょうね。

お礼

>電灯を点けるとコイルに電流が流れ、磁石の回転を阻害する方向にコイルの磁界が働き、発電機の回転が重く成ります。

教えていただいた過去の質問とても参考になりました。コンセントに電気製品をつなぐと電気が流れやすくなって、発電機を回すのが楽になるような気がしてたので、それが勘違いなんですね。

水力発電中に送電線が切れてしまったら、その瞬間に発電機を回すのが軽くなってしまって、水の運動エネルギーが水車の回転運動に変換されないので、発電後に水が放出される排出口からの水の勢いが強くなって結果として、放出される水の温度がより高くなって無駄になってしまうってことですね（自分の言葉で言い換えてみました）

実際は水車に送る途中の弁を狭めて無駄にならないように調節しているのでしょうね。。。

回答No.8

yougruty

電気は常に使っている分だけ発電しています。
自転車のライトは、速くこぐと明るくなりますが、電気の場合は、逆に使っているのと同じ分だけ作っているのです。
だから、発電所の出力は調整していますが、電気を捨てたりしている訳ではありません。
かといって、貯めておくこともできません（一部、大型の畜電気などで貯めている場合もありますが、コストが高くつきます）。
夜間は電気の使用量が少ないので、その分、出力を調整しなければなりまんが、深夜電力を使ってもらえば、出力を余り下げずに発電設備を無駄なく使えます。
そのため、深夜電力を安くして使ってもらおうとしているのです。

１日の電気の使われ方
http://www.tepco.co.jp/custom/LapLearn/ency/day01-j.html

下の参考URLに１日の発電機別の使われ方を載せておきます。

参考URL：

http://www.tepco.co.jp/cc/pressroom/energy/bestmix-j.html

お礼

URLありがとうございました。グラフもあって分かりやすかったです。他の方の回答も参考になりました。

回答No.7

Massy57

皆さんがお答えのように発電所の止めやすさは水力＞火力＞原子力ではないのでしょうか。水力は必要がなければダムの水を発電所に送るところこをとめればいいだけ。火力は蒸気をタービンに送るのを止め、ボイラーの火を落とせばよい、蒸気は大気放出すればよし。問題は冷えたボイラーの再稼働に時間とエネルギーの無駄がでるのが問題。原子力たしかにあま炉を止めたくはないですね。熱サイクルをかけることによるトラブルが心配なのでしょうか、再起動時の安全確認も大変なのでしょうし。また蒸気を大気放出するのもあまりやりたくないでしょうね。
従って電力会社としては原子力は定常状態で運転したいでしょうし、火力は無駄な燃料を使いたくないからこれもあまり止めたくないでしょうね。水力だけはとめるでしょうが、それで夜間の電力の余剰分の解消は出来ないため、揚水発電のようなエネルギーの無駄遣い（発電効率、モータの効率、ポンプの効率を掛け合わせれば、揚水発電の効率はあまり高くないはず）も使用しなければならないのでしょう。。
では、どうして余剰電力を処理するのか。自分は電力会社がどこか人里離れた場所で、こそっと超大型の抵抗器に余剰電力を流して、熱に変換するしか手かないのではと思っています（常とは言いませんが、最悪を考えないといけない、原子力を止める事態だけは避けたいはずなので）。熱を放熱し、エネルギーを無駄にし、かつ地球温暖化を促進することを考えると夜間にエネルギーを使用し、昼間のエネルギー消費を下げるのはエコロジーそのものではないでしょうか。

回答No.5

ytrewq

「夜は電気が余る」というのは正確にいえば、夜は発電設備が余っているということです。

電気は必ず供給（発電量）と需要（送電などの損失を含め）が完全に一致するように調整しています。バランスが崩れると周波数（５０ヘルツまたは６０ヘルツ）がずれて、発電機がついていけなくなり、最悪の場合は大停電になってしまう可能性もあります。
従って、余った電気がどこかで熱になるということはありません。
発電の調整のために、需要の少ない夜には発電機を止めたり、出力を落としたりします。

多くの発電機は出力を落とすと効率も低下するため、エネルギー損失が増えます。
また、火力発電所でも夜の需要低下に合わせて、毎晩発電機を止めて、昼だけ動かすところがあります。
火力でもガスタービンを使った天然ガス燃料の発電機は火を落とすことができますが、石油や石炭燃料の蒸気タービン発電機は止めるといっても完全に火を落とすことはできません。
ボイラーで蒸気をつくり、それでタービンを回していますので、完全に火を落とすと、再び発電できるような蒸気をつくるまで、時間がかかってしまい、朝の発電開始に間に合わないからです。
このため、夜間発電機を止めているときもボイラーは一定の温度以下にならないように燃料を使っています。

また、電気設備は夏の昼に電力使用量が最大になっても絶対に需要と供給のバランスが崩れないような規模を確保しています。
電力使用量が最大になるのは１年のうちでほんの一瞬ですがそのために膨大な設備投資をしているわけで、夜間電力を有効に使って、その分昼間の電力使用量をさげることができれば、発電所建設などで使われるエネルギーや資源を少なくできます。

お礼

火力発電では夜も燃料を使ってしまうんですね。

回答No.4

WolfManKen

２～３年前に聞いた話ですが　日本では原子力発電が発電量の大きな比重を占めています（多分トップだったかな？）　ところがこの原子力発電と言うやつはそう簡単に出力を上げたり下げたり出来ないそうです。（制御棒を上げたり下げたりして簡単に出来そうなのですが、、、誰かフォローして下さい(^^ゞ　）。
昼間の電力需要をまかなう発電設備では夜間電力が余ってしまうわけで、、この電力でポンプを回して水をくみ上げダムに水をため、昼間にその水を落として発電したりしています（揚水発電）。　でも電気でポンプを回して水を高いところにくみ上げて　その水を落として発電なんて、、、どう考えても効率悪いですよね。
そこで　”どうしても必要”な電力なら昼間使って火力やら原子力を炊くより　あまっている夜間電力でまかなって”その分昼間節電”してもらう方がエコロジーというか電力会社に都合が良いと言うか、、、いや確かにエコロジー（なんでしょう）。
この説明のキーは”どうしても必要”と”その分昼間節電”の２点でそれが無ければエコロジーにはなりません。　エントロピーたら何たらの無い　なんか物理学的でない説明で申し訳ありません。　ちなみに物理の位置/運動/熱エネルギーの出てきそうな水力発電は日本では比率的に小さいと記憶しております。

回答No.3

shintaro_2003

はじめまして。
（仮説です。）
昼間は電気の需要が大きくコレに対応するために公害の大きな発電施設（火力発電等）までフル稼働することになる（ハズ）。
逆に夜間電気の需要が低いときは公害の小さい発電施設（水力発電等）の発電量で間に合う＝エコなのでは？？

自分でも調べてみて納得される方法を知ってみては？

回答No.2

ymmasayan

夜間はとめやすい発電所からとめます。
水力→火力→原子力の順です。

原子力発電は一番止めたくない発電所です。

でも夜間電力は余りますから、
１．揚水発電所で夜間上の貯水池に水を汲み上げ、その水で昼間発電する。
２．夜間電力を安売りし需要拡大を図る。
というなことをやっています。

余っている電気を使う所がエコロジーなのでしょうね。

回答No.1

HAL007

なぜ電力と熱エネルギーをリンクさせて考えるのが分りません。
電力で蛍光灯を付ければ光を発しますし、モータを回すことも出来ます。
それらに伴って熱も出しますが、副次的に熱を出るだけのこと。

>>落下した水の水温が落下する前の水温より高くなる
水が落下しても水温おに変化はありません。

水が落下する運動を利用して水車を回し発電してます。

>>だれも電力を使ってないと、
モーターを使って水をダムに戻す方式を揚水式ダムと呼び
夜間の電力需要が落ちた際の電力利用方法として昔から
活用されています。

>>夜間電力を使うとエコロジーになると聞きました。
昼間使う温水を需要が少ない夜間に水を沸かして、昼間の電力需要や
他のガスなどのエネルギーを節約しようと言う考えです。
使われない電気は消滅するだけです。

お礼

エネルギーは最終的に熱エネルギーになってしまうと聞いています。

それで、
スタート時点で
水力発電でダムの水深が100Ｍ、導水管の太さ1平方メートル、で水を導水管に導いて発電を開始したとします。

１　発電機から出ている回路に、冷蔵庫とかがつながっている場合。
２　誰も使ってなくって、（例えば、コンセントに何もつながってない場合。

1、２も発電はされると思うんですが、１の場合は冷蔵庫などから発熱していると思うんです。それで２の場合は何処でエネルギーが熱になってしまうのかな～、と疑問に思いました。

質問の表題、分かりにくくて済みません。短くかけなかったのです。
※とりあえず、水力発電でお願いします。

みなさんの説明それぞれ勉強になります。