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電気が家に届くまで

電気の基礎知識

更新日:2016年5月13日

電気が家に届くまで

電気が家に届くまで

私たちの家庭にあるコンセントにはいつも電気が流れています。この電気は発電所でつくられ、私たちの家庭に送られてきます。電気は光と同等の速度で電線を移動し、その速度は秒速30万km。1秒間で地球を7周半するほどのスピードです。

1秒間で地球7周半

つまり、電気製品のスイッチを入れた瞬間に流れ出す電気は、いままさに発電所でつくられた、できたてホヤホヤの電気ということなのです。それでは、発電所でつくられた電気は、どういうルートをたどって家庭のコンセントに届けられるのでしょうか? 今回はそんなお話です。

電気をつくる

イラスト:電気をつくる

電気の旅が始まるのは電気をつくる発電所。発電所には、山の中にダムをつくり、水が落下する勢いで水車を回転させ発電機を動かす水力発電所、石炭やLNG(液化天然ガス)を燃焼させ、水蒸気などでタービンを回転させて発電する火力発電所、ウランを燃料にして発電を行う原子力発電所などがあります。さらに最近は、太陽光発電、風力発電、バイオマス発電など、再生可能エネルギーを利用した新しい発電所も多数登場しています。2000年から2010年頃までは、日本で発電される電力のうち火力が60%前後、原子力が30%弱、水力が10%弱、太陽光などその他の発電が1〜2%といった割合でした。しかし、東日本大震災以降は原子力発電所による発電は大きく減少し、現在は90%程度が火力発電になっています。

電気を運ぶ

イラスト:電気を運ぶ

家庭で使う電気の電圧はほとんどが100V(ボルト)ですが(IH調理器や大型のエアコンでは200Vを使用します)、発電所では数千V〜2万Vという電圧で発電しています。これをさらに発電所内にある変電所(電気の電圧や周波数を変換する場所)で27万5000V〜50万Vという超高電圧に変電して送電線に送り出します。送電線を通じて送られてきた電気は、まずは超高圧変電所に送られ、そこで15万4000Vまで変電。その後、一次変電所に送られさらに6万6000Vに変電されます。15万4000V〜6万6000Vに変電された電気の一部は大規模工場や鉄道会社に送られ、各企業の変電所で必要な電圧に落として利用されています。残りの電気は、中間変電所や配電変電所に送られます。中間変電所で2万2000Vに変電し、大規模工場や大規模ビルなどに送電されます。一方、配電変電所に送られた電気は6600Vに変電され、中規模工場や中規模ビルなどに送られます。また、6600Vの電気は街中で見かける電柱にも送られています。電柱には柱上変圧器(トランス)があり、柱上変圧器で100Vや200Vにまで電圧を下げて、ようやく私たちの家庭へ送られてきます。 電気を発電所から変電所、変電所から変電所へと送ることを「送電」、配電線を使って変電所から企業や家庭に電気を送ることを「配電」といいます。発電された電気を家庭まで送るために、日本中には緻密な「送電」と「配電」の仕組みが張り巡らされています。なお、変圧器で100Vや200Vに下げられた電気は、引込み線を通じて家庭内に送られてきます。

電気を高電圧で運ぶわけ

高性能の電線でも、金属でできた電線には電気を流れにくくする“電気抵抗”という働きがあります。電気が電線を流れようとするとこの“電気抵抗”に逆らうことになるため、その一部が熱エネルギーとして大気中に逃げてしまい送電ロスをおこします。発電所でつくった電気をさらに高電圧にして電気を送るのは、送電の途中で熱となって失われてしまう送電ロスを少なくするためです。
電気を電線に流す際、電流(電気の流れる量)が大きいほど“電気抵抗”にジャマされるため送電ロスが大きくなります。電気には、P(電力:単位はワット)=I(電流:単位はアンペア)×V(電圧:単位はボルト)という関係があり、たとえば100W(ワット)=1A(アンペア)×100V(ボルト)となります。消費電力が100Wの電球を100Vで点灯すると1Aの電流が流れますが、電圧が200Vになれば0.5Aの電流しか流れません(100W=0.5A×200V)。つまり、100Vの電圧で送るのと50万Vの電圧で送るのとでは、後者の電流は5000分の1に減少するわけです。これが、電圧を上げることで電流を減らし、送電ロスを少なくできる理由です。とくに数十〜数百キロにも及ぶ送電線網では大きな効果があります。

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