エネルギー変換と効率 本時の目標 エネルギーを有効に活用する にはエネルギー変換効率を髙 める必要があることを知る。 燃料電池車 MIRAI 燃料電池のしくみ エネルギー変換効率とは あるエネルギーから別のエネルギーに変換し たとき、有効に利用できるエネルギーの割合 出力エネルギー エネルギー ×100(%) = 変換効率 入力エネルギー 40 10 100 出力エネルギー ×100 入力エネルギー 30 = ×100 100 30 =30(%) 火力発電 (石炭) 入力 有効出力 エネルギー 化学 電力 40–43 原子力発電[注 2] 原子力 電力 33 水力発電 力学 電力 80–90 風力発電 力学 電磁波(太 陽光) 電力 < 59 電力 5–40 エネルギー変換機械・装置 燃料電池 熱電対 蒸気機関 化学 熱 化学 電力 電力 動力 30–70 3–8 3–44 ガソリンエンジン (自動車) 化学 動力 20-30 ディーゼルエンジン 化学 動力 電気モーター 電力 動力 < 50 20– 99.5 自転車用ダイナモ 力学 電力 発電機 力学 電力 白熱電球 蛍光灯 LED 電力 電力 電力 電磁波(可視光) 電磁波(可視光) 電磁波(可視光) 変換形態 太陽光発電 効率 % 備考 独版には「効率は10%」の 注意書きがある。 普及品12%~21%[2]、 理論限界85-90% 出力200W以上のモーターでは 70%以上 高効率のハブダイナモもあるが、 20–65 一般のタイヤ・リム式の効率は 20%前後。 95– 99.5 3–5 28 5–25 ○○○スポーツクラブの例 電気がコンセントに届くまで 交流(A C) 周波数 50Hz 60Hz 発電所 コンセント 変電所 分電盤 柱状変圧器 電力量計 日本の周波数の分布 周波数の違いで生じる不具合 • 以下の製品はそのまま使えますが、モーター の毎分回転数などがかわり、性能が変化す るものがあります。 【代表例】 冷蔵庫、扇風機、洗濯機、 空気清浄機、加湿器 • 以下の製品は周波数の違う地域でそのまま 使うことのできないものがあります。 【代表例】 電子レンジ、蛍光灯器具、洗濯機 交流電源(AC)の特徴 発電所から供給されるエネルギー 電圧や電流の向きが変化する。 • 大量に発電が可能 • 大きな電力を扱いやすい • 電圧や周波数の変更ができる。 • 高電圧で送電すると損失が少ない。 • 貯蔵できない。 直流電源(DC)の特徴 電池や太陽光などで発電されるエネルギー 電圧や電流の向きが変化しない。 ・ 貯蔵が可能で持ち運びができる。 ・ 電子機器の電源に利用できる。 ・ 化学電池は長時間連続して使用できない。
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