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基礎科目・エネルギー

再エネ比率と電源構成

よく出る高校

6問H24・R1再・R2・R3・R6・R7

発電量や一次エネルギーに占める再エネ・原子力の割合、太陽光の費用、風力の「3乗」、コンバインドサイクル、シェールガスが出ます。

よく出る形

  • 統計の割合（再エネ・原子力・火力など）を，空欄補充か5択で選ぶ
  • 「発電量（電源構成）に占める割合」か「一次エネルギー供給に占める割合」か，「水力を含むか」で答えが変わる
  • 割合のほかに，技術の語句（コンバインドサイクル，シェールガス，風力の3乗）や太陽光の費用も空欄で問われる。何年度の値かで数字が変わる

覚えること

  • 発電量に占める再エネ：水力を除くと約9%（2018年度），約16%（2024年度）。水力を含むと約23%（2023年度，2024年度）
  • 2024年度の発電電力量：火力 約68%，再エネ 約23%，原子力 約9%。火力は2013年度の約88%から下がった
  • 2024年度の再エネの内わけ（発電電力量に占める割合）：太陽光 約9.9%，水力 約7.4%，バイオマス 約4.2%，風力 約1.2%，地熱 約0.4%。水力以外では太陽光がとびぬけて多い
  • 一次エネルギー供給に占める再エネ（水力・未活用エネルギーを含む）：約11%（2017年度），約14%（2022年度）。化石燃料は約9割（2017年度），約8割強（2022年度）
  • 2024年度の一次エネルギー供給：化石燃料 80.1%（石油 34.5%，石炭 24.6%，天然ガス 21.0%），再エネ（水力を除く）約8.5%
  • 一次エネルギーは自動車の燃料や工場の熱も含むので，再エネの割合は電源構成より小さくなる
  • 震災前（2010年度）の発電量に占める原子力は約3割
  • 事業用太陽光（10kW以上）のシステム費用：2012年 約42万円/kW → 2020年 約25万円/kW → 2024年 約23万円/kW
  • 風のエネルギー：P ＝ (1/2)ρAv3（ρ は空気の密度，A は風を受ける面積，v は風速）。風速の3乗に比例する
  • コンバインドサイクル発電：ガスタービンで発電し，その高温の排ガスで蒸気をつくって蒸気タービンでもう一度発電する。熱を2段階で使うので効率が高い
  • シェールガス：頁岩（シェール）の層にふくまれる天然ガス。米国で2005年以降に生産が急に増え，日本もLNGとして輸入している
  • エネルギー自給率 ＝ 国内で産出した一次エネルギー ÷ 一次エネルギー国内供給。2024年度（IEAベース）は約16%
  • 自給率の計算では，原子力も国内で産出したもの（準国産）として数える

解き方

  • まず問題文の「発電量か一次エネルギーか」「水力を含むか除くか」に線を引く
  • 水力を除く再エネの割合 ＝ (再エネ全体 − 水力) ÷ 発電電力量。例：(2,286 − 735) ÷ 9,911 ≒ 15.6%
  • 風力の3乗の理由：1秒に風車を通る空気の質量は m ＝ ρAv。運動エネルギー (1/2)mv2 に入れると (1/2)ρAv3 になる
  • 風速が何倍になったかを出し，それを3乗する。例：風速2倍ならエネルギーは 23 ＝ 8倍

ひっかけ

  • 一次エネルギーの問いに，電源構成の数字（再エネ22%など）を置かない
  • 「水力を含む」と「水力を除く」の値を入れかえない（23%と15〜16%など）
  • 風力を「2乗」にしない。運動エネルギーはv2だが，通る空気の量もvに比例するので3乗
  • コンバインドの代わりに「再熱再生」，シェールの代わりに「タイトサンド」を置かない
  • 火力の割合（約68%）に，非化石の割合（約32%）を置かない
  • 「何倍か」に「増えた割合」を答えない（1.95倍と0.95の取りちがえ）
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想定問題：1・2・3

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