【あなたは知ってた？】発電所から家庭へ！電気の仕組みを解説

はじめに

お米を炊いたり、スマートフォンを充電したり、現代社会において電気は必要不可欠な存在となっています。しかし電気がどのようにして私たちの家庭に届くのか、その過程はあまり知られていないのではないでしょうか。

このブログでは、電気が発電所から家庭に供給されるまでの旅路を追いかけ、わかりやすく
電気の仕組みを解説していきます！

電気の仕組みを知ることで、その価値を再認識していきましょう！

電気の旅は発電所から

電気の誕生

まずは電気の誕生について見ていきましょう！みなさんご存知の通り電気は発電所で作られています。具体的に、電気はどのように誕生するのでしょう？

多くの発電所では火力、水力、原子力などでタービンを回し、その回転エネルギーを電気エネルギーに変えることで交流の電気を作成しています。タービンとは回転エネルギーを電気エネルギーに変換する装置と思っていただいて大丈夫です！

つまり火力、水力などを用いて回転エネルギーを生み出し、それを電気エネルギーに変換することで発電所は電気を生み出しているのです！

「column1. 直流と交流の違い」
電気の流れる向きや電圧が一定のとき直流の電気といい、反対に電気の流れる向きや電圧が周期的に変化しているとき交流の電気と言います！
ちなみに交流の周波数（1秒間に繰り返す波の数）は東日本では50Hz、西日本では60Hzの周期と定められているのはご存知でしたでしょうか？

「column2. 電気エネルギー、電力、電力量の違い」
・電気エネルギー：電気のもついろいろなはたらきをする能力のことであり、単位にはJ（ジュール）を用います。
・電力：1秒間に発生・消費する電気エネルギーの大きさのことであり、単位にはW（ワット）を用います。例えば、1,200Wのドライヤーとは1秒間に1,200J消費するドライヤーのことを指します！
・電力量：電気エネルギーのことであり、単位にはJやWh（ワット時）を用います。例えば、1,200Wのドライヤーを1分使うと、1,200W × 60秒 = 72,000J の電気エネルギーを使うことになります！

発電所から送電線へ

電気の輸送

発電された電気は、送電線を通じて各地へと輸送されます。
この時、電圧を高く変換して送られるのですが、なぜか分かりますか？ズバリ、高電圧の方が運ぶ際のロスが少なくなるからです！

「column3. 電力損失とは」
通常電気が運ばれる際に、そのエネルギーの一部は熱エネルギーになってしまいます。そのようなエネルギーを電力損失と呼び、電力損失は電圧が高いほど小さくなるという性質があります。

「column4. なぜ交流の電気？」
交流の電気は変圧器を使って電圧を自在に上げ下げできます。
電圧の調整をしやすく、それにより効率的に送電ができる、交流の方が都合が良さそうですね！

変電所の重要性

電気の調整

高圧で運ばれてきた電気はそのまま家庭へ届けても良いのでしょうか？私たち一般家庭の生活に使うには電圧が大きすぎると扱いづらいですし、感電時のリスクがさらに大きくなるので高圧の電気をそのまま家庭へ届けるのは危険です。

ここで登場するのが変電所！変電所では家庭などの最終目的地に合わせて電圧を調整します。

最終目的地、家庭へ

電気の最後

電気の旅もいよいよ終わりに近づいて来ました。なんだか寂しいような気もしますね…。

家庭に電気が届くまでの最終段階では、変電所からの電気が地域の配電線を通じて各家庭に分配されます。

電気使用の安全性

いよいよ電気が私たちの手元にやってきました！ここでは最後のひと工夫が加えられています。
家庭内での電気の安全な使用を確保するため、適切な配線と保護装置が施されています。身近な例としては、コンセントのアースやブレーカーなどがあります！
これらにより、電気火災や電気事故が防がれ、安全が保たれているのです！

同時同量のバランス

電力需給バランスとは

これまで電気の旅を一通り見てきました。しかしその旅を通して守らなければいけない約束事が1つだけあります！

ズバリ電力需給バランス！

電力需給バランスとは、発電される電力と消費される電力が同時に同量である状態を指します。電力は貯蔵が難しいため、常にこのバランスを保つ必要があるのです！

「column5. なぜ同時同量でなければいけないの？」
一言で表すと電気の周波数が乱れるからです。様々な機械はある周波数に基づいて作られており、異なる周波数の電気が流れてきた場合には、破損してしまう恐れがあります。また、全国に離れて存在する発電所は電気の周波数に同期して発電しています。したがって、周波数が乱れると、発電の足並みが揃わなくなってしまい、最悪の場合は次々に発電所が停止し、停電になってしまいます。