令和6年度下期電力問15

重油専焼火力の重油消費量[t/h]と、1日に発生する二酸化炭素の量[t]

電力B問題配点 10点

出典：一般財団法人電気技術者試験センター令和6年度下期第三種電気主任技術者試験電力科目問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）

正解

(a)(4)

(b)(3)

正解の出典：同センターが公表している解答

解説

(a) 重油消費量

発電端効率は「電気出力 ÷ 燃料が出した熱」なので、燃料の熱 = 出力 ÷ 効率で求められる。

1時間に必要な熱量は 1 000 MW ÷ 0.41 = 2 439 MW = 2.439×10⁶ kJ/s × 3 600 s = 8.780×10⁹ kJ/h

重油1 kgで 44 000 kJ の熱が出るので、重油の量は 8.780×10⁹ ÷ 44 000 = 1.996×10⁵ kg/h ≒ 200 t/h

(a)の正解は(4)。

(b) 1日のCO₂発生量

CO₂ は重油に含まれる炭素から生まれる（水素は燃えて水になる）。

1時間に燃える炭素は 199.6 × 0.85 = 169.6 t/h

炭素の燃焼は C + O₂ → CO₂ で、炭素12に対して CO₂ は 12 + 16×2 = 44 の重さになる。 CO₂ = 169.6 × 44/12 = 621.9 t/h

1日（24時間）では 621.9 × 24 = 14 926 t ≒ 15.0×10³ t

(b)の正解は(3)。

落とし穴は2つ。(a)で効率で割り忘れると約82 t/h になり(2)を選んでしまう。(b)で炭素の割合85%を掛け忘れると約17.6×10³ t になり(4)を選んでしまう。どちらも選択肢に用意されているので、効率と成分比を使ったかを最後に確かめる。

選択肢ごとの理由

(1)(a)の 50 t/h、(b)の 9.5×10³ t とも素直な筋道はない。(a)は出力 ÷ 効率 ÷ 発熱量、(b)は炭素量 × 44/12 × 24。
(2)(a)の 80 t/h は、効率で割り忘れた場合（1 000 MW × 3 600 ÷ 44 000 ≒ 82 t/h）。(b)の 12.8×10³ t になる素直な筋道はない。
(3)(b)は正しい（約15.0×10³ t）。(a)の 120 t/h になる素直な筋道はない。
(4)(a)は正しい（約200 t/h）。(b)の 17.6×10³ t は、重油の全量を炭素とみなして85%を掛け忘れた場合（200 × 44/12 × 24）。
(5)(a)の 250 t/h、(b)の 28.0×10³ t とも素直な筋道はない。効率・発熱量・成分比の使い方を確認する。

この論点は、データセンターの現場でこう出てくる

燃料の消費量を出力と効率から逆算するこの計算は、データセンターの非常用発電機の燃料計画でそのまま使う。DCは長時間の停電に備えて、非常用発電機を何十時間も運転できるだけの燃料（重油や軽油）を地下タンクに蓄えている。必要な備蓄量は「発電機の出力 ÷ 効率 ÷ 燃料の発熱量 × 運転時間」で決まる。たとえば2 000 kWの発電機を効率40%で動かすと、1時間に約400 kgの燃料を使う。72時間の運転を想定すると約30 tになる。タンクの容量は消防法の危険物の規制を受け、量が増えるほど届出や保安の要件が重くなるので、何時間分を持つかはDCの設計で大きな判断になる。災害で燃料の補給が来なくなる場合に備えて、燃料会社と優先供給の契約を結ぶのも一般的である。 (b)のCO₂の計算も、DCで避けられなくなっている。利用企業から温室効果ガスの排出量の報告を求められ、発電機の試運転や点検での燃料使用量から、自社の直接排出（スコープ1）を計算する。燃料の量に炭素の割合と 44/12 を掛けるという、この問題と同じ計算である。

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