技術士の過去問
平成28年度（2016年）
基礎科目「環境・エネルギー・技術に関するもの」 問27
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問題
技術士 第一次試験 平成28年度（2016年） 基礎科目「環境・エネルギー・技術に関するもの」 問27 （訂正依頼・報告はこちら）
電気エネルギーの貯蔵や発電に関する次の記述のうち、下線部が最も不適切なものはどれか。
- 一次電池とは、マンガン乾電池のように一度で使いきりとなり、再び使用できない電池のことであり、二次電池とは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池のように、充電して再び使用することのできる電池のことをいう。
- 電気二重層キャパシタは急速な充放電が可能であり、充放電サイクル寿命が優れた蓄電デバイスである。電気二重層キャパシタは一部の乗用車に搭載され始めている。
- 天然ガス燃料のコンバインドサイクル発電では、天然ガスの燃焼ガスのエネルギーを利用してまず蒸気タービンを駆動し、その廃熱を用いてガスタービンを駆動することにより、総合的な発電効率を上げている。
- 燃料電池は、「水の電気分解」と逆の原理で発電する。水の電気分解は、水に外部から十分な電圧をかけて水素と酸素に分解するが、多くの燃料電池は、水素と酸素を電気化学反応させて電気をつくる。
- 揚水式水力発電は、余剰電力の発生する時間帯に低所の水を高所にくみ上げ、その位置エネルギーを利用して、電力需給のひっ迫する時間帯に発電するものであり、電気エネルギーを貯蔵するシステムといえる。
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この過去問の解説 （3件）
01
下線部が不適切なものを選びます。
各選択肢の正誤は、以下の通りです。
１．適切です
二次電池は、充電式電池とも呼ばれ、充電して繰り返し使うことのできるものをいいます。
リチウムイオン電池やニッケル水素電池がこれに該当します。
２．適切です
電気二重層キャパシタとは、電気二重層を誘電体の代わりにするものであり、高出力の充放電が可能で、優れた充放電サイクル寿命を持つという特徴があります。
３．不適切です
コンバインドサイクル発電は、天然ガスの燃焼ガスのエネルギーを利用してまず「ガスタービン」を駆動し、その廃熱を用いて「蒸気タービン」を駆動します。
よって誤りです。
４．適切です
燃料電池は、水素と酸素を化学反応させ、直接電気を発生させます。
５．適切です
揚水式水力発電は、電力消費の大きい昼間に水を低所に落として発電し、電力消費の少ない夜間に上部に汲み上げます。
よって、３が正解です。
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02
正解は３です。
この問題は、蒸気タービンを回して、その排熱でガスタービンを回すのはおかしいだろう、とあたりは付けられると思いますが、電池の問題などはよく出るので他の選択肢も押さえておきましょう。
１．正しい
1次電池…アルカリやマンガンなどの使い捨ての電池
2次電池…充電できる電池、例えばリチウムイオン（ノートPCやスマホ）やニッケル水素（エネループ、充電式EVOLTA）になります。
２．正しい
電気二重層キャパシタはコンデンサと二次電池の中間のようなもので、記載のとおり急速充電、充電回数が多くても劣化が少ないといった特徴があります（ほかには、温度変化に強い、環境にやさしいなど）。主な用途は記載の電気自動車のほかに電動歯ブラシやUPSなど幅広いです。
３．誤り
前述のとおり、ガスタービンを回して、その廃熱を利用して水を沸騰させて蒸気タービンを回すというのが正しいです。
４．正しい
燃料電池は今後も出題されそうなので覚えておきましょう。
電気分解：水＋電圧→水素と酸素
燃料電池：水素＋酸素→水＋電圧
ちなみに、エネルギー効率は高くありません。
５．正しい
記載のとおり揚水式水力発電は火力原子力の電力で、電力需要の少ない深夜に下部貯水池から上部貯水池に水のくみ上げを行い、日中ピーク時に水を流しピーク電力を補うというものになります。
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03
下線部が不適切なものを選ぶ問題です。
各項目の内容は以下の通りです。
１．正しいです。
二次電池は充電して再利用が出来る電池のことです。
２．正しいです。
キャパシタは充電、放電が可能な電子デバイスです。
３．誤りです。
コンバインドサイクル発電では、まず内燃機関であるガスタービンで発電し、
ガスタービンの排熱で、水を沸騰させ、蒸気タービンで発電します。
４．正しいです。
燃料電池は水素と酸素を化学反応させ、電気を発生させます。
排出するのは水だけになります。
５．正しいです。
深夜帯などの余剰電力がある時間にポンプを駆動して、水を高所に送り、
電力需要の多い時間帯に、高所の水を流しタービンを回して発電します。
したがって、不適切なものは３なので、３が正解です。
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