発電工学

燃料電池とは酸素と水素の化学反応により、水を生成したときの差分の電気エネルギーを動力として取り出す発電装置です。酸素は大気中に存在しており、容易に取り出すことができます。燃料となる水素をタンクに貯めておいて発電が必要な時に供給すれば、発電することができます。

風力発電とは風の力で風車を回し、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方式です。地方をドライブするときによく見かけるかもしれません。風を受けやすい平原、山の頂上などでよく配用いられます。

MHD発電とはMagneto Hydro Dynamicの略で、導電性の流体を磁場を用いて捕集し、電気出力する方法です。ホール効果と似ていますが、ホール効果は半導体の物性測定に用いられるのに対し、MHD発電は発電を目的としています。

超電導とは物体を極低温まで冷やすことで、電気抵抗が0になる現象です。全ての物質が超電導を起こすわけではなく、一部の物質が超電導を発現します。このような物質のことを超電導体と言います。

過去の記事で、原子力発電の発電原理について述べました。核分裂、核融合反応時、エネルギーが放出されるので、この時に水を蒸気にして発電します。本記事では、化学反応式に基づいて核分裂、核融合の様子を見ていきます。

原子力発電とは原子に中性子を衝突させたときの核分裂反応により発生するエネルギーを利用して蒸気を生成。その蒸気でタービンを回し、発電するシステムを言います。原子力発電には、BWRとPWRの２システムあります。

気体の状態変化の考え方熱力学第零法則、第一法則、第二法則、第三法則に従います。それぞれ、下記を表しています。

カルノーサイクルとは等温膨張、断熱膨張、等温圧縮、断熱圧縮の順に行われるサイクルを言います。"断熱"が付く変化は、エントロピーがそのままで、温度のみが変化します。外部から熱を吸収/放出しません。気体内部の系で仕事をしたことを意味しており、この時にタービンを回しています。

水力発電とは水の持つ力学的エネルギーを電気エネルギーに変換することを言います。ニュースでも良く目にする用語で、イメージはできるかもしれません。理科的な文言で説明すると上記になります。下記の流れでエネルギー変換。発電します。

ベルヌーイの定理とは流体が地点Aから地点Bに流れるときの関係を表した式です。それぞれの項は、下記の単位体積当たりのエネルギーを示しています。第1項：位置エネルギー第2項：運動エネルギー第3項：圧力エネルギー