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わたしたちの身近にあるエネルギー

家庭ではどんなところにエネルギーが使われているの

わたしたちのくらしは、身のまわりに電気やガスで動く道具が増え、どんどん快適で便利になっているんだ。わたしたちのくらしに使われているエネルギーを見つけ考えてみよう!

ガスや電気、ガソリンなどをエネルギーとして動く機器は、家庭にたくさんあります。料理をするときに使うコンロ、お風呂のお湯をたくときに使う給湯器など、熱として使う場合は、主にガスをエネルギーとして使います。またテレビを見たりパソコンを使うとき、照明など光や動力には、主に電気をエネルギーとして使います。自動車は、ガソリンなどをエネルギーとして使います。エネルギーは、わたしたちのくらしを支え続けています。

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家庭でのガスの使われ方(風呂給湯器)

・エコジョーズ

エコジョーズは、捨てられていた熱を再利用できる省エネルギーの給湯器です。
従来は、お湯をつくる際に発生する高温の熱を空気中に捨てていました。エコジョーズは、その捨てていた熱を回収して再びお湯をつくるのに利用します。
熱を最大限に活用するこの技術によって、給湯効率を従来の約80%から95%にアップさせ、なんとCO2排出量も約13%も減らすことができます。
家庭では、お風呂などの給湯の他にも床暖房、浴室暖房乾燥機などにも使われています。

エコジョーズの仕組みの図

ここがおどろき!

給湯器はおふろのシャワーや追いだき以外にもガスの床暖房や乾燥機にも使えるんだね!

家庭でのガスの使われ方(家庭用コージェネレーションシステム(マイホーム発電))

コージェネレーションシステムとは、電気と同時に発生する熱を有効利用し、ひとつのエネルギー源から2つのエネルギーを取り出す省エネルギーシステムです。
まちではこれまでも使われてきましたが、新しい技術により家庭でも導入できるようになりました。
身近にたくさん走っている自動車も、エンジンを回転させることにより車を走らせる(動力)だけでなく、発電機をまわして電気を作ったり、冷暖房をしたりする点ではコージェネレーションなのです。

コージェネレーションシステムの図

コージェネレーションシステム

・エネファーム(家庭用燃料電池コージェネレーションシステム)

エネファームは、家で使う電気とお湯を一緒につくりだすシステムです。
都市ガスから取り出した水素と、空気中にある酸素を使って電気をつくります。電気はテレビ、パソコン、照明などに使い、電気をつくった時にできる熱でお湯をつくり、台所やお風呂、床暖房などに使います。
また、太陽光発電と組み合わせて、さらにCO2の発生を減らすことができます。

エネファームの仕組みの図
ここがおどろき!

中学校理科で習う「水の電気分解」の逆の化学反応なんだね!

エネファームの仕組みの図

エネファームのしくみ

電気分解と燃料電池

水に電気を流すことにより水素と酸素に分解するのが電気分解です。その反対で水素と酸素を化学反応させることにより電気と水をつくるのが燃料電池です。燃料電池の反応は発熱反応であり、水と電気とともに熱が発生します。

燃料電池の発電の原理の図

燃料電池の発電の原理

燃料電池の発電のしくみ

都市ガス(メタン)から取り出した水素と、空気中の酸素を反応させて電気をつくり出します。そのときに同時に熱もつくりだされます。これは電気を通して、水素と酸素を分ける水の電気分解と逆のしくみです。
まず、取り込んだ水素を燃料極で水素イオンと電子に分けます。燃料極と空気極をつなぐ電解質は、水素イオンを通過させる物質でできています。空気極では、空気中から酸素を取り込んで、燃料極からきた水素イオンと電子が反応して水をつくります。
このとき、燃料極と空気極をつなぐと、―(マイナス)極の燃料極から+(プラス)極の空気極へ電子が移動し、電流が反対方向に流れて発電ができます。発電するときに出るのは水だけになります。さらに発電と同時に熱がつくられます。この熱でお湯を沸かすなど有効活用をしています。

燃料電池の発電のしくみ

燃料電池の発電のしくみ

燃料電池に都市ガスがなぜいいの

燃料電池には、都市ガスが良いとされています。その理由は、ガスの主成分がメタン(CH4)だからです。水素は宇宙で最も多い元素ですが、地球上には単体としてあまり多くは存在していません。水素ガスとして火山ガスや天然ガス中に含まれることがある程度です。
「炭化水素」と呼ばれる、炭素の鎖に水素の枝がついた化石燃料由来の化合物は、炭素の数によって名前が異なり物性も違ってきます。
図のように、メタンはあらゆる炭化水素のなかで炭素原子1個あたりの水素原子の個数が最も多い物質です。そのため同じ量の水素を取り出すときに発生する二酸化炭素(CO2)の量が最も少ないということができるのです。

炭素原子1個あたりの水素原子数比較の図

炭素原子1個あたりの水素原子数比較

・エコウィル(家庭用ガスエンジンコージェネレーションシステム)

エコウィルはクリーンな都市ガスで発電し、そのとき出る熱でお湯もつくり、暖房もできる家庭用のガスコージェネレーションシステムです。
1kWの発電をするときに、同時に2.5kWの熱ができ、それを有効利用することで、省エネを実現します。

家庭で使うエネルギーは何が多いの

家庭で使うエネルギーの量は、快適さや便利さを求める生活の変化、家庭の数が増えるなどの影響を受けて拡大してきているんだよ。現在使われているエネルギーは、1973年と比べると2倍以上にも増えているんだ。

現在の私たちのくらしや社会は、エネルギーをたくさん使うことによって成り立っています。日常生活の中で使う多くの製品にガスや電気、ガソリンなどが欠かせないものとなっています。現代社会の基礎となっている交通、運輸、通信など、あらゆる場所で多くのエネルギーが使用され、私たちのくらしを支えているのです。

家庭で使うエネルギーの割合
家庭におけるエネルギー源の推移
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