発電所の世界観です。
機械に詳しい父親の話を参考にしています。
考えてみれば、電線が一本通っているだけで、家庭の全ての電気を必要とする機械が動くというのは、とても不思議なことである。
発電所で発電された電気は、電線と変電所を通って家庭にもたらされる。
発電所から変電所までの電線を「送電線」、変電所から家庭までの電線を「配電線」と呼ぶ。
発電所から送られた電気は、そのままでは電圧が高すぎて家庭で使うことはできない。変電所で100ボルトに電圧を変電し、家庭の普通の機械で使える電気にする。
家庭に送られてきた電気は、家庭内の機械を通して、力エネルギー、熱エネルギー、あるいは光エネルギーなどに変換される。
電線が一本通っているだけで電気が使える、というのは画期的だが、途中の電線が災害で切れたり電柱が倒れたりするするなど、送電・配電に問題がでた時は、その一帯の地域が「停電」し、電気が使えなくなる。
このため、電力会社はインフラが滞らないように、別の備えとなるシステムを使って電線を復旧したり、電柱が倒れればそれを直しにいくなどする。
後日注記：千葉県などでは台風により多くの地域が停電になり、スマホなども繋がらないため「どうやって情報を得れば良いのか分からない」事態が起きた。電気エネルギーに依存しすぎるのも考え物である。
後日注記：エネルギーは変換できるが、電気や電力を基本的なエネルギーとすることは社会にとって都合がいい。電線を張り巡らせるだけで、社会にとって必要なエネルギーを全国民に供給できる。それぞれの機械が変換して別のエネルギーに変えるような、基盤となるエネルギーとして使うことができる。
2024.09.29編集
最近では、太陽光パネルやリチウムイオン電池の技術の向上によって、家庭内でも電気を溜めやすい環境が整ってきた。
ソーラー発電システムによって日中の間太陽光パネルで発電された電気は、家庭内でリチウムイオン電池に蓄えられ、これを昼夜や天候に関わらず、家庭で使う電気として使ったり、電力会社に買い取ってもらうことができる。
昔に比べてソーラー発電パネルや電気を溜めるリチウムイオン電池の性能向上や価格の低下が行われたこともあり、最近では太陽光パネルを屋根につける家が増えている。一部のベンチャー企業などでは「屋根だけではなく壁の側面にもつける」といった技術革新が行われている。
「晴れている日は良いけれど雨の日はどうなるのか」と思う方が居るかもしれないが、リチウムイオン電池に充電されるため、蓄電された電気をいつも使うことができる。
ただし、リチウムイオン電池はスマホなどのバッテリーにも使われているが、エネルギーのたくさん入った機器は取扱いに注意が必要で、韓国や中国の企業のスマホなどを使うと、以前「高熱になって火が出る」という事件があった。たくさんのエネルギーの入った電池は、放熱や加熱のリスクも高く、火が出たり爆発したりすることがある。
後日注記：ソーラー発電の問題は技術よりも制度であり、「せっかく作った電力を国や電力会社が買い取ってくれない」という現実がある。どのように投資したコストを回収するかという「経済的な側面」が大きな課題となっている。
火力発電所では、蒸気機関と同様の水蒸気のエネルギーを用いて発電を行っています。石油で水を熱して、水蒸気にしたエネルギーでタービンを回し、電力を作ります。
水力発電所では、ダムの高い位置にある水を流れ落とすことで、巨大なエネルギーを発生させます。この時、水は「位置エネルギー」を持っています。
地熱発電所では、マグマの熱を利用して発電を行います。
なぜ、エネルギーを電気エネルギーにするのかと言うと、電線を用いて家庭に配電できるからです。電気エネルギーを発生させることで、電力を用いて家電製品を使うことができます。これによって、人類の生活は飛躍的に向上しました。
良く、電気自動車などのことを、「石油ではなくクリーンな電気だから環境に優しい」と勘違いしている人が居ますが、火力発電所などでも石油をたくさん燃やしているため、これは正しくありません。ですが、原子力発電や再生可能エネルギーを、「これから普及していく発電技術」と捉えて考慮すれば、ある意味でそうした可能性もある、と言えるかもしれません。
電気自動車も参照のこと。
発電所には、たとえば水力発電所や火力発電所、原子力発電所などがある。
水力発電所は、高い場所にある大きなダムなどに水を溜めて、高い場所からその水を落として、その水の力でタービンを回すことで発電する発電所。
この時、高い場所にある水には、「位置エネルギー」が存在する。
だが、この位置エネルギーは、いったいどこから来たのだろうか。エネルギーがゼロから発生するということはあり得ないため、どこかに位置エネルギーを作用として与えたエネルギーの供給源が存在する。
そして、この場合、それは太陽である。
すなわち、太陽が海や川の水を照らして蒸発させ、水蒸気になって、それが上昇気流となって雲となり、雨が降り、それが高い場所にあるダムに溜まって、その「高い場所」という位置エネルギーを持ったのであり、エネルギーの供給源は太陽の光である。
水力発電所とともに、大きな発電所として言えるのは、火力発電所である。
火力発電所は、海に近い場所にあったほうがいい。それは、火力発電所で火力を燃やす原料となるのは重油（原油）であり、その原油は巨大な船で中東などから運搬してくるからだ。
火力発電所では、原油を燃やして、その熱で水を温め、それが蒸発して水蒸気となって、蒸気機関と同じように水蒸気の容積が拡大し、その蒸気の力でタービンを回して発電する。
そして、火力発電所のエネルギーの供給源もまた、太陽の光である。
すなわち、原油とはすなわち化石エネルギーである石油である。そして、石油とは、地球上で過去に育った植物などの体が、なんらかの理由で地中深くに溜まり、液状の油となったものであり、植物の体は太陽のエネルギーでできている。
あるいは、海の中で化石エネルギーが蓄積されることもある。そこでは植物性のプランクトンが海底に蓄積して油田となる。
このように、水力発電所も火力発電所も、その主なエネルギーの供給源は太陽である。
しかしながら、原子力発電所は違う。原子力発電所は、そのような地球のエネルギーシステムとは異なり、物質そのものの「原子」からエネルギーを発生させる。そのために、放射線物質を吐き出す核のゴミを生み出すことがあり、何万年もの間危険な放射線を放射し続ける。
地球との調和や循環をする発電所と、地球との調和や循環をしない発電所があるとしたら、残念ながら原子力発電所は、調和や循環をしない発電所だ。
2024.09.29
普通、化石燃料は地中あるいは海底の深くにある。その周りには天然ガスがあることもある。石油と並んで天然ガスは重要な資源である。天然ガスを用いた火力発電所も多い。
2024.09.29
核エネルギーを参照のこと。
僕は、太陽光発電の設置拡大に、温暖化解決の道を模索しています。まず、国が無料で、太陽光発電システムを各家庭に配備させます。作った電気は、家庭が使えます。ただし、配備するためにかかった費用の分だけ、電気量を取るようにします。それで、きちんと温暖化を解決するために、全国への太陽光発電システムを整備出来ます。ただ、このビジネスモデルは、失敗する可能性があるので、少ない自治体からやるようにします。このように投資システムにしなくても、ある程度所得の多い家庭に設置を義務づけることは、出来るかもしれません。あるいは、育ちやすい植物を遺伝子改良で作る、と言う方法もあるでしょう。
温暖化も参照のこと。
スマートハウスは、特にHEMS（home energy management system）により、太陽光発電装置とエネルギーを充電する電池を家庭内で持つことで、エネルギーをそれぞれの家庭が管理し創造・貯蓄する、新しい住宅のこと。
Wikipedia
電磁気学も参照のこと。