第一種電気工事士試験 / 2019年度 第一種電気工事士 筆記試験 / 問17
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2019年度 第一種電気工事士 筆記試験 問17 解説 風力発電の特性

風力発電に関する記述として, 誤っている ものは。

  1. イ. 風力発電装置は, 風速等の自然条件の変化により発電出力の変動が 大きい。
  2. ロ. 一般に使用されているプロペラ形風車は, 垂直軸形風車である。 ✓ 正答
  3. ハ. 風力発電装置は, 風の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する 装置である。
  4. ニ. プロペラ形風車は, 一般に風速によって翼の角度を変えるなど風の 強弱に合わせて出力を調整することができる。

解説

この問題は、風力発電の基本構造である「風車の分類」を知っていれば即答できる問題です。誤っている選択肢を見つける際は、一般的な風力発電所の風景を頭に浮かべ、「プロペラ形」がどちらの軸を持っているかを整理することで確実に正解にたどり着けます。

風車の分類と構造

風力発電で最も普及しているプロペラ形風車は、回転軸が風向に対して平行、つまり水平方向に伸びていることから「水平軸風車」と呼ばれます。一方、垂直軸風車には、円筒を半分に切ったような形のサボニウス形や、卵の殻のような形状をしたダリウス形などが含まれます。

試験で問われるポイントは、プロペラ形が水平軸であるという分類の正確性です。垂直軸風車は風向きの変化に左右されにくいという利点がありますが、大型化が難しく、現在の主流である大規模な風力発電所ではほとんどが水平軸のプロペラ形を採用しています。

誤答を排除する思考プロセス

この問題は、消去法を用いるよりも、定義を確認するプロセスが適しています。

  1. プロペラ形風車=水平軸風車であると知識を確認する。
  2. 選択肢ロを確認し、垂直軸風車とあるため「誤り」と判断する。
  3. 他の選択肢(イ、ハ、ニ)が風力発電の一般的な特性(出力変動、エネルギー変換原理、ピッチ制御技術)を正しく説明していることを確認し、ロが正解であるという確信を強める。

特に選択肢ニの「翼の角度を変える」という動作は、ピッチ制御と呼ばれます。風車が壊れないようにしたり、効率よく発電したりするために不可欠な技術であり、現代の風力発電技術における重要な概念です。

試験問題が持つ教育的意図

第一種電気工事士試験において風力発電の構造が出題されるのは、自然エネルギーを用いた発電設備の基本的な特性や構成機器を理解しているかを確認するためです。太陽光発電や風力発電といった「変動型再生可能エネルギー」は、送電網における系統運用上、出力制御技術が非常に重要視されます。

現場実務においても、メンテナンスや接続機器の選定を行う際に、風車の形式によって構造や保守のポイントが異なることを理解しておくことは、保安上の観点から不可欠な基礎知識となります。

参考リンク

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