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第７回機械器具設置工事雑学講座

投稿日 2025年2月15日

皆さんこんにちは！

株式会社優縁工業、更新担当の中西です。

 

さて、本日は第７回機械器具設置工事雑学講座！

さて今回は

～火力発電の歴史～

ということで、火力発電の歴史とその背景を深く掘り下げていきます♪

 

火力発電は、現代の電力供給の柱として、私たちの生活や産業を支えてきました。19世紀の産業革命から始まり、20世紀には世界中に広がり、21世紀に入ってからは環境問題と技術革新の狭間で変化を続けています。

1. 火力発電の誕生：産業革命と蒸気機関の発展

産業革命と蒸気機関（18世紀後半～19世紀）

火力発電のルーツは18世紀後半の産業革命に遡ります。蒸気機関の発明により、石炭を燃焼させて蒸気を発生させ、動力を得る技術が急速に発展しました。

  • 1769年：ジェームズ・ワットが蒸気機関を改良し、効率的なエネルギー変換を実現。
  • 19世紀初頭：蒸気機関が工場・鉄道・船舶などの動力源として広く普及。

この蒸気機関の技術が、後の火力発電の基盤となりました。

火力発電の誕生（19世紀後半）

電気の発見と発電技術の発展により、蒸気機関を利用した発電が始まりました。

  • 1867年：ドイツのヴェルナー・フォン・シーメンスが**ダイナモ（発電機）**を開発。
  • 1882年：世界初の商業用火力発電所「パール・ストリート発電所」（トーマス・エジソンにより米国ニューヨークに建設）。
  • 1887年：日本初の火力発電所「東京電燈（とうきょうでんとう）」が設立。

これにより、蒸気機関と発電技術を組み合わせた火力発電が急速に発展し、電力供給の主力となっていきました。

2. 20世紀初頭～戦後：火力発電の急成長とエネルギー転換

石炭から石油・天然ガスへ（20世紀前半）

20世紀に入ると、火力発電の燃料は石炭が主流でした。しかし、第二次世界大戦後には石油や天然ガスへの移行が進みました。

  • 1920～30年代：高温高圧のボイラー技術が発展し、発電効率が向上。
  • 1950年代：戦後復興と経済成長に伴い、大規模な火力発電所が建設される。
  • 1960年代：石油が主流の燃料に。高度経済成長期の日本でも、火力発電が主要電源として拡大。

オイルショックとエネルギー政策の転換（1970年代）

1973年と1979年のオイルショックにより、石油価格が急騰。これにより、各国はエネルギーの多様化を模索し始めました。

  • 日本では、石油依存を減らすために天然ガスや石炭の活用を推進。
  • 一方で、原子力発電の導入も加速。

この時期、火力発電は新たな燃料への移行を迫られました。

3. 21世紀：環境問題と火力発電の未来

温暖化対策と脱炭素化の動き

21世紀に入り、地球温暖化や二酸化炭素（CO₂）排出問題が国際的な課題となりました。火力発電はCO₂排出量が多いため、環境負荷の軽減が求められるようになりました。

  • 1997年：京都議定書が採択され、各国がCO₂削減に取り組む。
  • 2015年：パリ協定により、各国が脱炭素社会の実現を目指す。

これにより、火力発電のあり方も大きく変わってきました。

最新技術の導入による効率向上

火力発電の環境負荷を減らすため、さまざまな新技術が導入されています。

  • コンバインドサイクル発電（CCGT）：
    • ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせ、高効率化を実現（効率60％以上）。
  • 石炭ガス化複合発電（IGCC）：
    • 石炭をガス化して発電し、従来よりも排出ガスを削減。
  • CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage）技術：
    • CO₂を回収し、地中に貯留・再利用する技術が研究されている。

日本の火力発電の現状と課題

現在、日本では火力発電が全体の約7割の電力供給を担っています（2023年時点）。
しかし、以下のような課題が残っています。

  1. 脱炭素化のプレッシャー：
    • 国際的な環境規制が厳しくなり、化石燃料依存からの脱却が求められている。
  2. 再生可能エネルギーとの競争：
    • 太陽光や風力などの再生可能エネルギーが台頭し、火力発電の比率が低下する可能性がある。
  3. エネルギー安定供給の確保：
    • 火力発電は安定した電源として必要不可欠だが、燃料の輸入依存度が高い。

4. 火力発電の未来：持続可能なエネルギーとの共存

今後、火力発電は以下の方向へ進化すると考えられています。

1. 水素・アンモニアを活用したクリーン火力発電

  • 石炭や天然ガスの代わりに水素やアンモニアを燃料とする発電が研究されている。
  • CO₂排出ゼロの火力発電が実現すれば、環境負荷を大幅に削減可能。

2. 火力発電と再生可能エネルギーのハイブリッド化

  • 再生可能エネルギー（太陽光・風力）の不安定さを補うため、火力発電との組み合わせが進む。
  • AIを活用したエネルギー管理システムで最適な運用が可能に。

3. AI・IoTによる発電効率の向上

  • AIによる発電の最適化：電力需要の予測・効率的な燃料供給を実現。
  • IoTを活用したリアルタイム監視で、設備の故障予防や効率向上が可能。

まとめ

火力発電は、産業革命以降の技術革新とともに進化し、社会の発展を支えてきました。しかし、21世紀に入り、環境問題やエネルギー転換の課題に直面しています。

これからの火力発電は、クリーンエネルギー技術を取り入れながら、再生可能エネルギーと共存しつつ、持続可能な発電方法へと進化していくことが求められています。

未来のエネルギー供給を支える火力発電の新たな役割に、今後も注目が集まります。

 

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