電気はどうやって作る？仕組みや発電方法など基礎知識をご紹介

私たちの生活を当たり前のように支えている電気ですが、どのように作られているのか気になったことはありませんか。雷や静電気など、自然に発生する電気を目の当たりにすることがありますが、それを集めている…というのは無理がありますよね。

電気はどのような手段で作られているのでしょうか。私たちの生活を支える電気が、どういう仕組みで作られているのか、ご紹介いたします。

電気はどうやって作られる？仕組みを考える

電気はどのような仕組みで作られているのでしょうか。雷や静電気のような自然現象を利用しているのとは、ちょっと違う気がしますよね。

基本的に、電気は磁石とコイルを使って作られています。コイルとコイルの間で磁石が回ると、電磁誘導という現象が起こって電気が生まれるのです。

身近な例だと、自転車のライトが挙げられます。最近では自転車のライトにも様々な種類がありますが、昔ながらのペダルを踏めば光るタイプはこの仕組みで発電しています。ペダルを踏む力を利用して、磁石を回転させ、コイルから電気が流れて、ライトが付く。

とても簡単な仕組みのようですが、私たちの家庭で使われる電気もこの方法によって作られています。

もちろん、私たちが家庭や職場で使う電気が、自転車のように人力で作られているわけではありません。それでは、一般的な電気はどのような仕組みで磁石を回して、発電を行っているのでしょうか。

主な発電方法は以下の三種類となります。

火力発電は、石油や石炭、天然ガスによって水を沸騰させ、発生した水蒸気によって発電を行う方法です。

まず、石油や石炭などの燃料を利用し、ボイラで水を熱して、高温かつ高圧の水蒸気を発生させます。その水蒸気の力を受けて、タービンが回転し、それに直接つながっている発電機の中も回転が起こり、電気を発生させるのです。燃料を燃やしたときに出る煙は、酸性雨の原因となるものを取り除いて、煙突から放出します。

また、蒸気は復水器によって、海水で冷やして再び水に戻すことができます。

水力発電は、水の力で発電機につながった水車を回すことで発電する仕組みです。燃料が不要で、二酸化炭素も排出されないというメリットがありますが、河川の水を利用するため、雨量や日照りの影響を受けやすいところがあります。

さらに、河川にダムを造り、水をせき止める必要があるため、周辺の生態系に悪影響を及ぼしてしまうことも考えられます。また、日本で初めて一般供給の送電を行ったのは、京都の蹴上発電所で、琵琶湖疏水による水力発電でした。

原子力発電は、原子炉の水の中で、ウランを核分裂させることで生じる熱により、水蒸気を作り出してタービンを回す発電方法です。仕組みのほとんどは火力発電と変わりませんが、ウラン燃料を使うことが大きな特徴です。

これを使うことで、少ない燃料で大きなエネルギーを作り出し、発電の際には二酸化炭素が発生しません。しかし、放射線に対する注意が必要であることは、大きな懸念点だと言えます。

主な発電方法である、火力発電、水力発電、原子力発電の他に、より自然のエネルギーを利用した仕組みもあります。太陽光発電、バイオマス発電、風力発電をご紹介します。

太陽光発電は、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する方法です。どのように変換しているのかというと、タービンの回転や電磁誘導を起こすわけではなく、光が当たると電気を発生させるというシリコン半導体の特徴を活用します。

自然エネルギーを利用することから環境に優しく、複雑な仕組みではないため、管理もしやすいというメリットがあります。しかし、多くの電気を作るためには、広大な土地が必要になることや、天候に左右される、夜間は発電できないなどのデメリットがあります。

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バイオマス発電は間伐材や可燃ゴミを燃焼、または生ゴミや下水汚泥などを発酵させることで、タービンを回す発電方法です。バイオマスを使うことから、大気中の二酸化炭素を増やさすことがなく、連続的に資源を得られることが特徴です。

ただ、発電効率が低いことがデメリットで、資源の収集や運搬、管理にも費用がかかってしまいます。

風力発電はシンプルに風の力で風車を回し、その回転運動によって発電機で電気を起こす発電方法です。二酸化炭素が発生しないことや、資源枯渇の心配がないというメリットがありますが、環境に左右されてしまうことがデメリットです。

風力発電が環境に左右される例といえば、風の強い地域でなければ効率が悪く、設置場所が限られてしまうことです。日によって風の強さも異なることから、発電は不安定という問題もあります。

このように、発電には様々な種類があり、それぞれ特徴があり、問題点を抱えています。現在は火力発電が主流ですが、二酸化炭素の排出や資源枯渇の問題があり、代わりとなる発電方法が必要とされています。

しかし、どれも安全かつ安定して電力を確保できるとは言えない状況です。私たちは、これからどのような発電方法を選んでいくのでしょうか。今の私たちにできることは、エネルギーを無駄にしないよう、電気の扱いに気を付けることです。ぜひ意識を傾けてみてください。