電験三種 令和4年度下期 電力 問5｜再生可能エネルギー・分散電源

各種発電方式についての正誤問題（令和4年度下期 問5）。誤っているものは(5)です。

燃料電池発電は水素と酸素の化学反応で直流電力を発生させる方式で、発電の際にタービンやエンジンのような回転・往復運動部分を持ちません。そのため発電時の振動・騒音は非常に小さいのが特長です。選択肢5は「発電時の振動や騒音が大きい」としていますが、実際は小さいため誤りです。他の選択肢（太陽光発電、地熱発電、バイオマス発電、風力発電の特徴）はすべて正しい記述です。

燃料電池は、水素と酸素を電気化学的に反応させて（水の電気分解の逆の反応）直流電力を直接発生させる発電方式です。火力発電や原子力発電のようにタービンを回して発電する熱機関とは異なり、燃料電池には燃焼や蒸気の力で回転するような大きな可動部がありません。化学反応そのものから電力を取り出すため、発電に伴う振動や騒音は他の発電方式に比べて非常に小さく、これは燃料電池の利点として広く知られています。選択肢5は「発電時の振動や騒音が大きい」としていますが、正しくは「小さい」であり、この部分が誤りです。発電に伴って発生する熱を給湯などに利用できる（コージェネレーション）という前半部分は正しい記述です。

他の選択肢を確認すると、選択肢1（太陽光発電は太陽電池で直流電力を発生、需要地点での発電が可能だが発生電力の変動が大きい）、選択肢2（地熱発電は地下の蒸気・熱水でタービンを回し、適地調査に多額の費用と長期間がかかる）、選択肢3（バイオマス発電はさとうきび由来のエタノールや家畜糞由来のメタンガスなどを燃料とする）、選択肢4（風力発電のプロペラ型風車は羽根の角度制御が可能で、強風時には羽根を風向きに平行にしてブレーキで停止させる）はいずれも標準的で正しい記述です。

燃料電池が低振動・低騒音である理由は、発電の仕組みそのものに「機械的な運動」が本質的に含まれていない点にあります。火力発電・原子力発電は熱エネルギーを使って蒸気やガスを発生させ、その圧力でタービンという大きな回転機械を回し、さらに発電機のロータを回して電力を得ます。この一連の過程では、高速回転するタービン・発電機の軸受や、燃焼そのものの音など、多くの振動・騒音源が存在します。これに対し燃料電池は、電解質を挟んだ電極の表面で水素が酸化され、酸素が還元されるという化学反応（イオンと電子の移動）そのものから電気を取り出すため、大きな回転部品や燃焼過程を必要とせず、補機（送風機やポンプなど）を除けば振動・騒音の発生源がほとんどありません。

この特性から、燃料電池はビルや住宅の近くに設置する分散型電源（エネファーム、業務用燃料電池など）として普及が進んでいます。騒音に敏感な住宅地や、夜間も稼働させたい施設にも設置しやすいという利点は、タービンを使う発電方式には難しい燃料電池特有の強みです。

選択肢5のように「発電方式の長所を短所に言い換える」誤答パターンは、電験三種の各種発電比較の問題で頻出します。燃料電池・太陽光発電のように回転機械を使わない発電方式は、振動・騒音の面で有利であることが多く、これに対して水力・火力・原子力・風力のように回転機械（タービン、発電機）を使う方式は、相応の振動・騒音対策が設計上必要になる、という対比を覚えておくと判断が速くなります。