第三種電気主任技術者の過去問
令和5年度（2023年）上期
電力 問5
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問題
第三種 電気主任技術者試験 令和5年度（2023年）上期 電力 問5 （訂正依頼・報告はこちら）
風力発電に関する記述として、誤っているものを次のうちから一つ選べ。
- 風力発電は、風の力で風力発電機を回転させて電気を発生させる発電方式である。風が得られれば燃焼によらずパワーを得ることができるため、発電するときにCO2を排出しない再生可能エネルギーである。
- 風車で取り出せるパワーは風速に比例するため、発電量は風速に左右される。このため、安定して強い風が吹く場所が好ましい。
- 離島においては、風力発電に適した地域が多く存在する。離島の電力供給にディーゼル発電機を使用している場合、風力発電を導入すれば、そのディーゼル発電機の重油の使用量を減らす可能性がある。
- 一般的に、風力発電では同期発電機、永久磁石式発電機、誘導発電機が用いられる。
- 風力発電では、翼が風を切るため騒音を発生する。風力発電を設置する場所によっては、この騒音が問題となる場合がある。この騒音対策として、翼の形を工夫して騒音を低減している。
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この過去問の解説 （3件）
01
風力発電は、風の運動エネルギーを利用して発電するもので、単位面積当たりの風力エネルギーは風速の3乗に比例します。
以上を踏まえた上で、各選択肢を見ていきます。
風力発電は、燃料が不要でCO2を排出しないという特徴があります。なのでこの記述は適切です。
風速に比例ではなく、風速の3乗に比例します。なのでこの記述は不適切です。
風力発電は、風の運動エネルギーにより風車を回転させ、風車とつながっている発電機を回して発電する方式なので、メリットとしてディーゼル発電機の重油の使用量を減らす可能性があります。なのでこの記述は適切です。
風力発電は天候に左右され、その分出力の変動が多くなる為、発電機としては電圧の調整が可能な同期発電機および、励磁装置が不要な誘導発電機が採用されます。なのでこの記述は適切です。
記述通りなので適切です。
風力発電は風速の3乗に比例するという事は必ず覚えましょう。
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02
以下に解説します。
【誤り】
風速に比例ではなく、正しくは、風速の3乗に比例します。
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03
風力発電は風の持つエネルギーで風車を回転させて発電するため、非枯渇エネルギーであり、二酸化炭素を放出しないため環境にやさしい発電方式です。
一般常識で選択肢を絞ることができますが、最後の２択を外した方は多いのではないでしょうか。
正しい記述です。
誤りです。
一見正しいように見えますが、
風車で取り出せるパワーは風速の３乗に比例します。
風のもつ運動エネルギーEは、
係数をk、風速をV[m/s]、質量をm[kg/s]とすると
E = kmV2/2[W]
ここで、風の質量mは空気密度をρ[kg/m3]、
風車のローター面積をS[m2]とすると、
m = ρSV[kg/s]
よって、E = kρSV3/2[W]
EはVの３乗に比例することがわかります。
kはローターの空気粘性などを考慮したパワー係数であり、
最大値は0.593（ベッツ限界）です。
正しい記述です。
風力発電の電力系統への連系方式には直流連系方式、交流連系方式があります。
【直流連系方式】
同期発電機を用いて、出力を一旦直流に変換し、系統の周波数に逆変換して連系します。
【交流連系方式】
ローター回転速度は風速によって常に変化するので、誘導発電機を用います。
超同期セルビウス方式が多く採用されるようになっています。
正しい記述です。
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