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水力発電の×と〇を解き明かす【シン・Dr.フドー研究所】Vol.1
電験三種の論説問題にズームイン
2024.04.23
Vol.1
水力発電①
電験の学習が、どのように現場実務に結びつくかを研究する「Dr.フドー研究所」。設立から3年、電験三種の問題を徹底的に分析し、現場実務と照合した結果、論説の「正誤問題」と「空白問題」に攻略の糸口をみつけることができた。電験三種を制し、主任技術者を志す受験者に狂喜乱舞のテーマを究明する。それが「シン・Dr.フドー研究所」だ。
正誤問題の「×の理由」とは？ そして、空白問題に潜む「〇の理由」とは？
正解の理由に迫ることで知識を確実にストックし、現場実務とのリンクを盤石にすることができる。さあ、いますぐ研究所のドアをノックしようじゃないか！
水車発電所の役割（1）
問題 水力発電に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。
（1）水管を流れる水の物理的性質を示す式として知られるベルヌーイの定理は、力学的エネルギー保存の法則に基づく定理である。
（2）水力発電所には、一般的に短時間で起動・停止ができる、耐用年数が長い、エネルギー変換効率が高いなどの特徴がある。
（3）水力発電は昭和30年代前半までわが国の発電の主力であった。現在では、国産エネルギー活用の意義があるが、発電電力量の比率が小さいため、水力発電の電力供給面における役割は失われている。
（4）河川の1日の流量を年間を通して流量の多いものから順番に配列して描いた流況曲線は、発電電力量の計画において重要な情報となる。
（5）水力発電所は落差を得るための土木設備の構造により、水路式、ダム式、ダム水路式に分類される。
2008（平成20）年度「電力」問2
答（3）
×の理由
大容量の火力発電が増加したことで、1962（昭和37）年には「水主火従」から「火主水従」に逆転した。
また、水力発電の発電電力量の比率は小さくなっているが、流れ込み式はベース供給力、調整池式、貯水池式、揚水式はピーク供給力として重要な役割を果たしている（図1）。
上記より、誤っている選択肢は（3）と判断できる。
水車発電所の役割（2）
問題 水力発電に関する記述として、誤っているものを次の（1）～（5）のうちから一つ選べ。
（1）水管を流れる水の物理的性質を示す式として知られるベルヌーイの定理は、エネルギー保存の法則に基づく定理である。
（2）水力発電所には、一般的に短時間で起動・停止ができる、耐用年数が長い、エネルギー変換効率が高いなどの特徴がある。
（3）水力発電は昭和30年代前半までわが国の発電の主力であったが、現在ではエネルギーの安定供給と経済性および地球環境への貢献の観点から多様な発電方式が運用されており、わが国における水力発電の近年の発電電力量の比率は20％程度である。
（4）河川の1日の流量を、年間を通して流量の多いものから順番に配列して描いた流況曲線は、発電電力量の計画において重要な情報となる。
（5）総落差から損失水頭を差し引いたものを一般に有効落差という。有効落差に相当する位置エネルギーが水車に動力として供給される。
2022（令和4）年度下期「電力」問1
答（3）
×の理由
「火主水従」の現在、発電電力量でトップの座についているのは火力発電である。2022年度の発電実績において、日本の水力発電の発電電力量が占める比率は10％にとどまっている。
したがって、誤っている選択肢は（3）だと判断できる。
ダムの種別と特徴
問題 水力発電所に用いられるダムの種別と特徴に関する記述として、誤っているものを次の（1）～（5）のうちから一つ選べ。
（1）重力ダムとは、コンクリートの重力によって水圧などの外力に耐えられるようにしたダムであって、体積が大きくなるが構造が簡単で安定性がよい。わが国では、最も多く用いられている。
（2）アーチダムとは、水圧などの外力を両岸の岩盤で支えるようにアーチ型にしたダムであって、両岸の幅が狭く、岩盤が丈夫なところにつくられ、コンクリートの量を節減できる。
（3）ロックフィルダムとは、岩石を積み上げてつくるダムであって、内側には、砂利、アスファルト、粘土などが用いられている。ダムは大きくなるが、資材の運搬が困難で建設地付近に岩石や砂利が多い場所に適している。
（4）アースダムとは、土壌を主材料としたダムであって、灌漑用の池などをつくるのに適している。基礎の地質が岩などで強固な場合にのみ採用される。
（5）取水ダムとは、水路式発電所の水路に水を導入するため河川に設けられるダムであって、ダムの高さは低く、越流形コンクリートダムなどが用いられている。
2017（平成29）年度「電力」問1
答（4）
×の理由
アースダムのアース（earth）には「土、土壌」という意味があるように、アースダムは土を用いたダムのことである。水不足を解消するための灌漑用の池はアースダムに該当し、讃岐うどんで有名な香川県には数多くのアースダムが存在する。
基礎の地質は強固でなくても構築できることが特徴で、問題にあるように岩などの堅固な地質に採用される方式は、黒部ダムで有名なアーチダム（円弧形）である。
上記より、誤っている選択肢は（4）だとわかる。
水力発電所の種類
問題 次の文章は、水力発電所の種類に関する記述である。記述中の空白箇所（ア）～（オ）にあてはまる組み合わせとして、正しいものを次の（1）～（5）のうちから一つ選べ。
（1）（ア）落差 （イ）流速 （ウ）建設期間が長い （エ）調整池式 （オ）ダム式
（2）（ア）流速 （イ）落差 （ウ）建設期間が短い （エ）調整池式 （オ）ダム式
（3）（ア）落差 （イ）流量 （ウ）高落差を得にくい （エ）流込み式 （オ）揚水式
（4）（ア）流量 （イ）落差 （ウ）建設費が高い （エ）流込み式 （オ）調整池式
（5）（ア）落差 （イ）流量 （ウ）建設費が安い （エ）流込み式 （オ）調整池式