余った電力はどうなるのでしょうか？

質問

電力会社は必要分より少し多めに発電して電力を供給してますが、余った電力はどうなるのでしょうか？変電所で発熱させて消費してるのでしょうか？

学校で習った知識だと抵抗が少ない（消費が少ない）と電流がたくさん流れて電池が熱くなったり、銅線が熱くなったりしました。最後は銅線が焼き切れると聞いた記憶があります。

現実社会ではどうなっているのか教えてください。

回答No.3

x530 · ベストアンサー

電力は余りません。

発電端電力量（ｋＷ）と消費端電力量ｋＷは必ずイコールになります。

発電端＝発電所、送電線、変電所、配電線、柱上トランスなど。
消費端＝責任分解点以降の需要家（お客さん）側設備。

・乾電池と豆電球の理科の実験と同じです。

発電電力量（ｋＷ）が余るのではなく、、、、

例えば、火力発電所の運用で説明すると。。。

ボイラへ投入する燃料を、少しだけ多めとします。
で、想定需要よりも３％～５％程度、多めに蒸気を作っておいて、必要量を発電機タービンに送る仕組みで調整しています。
この調整設備をガバナーと申します。

だから、分かりやすくするために、電力が余るという言葉を使いますが、実際は、発電前の蒸気圧や蒸気量を発生させるための燃料が若干無駄に消費されるというのが正しい言い方になります。

因みに、
発電電力量ｋＷが多いと・・・
・電圧が高くなってしまいます。
・周波数が早く（＋側）に進みが発生してしまいます。

因みに、消費側電力量ｋＷが多いと・・・
・電圧が下がってしまいます。
・周波数が遅く（－側）に遅れが発生してしまいます。

どちらも、営業用に幹線に並列（接続すること）出来なくなってしまいます。
この状態をトリップと申します。

お礼

ご回答ありがとうございます。
よくわかりましたが、因みに以降がわかりません。私の今までの理解が間違っていたと思うのですが、電圧というものはいつも一定で抵抗値により流れる電流が変わると思ってました。よくある川の例えで、川の幅が細いと（抵抗値が大きいと）、水が（電流が）あまり流れなくなり、川の幅が大きいと（抵抗値が小さいと）、水が（電流が）たくさん流れると理解してました。
発電電力量が多いと電流と抵抗は変化しませんが、電圧があがって、消費側電力量が多い（電流と抵抗が多い）と電圧が下がるのですか。
消費側の電気製品を動かすために電流と抵抗は決まってて、それにあわせて、供給する側の発電を調整するということですね。
この解釈も間違っていたらすみません。

回答No.14

x530

No.3です。
> 単純な式であらわすと、P=I×Vで、Pが上がっても、Iは一定なので、Vが上がるのですね。
・ＯＫです。
三相交流なので、上式の頭にルート３が付くだけです。
「皮相電力Ｓ［VA］＝√３×V×I」

で、
各発電所の各々の発電機が送電網に接続（並列）されると、個々の発電機すべてが同期して、見かけ上、一つの巨大な発電機になるわけです。
（周波数がレールの役割になります。）

お礼

よくわかりました。ありがとうございました。

回答No.13

ohkinu1972

電気は基本的に余りません。

イメージとしては、神輿をみんなで支えているようなものです。
神輿の重さが電力消費で、担ぎ手が発電所。
神輿の高さが、周波数や電圧になります。

神輿の重さ(消費)が変わっても、
高さが変わらないようにみんなで力(燃料等）を調節しています。

実際には需要の変動で多少変動しますが、
いろんなところになんとなく吸収されることになります。

ちなみに抵抗が少ないときは消費が大きくなります。
電球1個と2個並列ではどちらが抵抗が少なくて、
消費が多いかは分かりますよね？

回答No.12

x530

No.3デス。
> 因みに以降がわかりません。
・あ、コレは、実は極めて機械的なお話なんです。
ご質問の本スジではありませんがお許しを。。。

発電電力量（ｋＷ）が、消費電力量（ｋＷ）よりも多いと。。。

つまり、火力発電所ではガバナーが故障した場合などですが、、、
必要以上に蒸気をタービンに送ることになります。
すると、タービンは定格以上の高速回転をする事になり、周波数が高まります。

ところが、現実には、並列（＝営業中）している発電機は電力網で繋がっています。
このため、自分だけが定格以上の高速回転できません。
高速回転できなくても、蒸気エネルギーはタービンに必要以上に送られています。
その結果、電圧が高くなってしまう事になるのです。

少しわかりにくいと思いますが、電車（モーター側）の例でわかりやすいと思います。

例えば東海道新幹線Ｎ７００系。
１６両編成のウチ、モーター車は先頭車を除く１４両です。
一両当たり４個のモーターがありますから、１編成当たり５６個（４個×１４両）のモーターがあります。

ここからがキモですが、、、

どんなに高精度でモーターを作っても、モーターの出力や回転数には必ず誤差があります。
同じ電圧、電流を５６個のモーターに与えた場合、５６個のモーターが１００％同じ出力で回転することなど物理法則から言ってもあり得ません。

ですが、新幹線はトラブル無く走っています。
何故か？

その回答はレールにあります。
鉄道の場合「モーター＝車軸＆車輪＝レール」と繋がっています。
レールを転がる車輪＆車軸。
車輪＆車軸に接続したモーター。
つまり、モーターの回転は、接地しているレールの抵抗に引っ張られる関係にあるのです。

以上はモーター側の簡易的な例ですが、、、
発電機の場合は、送電網に接続されると他の発電機と同期して（回転してしまう）力に縛られてしまうのです。
このため、必要以上に燃料を入れて発電機を回そうとしても、送電網に接続していると自分だけが早く回転することは出来なくなるのです。
その代わりに、発電電圧が上がる事になるわけです。

それでも、もっと、無理矢理、燃料を入れてタービンを回そうとした場合、周波数同期が取れなくなり、強制解列（＝送電網から切り離される）してしまいます。
コレが、複数の発電機が同期して発電できる仕組みです。

お礼

機械的な問題なんですか。現象は単純ではないのですね。

また、ご説明の中で、ちょっとわからないところが、ありました。もう少し教えてください。

>高速回転できなくても、蒸気エネルギーはタービンに必要以上に送られています。
その結果、電圧が高くなってしまう事になるのです。

単純な式であらわすと、P=I×Vで、Pが上がっても、Iは一定なので、Vが上がるのですね。
それともP=V^2/Rで、Pが上がっても、Rは一定なので、Vが上がると理解した方がいいのですかね。

新幹線の説明はよくわかりました。

難しいですね。

回答No.11

princelilac

捨てる以外にありません。具体的には余った電力で水を加熱しそのまま水蒸気を放出させます。原発には水力発電を併設します。夜の余剰電力で川の水を上流のダムに溜めて、昼間の発電に使います。そうでもしなければ夜も水蒸気の放出をしなければならなくなります。

回答No.10

ytrewq

発電と需要のバランスのずれは直ちに周波数の変動となるため、常に一致するように発電出力をコントロールしています。　余った電力を熱で消費するということはありません。
周波数が下がれば、発電出力を上げて周波数をあげるようにし、周波数が上がれば、発電出力を下げます。
たとえば、東京電力の場合、周波数の管理目標値は50Hz±0.2Hzとなっています。

電力の需給調整はある意味、周波数を一定に保つということと同じです。

お礼

自動かもしれませんが、結構こまめに管理されてるのがわかりました。

回答No.9

noname#215107

もちろん、できるだけ余らないように発電量を調整しています。

しかし、発電しすぎた電力は、各家庭、工場、オフィスなどで瞬時に消費されます。（つまり余ることはありません）

自転車のライトをつけて、こいでみると分かりますが、ゆっくりこぐと電圧が低いため電球が暗く、早くこぐと電圧が高くなり、電球が明るくなりますよね。

（LEDライトではなく、昔ながらのダイナモ発電＋電球のほうが分かりやすい）

回答No.8

jkpawapuro

瞬間的にあまったら数％電圧が上がります。
１０2Vくらいで供給しようとしているのがたとえば１０５Vになるとか。
そうなったら発電を抑制します。

一般家庭用電気コードは１２５Vまで使える設計、送電線等はさらに余裕を持って設計されているので、その程度の変動なんかか問題もありません。
また落雷など突然高電圧がかかった場合、その経路を一時的に絶縁します。
送電線に設計以上の高圧をかけるようなことはありません。

回答No.7

oo14

余った分だけ電圧が上がるが、瞬時に出力を調整する。
ということで、学校といっしょです。
自分が若いころは、家の電圧を計ると９５Ｖぐらいから１０５Ｖぐらいまで変動してましたし、
某会社の電力を使ってたときは、電車が通ると、仕事もせずに♪じゃなかった。
電灯が消えんばかりに暗くなりました。あれって今思うと６０Ｖぐらいまで
電圧が下がっていたような気がします。

回答No.6

mimazoku_2

電気は、余剰分については、何にも使われません。

即座に消えます。

で、供給が追いつかないと、発電機のコイルが過負荷で焼けたりします。（オーバーロード）
その前兆として、電圧降下や周波数変動が起こります。
家庭内では、蛍光灯のチラツキ（インバータタイプは除く）や、ＰＣのリセットやハングアップなどが起こります。
マイコンを使った電気製品が軒並み、不穏な動作をします。

んで、家庭用電気は、充電が出来ませんので、発電＝＞即消耗となります。
なので、多めに発電して、丁度良いくらいなんです。

回答No.5

藻黒 知恵蔵（@ameru1999）

＞変電所で発熱させて消費してるのでしょうか？

そんなことしません。

出力制御をするだけのことです。