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2026年版・3-1

発電：水力・火力・再生可能エネルギーの一問一答

2級電気工事施工管理技士（第一次検定）「電気設備（発電・変電・送配電）」から、発電：水力・火力・再生可能エネルギーに関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問13-1

使用水量10m³/s、有効落差50m、水車と発電機を合わせた総合効率80％の水力発電所の出力に最も近い値として、適当なものはどれか。

  • ①4,900kW
  • ②400kW
  • ③3,920kW
  • ④39,200kW
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正解 ③3,920kW
解説
水力発電所の出力は P＝9.8×Q×H×η〔kW〕で求めます（Q：使用水量〔m³/s〕、H：有効落差〔m〕、η：総合効率）。
P＝9.8×10×50×0.8＝3,920kW です。

他の選択肢について
・4,900kW：効率を掛け忘れた値（9.8×10×50）です。
・400kW：9.8を掛け忘れた値（10×50×0.8）です。
・39,200kW：桁を1つ誤った値です。

覚え方のポイント
9.8は重力加速度で、「水の重さが落ちるエネルギー」を表しています。出力は「水量×落差」に比例するので、落差が大きい場所や水量の多い場所ほど大きな出力が得られます。
問23-1

水力発電所の水圧管路における水撃作用に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  • ①弁を急に閉じると、管内の水圧が急上昇する。
  • ②水撃作用を緩和するため、サージタンクを設ける。
  • ③水撃作用は、水圧管が長いほど大きくなりやすい。
  • ④水撃作用は、弁を緩やかに閉じるほど大きくなる。
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正解 ④水撃作用は、弁を緩やかに閉じるほど大きくなる。
解説
水撃作用（ウォーターハンマ）は、水圧管内を流れる水を弁で急に止めたときに、水の勢いが圧力に変わって管内の水圧が急上昇する現象です。弁を緩やかに閉じるほど水撃作用は小さくなるので、この記述は誤りです。

他の選択肢について
・急に閉じると水圧が急上昇：水撃作用の発生のしくみです。
・サージタンクを設ける：水圧の急な変化を水面の上下で吸収し、水撃作用を緩和します。
・管が長いほど大きくなりやすい：止める水の量が多く、圧力の波が往復する時間も長くなるためです。

覚え方のポイント
「急に止めると圧力が跳ね上がる」。水撃作用の対策は、サージタンクの設置と、弁の閉鎖時間を長くすることです。給水設備でも同じ現象が起こります。
問33-1

高落差・小流量の地点に適し、ノズルから噴射した水をバケットに当てて回転させる水車として、最も適当なものはどれか。

  • ①ペルトン水車
  • ②フランシス水車
  • ③カプラン水車
  • ④プロペラ水車
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正解 ①ペルトン水車
解説
ペルトン水車は、ノズルから高速で噴射した水を、ランナの周囲のバケット（おわん形の羽根）に当てて回転させる衝動水車です。高い落差（おおむね数百m以上）と少ない流量の地点に適しています。

他の選択肢について
・フランシス水車：水の圧力と速さの両方を利用する反動水車で、中落差の地点に広く使われます。
・カプラン水車：羽根の角度を変えられるプロペラ水車で、低落差・大流量の地点に適します。
・プロペラ水車：プロペラ形のランナを使い、低落差の地点に使われます。

覚え方のポイント
落差の大きい順に「ペルトン（高）→ フランシス（中）→ カプラン・プロペラ（低）」。噴射した水を当てる＝ペルトン、と形から覚えます。
問43-1

揚水発電所に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①電力の需要が多い時間帯に、下池の水を上池へくみ上げる。
  • ②電力に余裕のある時間帯に、下池の水を上池へくみ上げる。
  • ③河川の水をそのまま利用し、水をためる設備を持たない。
  • ④海水の干満の差を利用して、発電する方式である。
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正解 ②電力に余裕のある時間帯に、下池の水を上池へくみ上げる。
解説
揚水発電所は、上池と下池の2つの調整池を持ち、電力に余裕のある時間帯（夜間や太陽光発電の出力が大きい時間帯など）に発電電動機を電動機として使って下池の水を上池へくみ上げ、需要が多い時間帯に上池の水を落として発電します。大規模な「蓄電池」の役割を果たします。

他の選択肢について
・需要が多い時間帯にくみ上げる：需要が多い時間帯には、くみ上げずに発電します。
・水をためる設備を持たない：流れ込み式水力発電所の特徴です。
・海水の干満の差を利用：潮汐発電の説明です。

覚え方のポイント
揚水発電は「電気が余るときに水をためて、足りないときに発電する」。くみ上げにも電力を使うため、発電した電力量はくみ上げに使った電力量より小さくなります。
問53-1

汽力発電所で熱効率を高めるための方法として、最も不適当なものはどれか。

  • ①再熱サイクルを採用する。
  • ②再生サイクルを採用する。
  • ③復水器の真空度を低くする。
  • ④高温・高圧の蒸気を採用する。
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正解 ③復水器の真空度を低くする。
解説
復水器は、タービンで仕事を終えた蒸気を冷却して水に戻す装置です。復水器の真空度を高く（圧力を低く）するほど、タービンの出口の圧力が下がって蒸気がより多くの仕事をするため、熱効率が向上します。真空度を低くするのは逆効果です。

他の選択肢について
・再熱サイクル：タービンの途中の蒸気をボイラで再び加熱して、効率を高める方式です。
・再生サイクル：タービンから一部の蒸気を取り出して給水を加熱し、効率を高める方式です。
・高温・高圧の蒸気：蒸気の持つエネルギーを大きくし、効率を高めます。

覚え方のポイント
熱効率の向上は「入口は高温・高圧に、出口（復水器）は低圧（高真空）に」。入口と出口の差を大きくするほど、多くの仕事が取り出せます。
問63-1

汽力発電所において、タービンで仕事をした蒸気を冷却して水に戻す装置として、最も適当なものはどれか。

  • ①過熱器
  • ②節炭器
  • ③再熱器
  • ④復水器
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正解 ④復水器
解説
復水器は、タービンから出た蒸気を冷却水（海水など）で冷やして水に戻す装置です。水に戻すことで容積が大きく減って高い真空が得られ、タービンの効率が上がります。戻った水は、再びボイラへ給水されます。

他の選択肢について
・過熱器：ボイラで発生した飽和蒸気をさらに加熱して、過熱蒸気にする装置です。
・節炭器：ボイラの排ガスの熱で給水を予熱し、燃料を節約する装置です。
・再熱器：タービンの途中の蒸気を再び加熱する装置です。

覚え方のポイント
汽力発電の基本の流れは「給水ポンプ → 節炭器 → ボイラ → 過熱器 → タービン → 復水器 → 給水ポンプ」。名前の「復水＝水に戻す」から役割を思い出せます。
問73-1

ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクル発電に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①ガスタービンの排熱を利用して蒸気をつくり、熱効率を高める。
  • ②蒸気タービンの排気でガスタービンを回して、熱効率を高める。
  • ③ガスタービンだけの発電に比べて、熱効率が低くなる。
  • ④起動・停止に長い時間がかかるため、出力の調整には向かない。
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正解 ①ガスタービンの排熱を利用して蒸気をつくり、熱効率を高める。
解説
コンバインドサイクル発電は、まずガスタービンで発電し、その高温の排ガスを排熱回収ボイラに送って蒸気をつくり、蒸気タービンでも発電する方式です。燃料の熱を2段階で利用するため、熱効率が高くなります。

他の選択肢について
・蒸気タービンの排気でガスタービンを回す：順序が逆です。
・熱効率が低くなる：ガスタービン単独より熱効率が高くなります。
・起動・停止に長い時間がかかる：従来の汽力発電に比べて起動・停止が速く、出力の調整がしやすい特徴があります。

覚え方のポイント
「コンバインド＝組み合わせ」。ガスタービン（先）→ 排熱 → 蒸気タービン（後）の順番で、捨てていた熱を使うから効率が高い、と理由で覚えます。
問83-1

太陽光発電設備に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  • ①太陽電池は、光のエネルギーを直接電気に変換する。
  • ②太陽電池の出力は、素子の温度が上がるほど大きくなる。
  • ③パワーコンディショナは、直流の電力を交流に変換する。
  • ④太陽電池の出力は、日射の強さによって変化する。
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正解 ②太陽電池の出力は、素子の温度が上がるほど大きくなる。
解説
結晶系シリコンなどの太陽電池は、素子の温度が上がると出力（電圧）が低下する性質があります。そのため、真夏の高温時には、日射が強くても出力が下がることがあります。温度が上がるほど出力が大きくなるのは誤りです。

他の選択肢について
・光のエネルギーを直接電気に：半導体の光起電力効果を利用しています。
・パワーコンディショナは直流を交流に変換：系統連系保護の機能も持っています。
・日射の強さで出力が変化：日射が強いほど出力は大きくなります。

覚え方のポイント
太陽電池は「光に強く、熱に弱い」。屋根に設置するときに裏面の通風を確保するのは、温度上昇による出力の低下を防ぐためです。
問93-1

風力発電において、風車が受ける風速が2倍になったとき、風車で得られるエネルギーは理論上何倍になるか。

  • ①2倍
  • ②4倍
  • ③8倍
  • ④16倍
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正解 ③8倍
解説
風のエネルギー（風車が受け取ることのできるパワー）は、風車の受風面積に比例し、風速の3乗に比例します。風速が2倍になると、エネルギーは 2³＝8倍 になります。

他の選択肢について
・2倍：風速に比例すると考えた誤りです。
・4倍：風速の2乗に比例すると考えた誤りです（運動エネルギーは速さの2乗ですが、単位時間に通過する空気の量も速さに比例するため、3乗になります）。
・16倍：風速の4乗とした誤りです。

覚え方のポイント
「風力は風速の3乗、受風面積（ブレードの直径の2乗）に比例」。風の強い場所を選び、大型の風車を使うほど有利になる理由がここにあります。
問103-1

燃料電池発電に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  • ①水素と酸素の化学反応を利用して発電する。
  • ②発電の際に生じる熱を、給湯などに利用できる。
  • ③発電の過程で、燃料を燃焼させない方式である。
  • ④燃料電池は、交流の電力を直接発生させる。
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正解 ④燃料電池は、交流の電力を直接発生させる。
解説
燃料電池は、水素と酸素の電気化学反応によって直流の電力を発生します。交流で使うためには、インバータ（パワーコンディショナ）で直流を交流に変換する必要があります。交流を直接発生するのは誤りです。

他の選択肢について
・水素と酸素の化学反応：水の電気分解の逆の反応で、生成物は水です。
・熱を給湯などに利用：発電と同時に出る熱を利用するコージェネレーションにより、総合効率を高められます。
・燃料を燃焼させない：燃焼による発電ではないため、騒音や振動が小さい特徴があります。

覚え方のポイント
「燃料電池も太陽電池も、出てくるのは直流」。どちらも系統に接続するには、交流に変換するパワーコンディショナが必要です。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。

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