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ＯＦケーブルは、 電気の 絶縁に 紙と油（絶縁紙と絶縁油）を使用したケーブル電気を流す導体の周りに絶縁紙を巻き、絶縁油を含浸させたケーブルです。
発電機から出力された電気は、変圧器を経て、地下ＯＦケーブルで、 ガス絶縁開閉装置へ導かれ、送電鉄塔を経て、高圧送電されます。
| 状態 | 備蓄 | 輸送 | ||
|---|---|---|---|---|
| 物質 | 固体 | 野積み | 拡散 （🧪化学イオン、🔥熱）、対流（🧪物質、🔥熱）、 🖱 泳動（🧪イオン） | |
| タンク 2 ) | 拡散（🧪化学イオン、🔥熱）、対流（🧪物質、🔥熱）、 🖱 泳動（🧪イオン） | |||
| 気体 | タンク 3 ) ・ ボンベ | 拡散（🧪化学イオン、🔥熱）、対流（🧪物質、🔥熱）、 🖱 泳動（🧪イオン） | ||
| エネルギー | 電池 | 送電（電気）、輻射（🔥熱、🌟光） | ||
| 情報 | ダウンロード・記録 | ストリーミング配信・ 通信 | ||
| カネ | 預貯金 | |||
ヒト、カネ、モノ、情報、エネルギー。 サプライチェーンの役者たちは、とまっているか、動いているか。
時間。 静的か、動的か。 ためておくか、動かすか。 平衡論か速度論か。 コンデンサか抵抗か。
動かすにはエネルギーが必要。
米沢キャンパスだけで、 1500kWもの 電力を使っています。 太陽光発電で賄えるのは、 昼間の日光があるときで、せいぜい30kW。 再生可能エネルギー の太陽光だけでは、電気が全然足りません。
スマートグリッドでは、 センサーを使って電力を計測し、インターネットの通信を使って、発電量を制御します。気候に左右されやすい再生可能エネルギーでは、余剰電力を電池に蓄えます。
ぼくらがホモサピエンスと呼ばれるずっと前から太陽は照り輝いていた。 そしてこれからも少なくともぼくらがホモサピエンスの殻を脱ぎ捨てたあともずっと 太陽は照り続けているだろう。 太陽定数 ＝約1.37kW/m2の恵みで全てのDNAの活動が支えられている。 少なくとも今までは。 DNAの活動であまった エネルギーは気が遠くなるような長くて穏やかな時の流れの中で 石炭や石油の化石燃料として地中深くに蓄えられてきた。
太陽の 光をプリズムで分光すると、赤、緑、青などの 色が現れます。 1814年、ドイツの光学技師だったフラウンホーファーは、太陽スペクトルに600本の暗線を見つけた 4 ) 。 フラウンホーファーは、レンズの欠陥と思いガラスや研磨方法を工夫したが、改善しなかった。 この暗線は、原子の吸収によるもので、元素ごとにパターンが違った。 元素の指紋のようなものだ。 ここから分光器による元素分析が発展し、いくつかの新しい元素の発見につながった。
🌟 光（ h ν） 👨🏫 葛飾区郷土と天文の博物館＠東京都葛飾区| 方式 | プロセス型 | 組立型 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| 可算 | バッチ式 回分式 医薬品など |
セル生産
パワーショベルなど |
物質や物体が同じ場所にとどまる |
| 不可算 |
連続式 高炉 石油精製 アンモニアなど |
ライン生産 自動車 |
物質や物体が移動し続ける |
量産に至るには、家内工業、問屋制家内工業、工場制手工業、工場制機械工業と発達してきた。 生産もバッチ方式から連続方式に変わってきた。
人や馬や牛だった 動力も、 風力、 水力などの再生可能エネルギーから、石炭、石油、電気と変わってきた。
5 ) 6 ) 7 )
食塩は溶解度が温度でほとんど変わらないので、 食塩水から食塩を分離するには、煮詰めるしかありません。 燃料を節約するため、予めできるだけ濃縮します。
太陽熱を使った揚浜式塩田では、人力で海水を砂浜まで 輸送しました。 戦国時代になって土木技術が発達すると、潮汐力を使って海水を入浜式塩田に輸送できるようになりました。 昭和になって電気が使えるようになると電気透析で食塩水を濃縮できるようになりました。
👨🏫 戦国時代
地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽の エネルギーは、 太陽定数と呼ばれる。 太陽定数の値は、 1.37kW/m2である。 地球表面全体で平均した太陽放射エネルギーは、0.342kW/m2で、 太陽定数の1/4にあたる。 4323.3912kJ/cm2 : 499.2624kJ/cm2 :1032641.98812cal/cm2
入射した太陽エネルギーのほとんどは、地球から放射され、地球は熱平衡の状態にある。 産業革命以降のの人類の活動による二酸化炭素濃度の上昇で、熱平衡が崩れ、温暖化が進んでいる。
入射した太陽エネルギーの0.1％が光合成に使われる。 化石燃料は、 この0.1％のエネルギーを何万年もかけて蓄積したものだ。
生産者によって光合成で同化されたエネルギーの半分は、被食量であり、成長量は１/５にもみたない。 食物連鎖によって一次消費者、二次消費者と続く。光合成をしない二次消費者の成長と熱排出が２１％を占める。
人々は、さまざまな生活の局面で、太陽エネルギーを利用してきた。 農業における食糧生産はもちろんのこと、 灰汁抜き前の天日干し。塩田での塩づくり。
| エネルギー 資源 | 発電 | |||
|---|---|---|---|---|
| 再生可能エネルギー資源 | 太陽エネルギー | 直接利用 | 太陽電池 | |
| 太陽熱 | ||||
| 間接利用 | 水力発電 | |||
| 風力発電 | ||||
| バイオマス | 火力発電 | |||
| 波力発電 | ||||
| 潮汐力 | 入浜式塩田 | |||
| 地熱 | ||||
| 枯渇性エネルギー資源 | 化石燃料 | 🏞 石炭 | 火力発電 | |
| 石油 | 火力発電 | |||
| 天然ガス | 火力発電 | |||
| ウラン | 原子力発電 |
人が最初に人力以外に頼ったのは牛や馬でした。 水車や風車を使いました。 大航海時代（大交易時代）には、 風力を使った帆船が活躍しました。 産業革命以降は、化石燃料を動力にしました。
枯渇性エネルギー 資源は、いずれ枯渇します 10 ) 。 エネルギー資源の多くを化石燃料に依存しており、日本はそのほとんどを海外から輸入しています。 石油の禁輸が太平洋戦争のきっかけになりました。
| 状態 | エネルギー資源 | 燃焼 | 備蓄 | 輸送 | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|
|
固体燃料
|
🏞 石炭。 | 火格子燃焼、微粉炭と重油による微粉炭燃焼など | 野積み | 鉄道、船舶 コンベヤー | 火力発電の ボイラー 蒸気機関 |
| 木炭、薪、バイオマス、 蝋 | 暖炉、囲炉裏、ローソク | ||||
| 可燃ごみ、 廃タイヤ、廃プラスチック | 発電、 キルン | ||||
|
液体燃料
|
🏞 石油 (重油、軽油、灯油)など。 バイオディーゼル燃料 | バーナーで霧状にして、燃焼。 | タンク 11 ) | ポンプ パイプ ライン | ボイラー エンジン |
| 荏胡麻油、 菜種油、ＳＡＦ | 法灯 | 甕 | |||
|
気体
燃料
|
ＬＮＧ・ 液化石油ガス（ＬＰＧ）、都市ガスなど。 水素は将来的に期待。 | 拡散型バーナーや予混合型バーナーで燃焼。 | タンク・ ボンベ | パイプ ライン | ボイラー エンジン |
| 電気 | 電気 | エネルギー変換 （ 電池 ） | 電線 | ヒーター、 ヒートポンプ | |
| 核燃料 | ウラン | ボイラー 原子炉 |
家電で、生活に必須と思われているのは、 冷蔵庫 、洗濯機、 スマホなどです。 電気は、そのまま 備蓄ができません。今使っている電気は、今、作っている電気です。
12 )工場やプラントの ユーティリティ としても欠かせません。
酒粕と牛フンで 発電する試みもあります。 ながめやまバイオガス発電所 ながめやまバイオガス発電所 PDF
化石燃料 備蓄と輸送 👨🏫 化石燃料（炭素資源）―石炭と石油―| 電源分類 | 資源 | 2010実績 | 2030 目標 |
|---|---|---|---|
| 再生可能エネルギー | 10 | 22 | |
| 地熱 | 0 | 1.1 | |
| 🧪 バイオマス | 0 | 4.6 | |
| 💪 風力 | 0 | 1.7 | |
| 🌟 太陽光 | 0 | 7.0 | |
| 💪 水力 | 10 | 9.2 | |
| 原子力 （ ランキンサイクル） | 25 | 22 | |
| 火力 | 65 | 56 | |
| 🧪 ＬＮＧ | 29 | 27 | |
| 🧪 石油 | 10 | 3 | |
| 🧪 石炭 | 26 | 26 |
バイオマスは、カーボンニュートラルという考え方に基づいており、 長期的に二酸化炭素の収支に影響を与えないと考えられています。
図
材料の変遷（出典：
野村正勝・鈴鹿輝男
最新工業化学
―持続的社会に向けて―
講談社サイエンティフィク
）
それがその平穏な時の流れに大きな渦を巻き起こした。 ヨーロッパの北の辺境の厳しい冬をやりすごすため、 暖を取る燃料として薪より煙のでない石炭に目をつけた。 炭鉱の排水に馬を使うより、石炭を燃やした熱で水を沸騰させて その力で排水するやり方で石炭を掘り出す人件費を節約する工夫を思いついた。
それから５０年もたったころ、 大学の技官だったワットが紡績機の動力にその蒸気機関を使う工夫を施した。 石炭を燃やした熱は回転運動となり、糸を紡ぎ、機を織った。 降り注いだ太陽の光が悠久の時を地中深くで静かに眠っていた貯金を 一気に払い出しを始めたのだ。
ぼくらはもはやエネルギーのとりことなり依存し エネルギーなしでは生きられなくなった。 それどころか生物として平均的な一固体が必要とするエネルギーの 何百倍ものエネルギーを費やしても満足できないようになってしまった。 急激に消費するエネルギーを補給するために エネルギーの生産現場ではをより遠くへ早く届けるために 石炭 から石油、そして電気へその形態は変化していった。
鉄の 融点は１５００度。 近代製鉄では、 その 温度を光の 色から正確に測ろうとします。 量子力学の誕生です。
ロウソクは、熱エネルギーで煤を高温にして、黒体放射で光エネルギーに エネルギー変換します。 白熱電球は、タングステンフィラメントで、電気エネルギーでを熱エネルギーに変換し、 高温のフィラメントから黒体放射で、光エネルギーに エネルギー変換します。
物体からは、熱や光となって 放射 します 13 ) 。 黒体からの放射エネルギーは、ある波長で極大があり、その極大波長は、物体の温度が高くなると短い方へずれる 14 ) 。
色温度toRGB 黒体放射| 仕分 | 支出 | 備考 | |
|---|---|---|---|
| 住居費 | 76000 | ||
| 食費 | 90000 | ||
| 通信 | 20000 | ||
| 車の維持費・燃料費 | 50000 | ガソリン 代 170円/L | |
| 電気代・ガス代 | 25000 | 夏 ガス代10000円として、 30円 kWhとして、500kWh | |
| 35000 | 冬 | ||
| 水道代 | 7000 | 夏 水道給水 356L /人日 し尿収集量 1.6L /世帯日 | |
| 5000 | 冬 |
| 大分類 | 小分類 | 資源 | 用途 | |
|---|---|---|---|---|
| 用水 | 海水 | 🏞 海水 | 火力発電所の冷却 | |
| 淡水 | 🏞 河川水や 🏞 地下水 | 冷却、洗浄 | ||
| 純水 | 河川水や 地下水 | ボイラー 15 ) | ||
| 超純水 | 河川水や地下水 | ボイラー、 半導体洗浄 | ||
| 燃料 | 重油、天然ガス | 加熱炉 、 ボイラー、自家発電、非常動力 | ||
| 蒸気 | 河川水や地下水 | 加熱 、蒸気タービン駆動 | ||
| 電力 | 商用電力、太陽光 | 動力、 照明、自動制御、 コンピュータ 通信 | ||
| 圧縮空気 | 🏞 空気 | 自動制御、調節弁 |
工場では、原料や材料のほか、触媒や溶剤、補助的な薬品なども使われます。 またプラントを運転するために、用水、 燃料、蒸気、 電力、圧縮空気のような用役（ようえき）も必要です 16 ) 。
燃料（重油、ガス）、用水や蒸気を工場に供給するため、 配管設備が必要です。
高度成長期に作られた工場では、設備の老朽化が進み、安全を脅かしています。 工場ばかりでなく、水道管やガス管などの社会インフラの老朽化も問題になっています。
| 年号 | 出来事 |
|---|---|
| 1831年（天保2年） | ファラデー電磁誘導の法則 | 1832年（天保3年） | ピクシー ダイナモを発明 |
| 1881年（明治14年） | 世界で初めての水力発電 * |
| 1887年（明治20年） | 直流派エジソンと、交流派テスラの 電流戦争が勃発 * 17 ) 18 ) |
| 1887年（明治20年） | 日本 で初めての 火力発電 * |
| 1891年（明治24年） | 日本 ◇ 琵琶湖疏水の落差を利用した「蹴上水力発電所」（水路式、直流、160キロワット） |
| 1963年（昭和38年） | ◇ 黒４ダム |
動力を電力にします。発電された電力は、高圧にして 送電されます。
👨🏫 力学エネルギーから電気エネルギーへの変換 👨🏫 黒部川電気記念館＠ 富山県黒部市 👨🏫 琵琶湖疏水記念館＠京都市左京区| 🧪 化学 | ⚡ 電力 | 💪 力学 | 🌟 光 | 🔥 熱 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 🧪 化学 （ G ） | 化学反応 状態変化 |
👨🏫
二酸化炭素センサー
湿度センサー
|
👨🏫 鉄砲 （ 火薬） | 👨🏫 化学発光 | 👨🏫 燃焼 バーナー ◇ 暖炉 ◇ 燃料 |
|
⚡電力
eV, FE |
◇ 蓄電池 （電解） | 変電、 インバータ |
👨🏫
モーター
20
)
🔊スピーカー |
◇ ＬＥＤ |
👨🏫
ヒーター
電気炉
Q=I2R |
| 💪 力学 （ p V） | ◇ 高圧合成 |
👨🏫
発電機
🎤マイク |
リンク、カム | ◇応力発光 | 👨🏫 ヒートポンプ pV=nRT |
| 🌟 光（ h ν） | ◇ 光合成 銀塩写真 フォトレジスト |
👨🏫
太陽電池 イメージセンサー |
◇ 蛍光材料 | 👨🏫 色素材料 ｐＨ指示薬 👨🏫 電子レンジ | |
| 🔥 熱（ R T, kB T, ） | ◇ 加熱合成 | 👨🏫 熱電変換 温度センサー |
👨🏫
🚂
熱機関
pV=nRT |
◇
白熱電球
（ 黒体放射） |
エネルギーは、 物質の 物性や、物質の 界面の特性を利用して 変換できます。
👨🏫 化学工業とエネルギー変換 👨🏫 エネルギー変換 👨🏫 物質資源とエネルギー資源発電機はモーターの逆をやる。 そうすれば動力から電力を生み出せる。発電機もモーターも磁石を使う。磁石を作るのに必要なのが鉄だ。
動力をどうやって作るか？ ダムを作って位置エネルギーをそのまま動力として使う水力発電。 石炭 熱エネルギーーとして蒸気タービンを回して動力に使う火力発電。 そして原子力発電。
山形大学米沢地区電力使用状況
再生可能エネルギーである水力の利用は古くからおこなわれてきました。 宋でさまざまなことを学んだ聖一国師は、日本にそれを伝えました。 その中で小麦を粉にするとき、石臼を使い、水車を動力として、粉の量産化に成功しました 22 ) 。 その後、 そば粉の製造にも応用されます。
水力発電は、発電の大きな柱です。
動力 👨🏫 承天寺＠福岡県福岡市 👨🏫 久能山 東照宮＠静岡県静岡市2026年9月26日の CO2 濃度は、 推定454ppm。 この100年間で、 地球 大気 中の二酸化炭素の 濃度は1.4倍になった。 前史時代の二酸化炭素濃度は、280ppmでほぼ一定だった。 石炭 を使い始めた産業革命から指数的に増加を始めた。 石油を使い始めてからは指数項が加わった。
日本の 炭素強度は、580gCO2eq/kWh
今、 地球 がヤバい。 脱炭素社会 には 再生可能エネルギー の活用が必須。そのためには、 電気エネルギーを 備蓄 する電池が必須なのだ。
すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する。
世界人口のおよそ4分の1が電気のない生活をしており、それ以上の人々が料理や暖房のための現代燃料を利用できない。
目標7を構成する5個のターゲット石炭を燃やして大量の二酸化炭素を排出する。 その破壊活動こそが、今、照明のに使われている電気のモトだ。 製鉄にも使われた化石燃料石炭がここでも使われてゆく。
最新工業化学
のp.79に火力発電について書いてある。
ウランは、 枯渇性エネルギー資源です 23 ) 。 日本は、５５基の原子力発電所を保有しながら、ウランは海外からの輸入に頼っています 24 ) 。
核分裂反応で生成した熱は、原子炉が ボイラーとなり、で水を沸かし、タービンを回します。 エネルギー
原子炉には耐食性のあるステンレスが使われ、格納容器には分厚い亜鉛めっき鋼板（トタン）が使われます。 その周りをコンクリートで覆ってあります。
👨🏫 電力館（東京電力）＠東京都渋谷区 👨🏫 東京電力（株）福島第二原子力発電所エネルギー館＠福島県 👨🏫 敦賀原子力館＠福井県敦賀市 👨🏫 女川原子力発電所・女川原子力PRセンター＠宮城県|
燃料タンク
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↓
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復水器
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発電機
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↓
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排煙脱硝装置
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↓
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電気集塵装置
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↓
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↓
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集合高煙突
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↓
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大気
|
火力発電は、 ボイラーで 枯渇性エネルギー資源である 化石燃料を 燃焼し、蒸気タービンの動力で発電機を動かし、発電します。 26 )
火力発電は、化学エネルギーから、熱エネルギー、運動エネルギーを経て、電気エネルギーへの エネルギー変換です。
👨🏫 電気の史料館＠東京都 👨🏫 三菱みなとみらい技術館＠神奈川県横浜市 👨🏫 でんきの科学館＠愛知県名古屋市 👨🏫 熱エネルギーから電気エネルギーへの変換
横浜市の鶴見の ごみ焼却工場では、１日1200トンの ごみを処理できます。 ごみを 燃料として ボイラー で蒸気を作り、 タービンを回し、 22000kWの電力を 発電し、余熱で温水を沸かします。
ごみ発電として、 スーパーごみ発電や ガス化溶融発電などもあります。 発電効率や採算が大きな課題です。
👨🏫 三菱みなとみらい技術館＠神奈川県横浜市エジソンとテスラが電力を送電の大論争をやらかした。 直流か交流か？ 交流ならトランスで簡単に電圧を変換できる。 高圧で送電すれば電気抵抗に伴う発熱を最小限にできる。 送電に伴う発熱を抑えた交流送電に軍配があがった。
http://bizgate.nikkei.co.jp/smartcity/technology/000689.html
発電や送電には多くの材料が使われる。 発電機に欠かせない鉄を中心とする 磁性材料、 送電の電線に欠かせない アルミニウムや銅を中心とする 導電材料、 安全に欠かせない碍子などを構成するアルミナなどの 絶縁材料。 そして太陽電池やパワコンに欠かせない 半導体材料。 鉄塔や電柱などに使われる鉄鋼や コンクリートなどの 構造材料。
| エネルギー | 物性値 | 対象となる 材料 | 用例 |
|---|---|---|---|
| 💪 力学 （ p V） … | ポアソン比 | コンクリート | コンクリートのポアソン比は0.2です。 |
| 弾性率 縦弾性係数（ヤング率） | 弾性体 （ 鉄鋼・ アルミニウム・ プラスチック・ゴム） | ||
| 粘性率 | 流体 （電解液・スラリー） | ||
| ⚡ 電気（ n F E , e Φ） … | ⚖️ 導電率 〔S/m〕 | 電解液、溶融塩 | |
| ⚖️ 抵抗率 [Ω·m] | 導体 （銅・アルミニウム） |
🏞 アルミニウムの 抵抗率 ρ は、 2.655×10-6 Ω·mです。 *黒鉛 の抵抗率は、面方向で10-3Ωcmで、厚さ方向で0.1Ωcmです *) 。 アセチレンブラック の 粉体抵抗は、0.21Ω·cmです *) |
|
| ⚖️ 誘電率 | u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/Physics/Quantity/@Quantity.asp?nQuantityID=34'>⚖️電界の強さ 絶縁体 （ アルミナ・ プラスチック） 圧電体 （マイク、 スピーカー） ・焦電体 | ||
| ⚖️ 透磁率 | 磁性体 | ||
| 🌟 光（ h ν） … | 屈折率 | ガラス プラスチック | |
| 反射率、吸収率、透過率 | 鏡 色素材料 顔料 染料 | ||
| 感光性・蛍光性・蓄光性 | 蛍光体 フォトレジスト | ||
| 🔥 熱物性 | 融点、沸点 | ||
| 比熱容量 | |||
| 熱膨張（線膨張係数、体膨張係数）、 | |||
| ⚖️ 熱伝導率 * | |||
| 🧪 化学物性 | 濃度 | ||
| 密度 |
バルクには、少なくとも物性が定まる程度の寸法が必要です。 たとえば、原子内部などに、 物性を議論するのは無意味です。
水 の三重点は、物理定数です。
物性を機能として応用する材料は量に依存しないのでファインケミカルと 呼ばれたりします。 化学工業の製品には、機能性材料ばかりでなく、 建築材料や紙のように量を求められるものもあります。
| 金属 | 元素 | 導電率 /108S/m | 抵抗率 /10-8Ω･m | |
|---|---|---|---|---|
| ⚛ 🜛 銀 | Ag [5s1] | 0.63 | 1.59 | |
| ⚛ 🜠 銅 | Cu[4s1] | 0.60 | 1.68 | |
| ⚛ 🜚 金 | Au [6s1] | 0.41 | 2.44 | |
| ⚛ 🜀 アルミニウム | Al[3p1] | 0.38 | 2.65 | |
| ⚛ 亜鉛 | Zn [4s2] | 0.17 | 6.02 | |
| 真鍮 （黄銅） | Cu,Zn | 0.14 | 7.00 | |
| 炭素粉末 （ＡＢ） | C | 0.00 | 210000 |
電線ばかりでなく、 電池の集電体 （電池材料）にも使われます。 リチウムイオン電池の 集電体には、銅とアルミニウムが使われます。
炭素材料は、金属ではないが、 黒鉛は電気をよく通します。
抵抗率 は、 物性値です。 金属は、電流を流す用途で使うので、 電気抵抗から損失を計算しやすいように 抵抗率 で表現し、 半導体や電解液は、キャリア濃度との関係から 導電率で表現することが多いです。
材料はその 抵抗率で 良導体、 半導体、 絶縁体に分類される。これは主に 化学結合の種類による。
銅もアルミニウムも金属。導電体である。 でも銅よりアルミニウムは電気をよく流す。導電率が大きいのだ。 でも電気抵抗は導電率だけでは決まらない。長さと面積が効いてくる。 銅の方がアルミニウムより重い。密度が大きいのだ。 鉄塔が支える荷重を最小にしようとしたとき、導電率の大きな銅を細く使うか、それとも密度の小さいアルミニウムを太く使うか。 強度の大きい鉄を芯線に使った、その答えは、送電線にある。
| 固体の分類 | 結晶 | 性質や特色 | 物質の例 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 金属 | 金属（ 導体 ） | ギャップ幅が狭い 金属光沢がある。 金属伝導 | 鉄、 🜠 銅、 🏞 亜鉛、 🜀 アルミニウム | 送電 |
| 半金属 | ギャップ幅が狭く、価電子帯の頂上と伝導帯の底がフェルミ準位を横切って いる | 黒鉛 *、ビスマス、アンチモン | ||
| 絶縁体 | 半導体 （間接遷移型） | ギャップが比較的狭い | 🏞 ケイ素 （ 共有結合）、ゲルマニウム、炭化ケイ素 | パワーエレクトロニクス |
| 半導体 半導体 （ 直接遷移型） | 同じ波数でのギャップが比較的狭い | ヒ化ガリウム | 発光ダイオード | |
| 絶縁体（ 不導体 ） | ギャップが比較的広い | 酸化アルミニウム（イオン結合） ダイヤモンド（共有結合） | 碍子、電解コンデンサ |
電気を流すのは金属だけです。黒鉛や導電性高分子も電気を流しますが、金属のようにバルク全体にバンドが広がっているわけではありません。
導体としては金属や合金が一般的であり、ＣｕやＡｌなどの金属は送電用ケーブルに使用される。
最新工業化学―持続的社会に向けて―より引用
高圧送電で絶縁体は碍子に使われる。代表的なのがアルミナ。鉄塔ばかりでなく、新幹線の送電にもふつうにみかける。
地球の上空で垂直に降り注ぐ太陽のエネルギーは、 太陽定数と呼ばれる。 太陽定数の値は、 1.37kW/m2である。
27 ) 28 ) 29 )| 種類 | 性質や特色 | 用途 | ||
|---|---|---|---|---|
| VVVF | 家庭用エアコン、 ソーラーパネルの パワーコンディショナー（パワコン）、 冷蔵庫、 産業用のポンプ、 エレベータ、 新幹線のぞみ * 電気自動車 | |||
| CVVF | IH調理器、蛍光灯 | |||
| CVCF | コンピュータ電源、UPS、ESS |
米沢キャンパスだけで、 1500kWもの 電力を使っています。 太陽光発電で賄えるのは、 昼間の日光があるときで、せいぜい30kW。 再生可能エネルギー の太陽光だけでは、電気が全然足りません。
スマートグリッドでは、 センサーを使って電力を計測し、 インターネットの通信を使って、 発電量を制御します。 気候 に左右されやすい再生可能エネルギーでは、余剰電力を 電池 に蓄えます。
XMLでデータ交換することもできます。
| ↕ 情報 通信 |
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送配電系統管理事業者
|
| ↕ 情報 通信 |
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電力供給事業者
|
| ↕ 情報 通信 |
|
スマートメーター
|
| ↕ 情報 通信 |
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室内モニター
（ＨＥＭＳ）
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| ↕ 情報 通信 |
|
家電類・ソーラーパネル
|
供給側と需要側で、双方向通信で電力の流れを制御し、最適化できる送電網をスマートグリッドと言います。 スマートグリッドでは、再生可能エネルギーなどの分散型発電を一体化して、電圧や周波数のばらつきの少ない高品質な電力を供給することを目指します。 35 )
LCCM住宅（ライフ・サイクル・カーボン・マイナス住宅）とは、ZEH（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）よりさらに省CO2化を進めた先導的な脱炭素化住宅で、建設時、運用時、廃棄時において出来るだけ省CO2に取り組み、さらに太陽光発電などを利用した再生可能エネルギーの創出により、住宅建設時のCO2排出量も含めライフサイクルを通じてのCO2の収支をマイナスにする住宅です。 ※
V2Hとは、 電気自動車の電池を、 住宅の電池(ESS)にリユース することです。 電気自動車の 電池容量は、 40kWh程度とすれば、住宅の電池10kWhの4世帯分に相当します。
しかし安全に リユース するには、バッテリーのインスペクションが欠かせません。
ソーラーパネルの寿命は２５年。２０１５年、パネルの排出量は年間２４００トンだが、２０４０年には約７７万トンが廃棄される。
q.082. パワープラントを支える材料のサプライチェーンを辿ってみよう
クリンカーが減り、保守作業が減るように、 無機系添加剤 が燃料に添加されている。
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排水
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↓
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スクリーン
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↓
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浮遊物質の処理
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→ |
汚泥
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↓
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↓
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生物学的処理
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→ |
汚泥
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↓
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↓
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高度処理
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→ |
汚泥
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↓
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↓
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放流
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汚泥処理
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↓
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焼却・埋立・
肥料
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カドミウム、鉛、六価クロム、 水銀、シアン排水などの規制されている有害物質は、凝集沈殿させて除去します。
ダムの堤体は厚いので、鉄筋を入れない無筋 コンクリートで作られます。 そのため腐食による劣化はありません。
水力発電1886年（明治19年）、農商務省特許局の次長に任命された高峰譲吉（当時32歳）は、高橋是清局長を助け、特許商標制度の確立に向けて奔走していました。この年、世界で最初の「電気分解によるアルミニウム精錬方法」が発明されます。
翌年、譲吉が日本初の化学肥料会社「東京人造肥料」を設立し、私費による欧米出張で産業視察や機械買い付けをしている頃、日本に初めてアルミニウムが輸入されました。しかし、まだ産業用としてではなく、貴金属としての輸入でした。この頃は、まだ譲吉の念頭にはアルミニウムのことはなかったかもしれません。
日本で初めてアルミニウム加工を実用化させたのは大阪砲兵工廠で、1894 年（明治27 年）とされています。その後、1902年（明治35年）に、高木鶴松が大阪市に高木アルミニウム製造工場を設立、民生品を製作し「鶴松ブランド」としてアルミニウム器物の普及に貢献しました。
しかしながら、アルミニウムの原料であるボーキサイトが国内で産出されず供給を海外に頼っていたこと、 電気化学工業や水力発電事業が未発達であり、アルミニウム精錬に必要な大量の電力が高価なことなどが理由で、国内での製造研究をなかなか拡大・実用化できずにいました。
その頃の日本は、 電気化学工業や水力発電事業が未発達であり、研究開発が急務であった。
また、軽くて抵抗率の小さいアルミニウムは、高圧送電にも必須材料だった。
蓄電・蓄エネをインフラに頼らない自エネ組。エネルギーマネジメントも自分たちで。
02. データ通信技術からスマートグリッドまで～ライフラインとしてのインターネット～
IoTとエッジコンピューティング。 インダストリアルIoT(IIot) インダストリアルIoT(IIot)を調査しよう。 エネルギーの地産地消。 太陽光発電の長期安定稼動。スノーソーラー。
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