エネルギークイズ 〜さまざまなエネルギー指標を確認しよう〜
エネルギー分野には、発電効率や電池性能、CO2排出量など、さまざまな重要な指標や技術用語があります。この記事では、それらの基礎知識を確認するためのクイズを10問ご紹介します。電力システムの仕組みや環境性能など、エネルギーに関する基本事項を楽しみながら学んでいきましょう。発電の稼働率からリチウムイオン電池の効率、ガソリンの発熱量まで、幅広いトピックにチャレンジしていただけます。エネルギー利用の最適化や課題解決に役立つ知識が身につくはずです。クイズの内容と解説をお楽しみください。
Q1 : スマートグリッドにおける「デマンドレスポンス（需要応答）」の主な目的は何か？
デマンドレスポンス（需要応答）は、電力需要側に働きかけて消費のタイミングや量を変えることで、発電と負荷のバランスをとる仕組みです。価格信号やインセンティブ、直接制御などの手法でピーク需要を抑えたり、再生可能エネルギーの出力が高い時間帯に需要をシフトさせることで系統運用の効率化やコスト低減、信頼性向上に寄与します。物理的な配電設備の拡大だけでなく、需要側の柔軟性を活用する点が特徴です。
Q2 : リチウムイオン電池の一般的なラウンドトリップ効率（充放電でのエネルギー効率）はおおむねどの範囲か？
リチウムイオン電池のラウンドトリップ効率はセル設計や温度、充放電速度に依存しますが、一般的には約85～95％程度とされます。つまり投入した電力量のうち約85～95％が放電時に取り出せます。これは転換損失や内部抵抗による発熱などによるもので、揚水蓄電やフロー電池など他の貯蔵方式と比べて高効率です。用途や運用条件で効率は変化するため、設計時には温度管理や充放電レート、劣化も考慮します。
Q3 : ライフサイクルでの温室効果ガス排出量（gCO2e/kWh）が最も低いと一般に評価されるのは次のうちどれか？
風力発電は設備の製造・建設・運転・廃棄を通じたライフサイクル評価でも、比較的低い温室効果ガス排出量（一般に10～20 gCO2e/kWh程度）を示すことが多く、技術や立地によって変動します。太陽光（PV）はパネル製造由来の排出があり一般に風力より高め（国・技術で幅があるが数十gCO2e/kWh）、天然ガスや石炭は燃焼時のCO2排出が大きく、天然ガスは石炭より低いものの数百gCO2e/kWhに達することがあります。ライフサイクル評価は前提によって差が出ます。
Q4 : 商用軽水炉（LWR）で一般に燃料として使われるウランの濃縮度はどの範囲が標準的か？
軽水炉（商用原子力発電所）で用いられる燃料は一般に低濃縮ウラン（LEU）で、天然ウランの約0.7％のU-235を数％まで濃縮して使用します。商用炉では概ね3～5％程度に濃縮されたウランが標準的です。20％以上は研究炉や特殊用途、90％以上は兵器用途に該当し、安全管理や非拡散の観点から厳格に規制されています。燃料濃縮は炉型や運転戦略によって最適値が変わります。
Q5 : 高電圧直流送電（HVDC）の長距離送電における主な利点はどれか？
HVDCは長距離送電や海底ケーブルで特に有利とされます。直流では交流に伴う皮相電力や誘導性の無効電力が発生せず、送電路のリアクティブパワー制御が不要であるため、同じ送電容量を伝えるのに必要な導体が少なく、距離が長くなるほど送電損失や経済性の面で優れます。また異なる周波数や同期しない送電網同士を接続できるため国際連系や海底ケーブルで多用されます。一方で変換設備の設備費が高い点は留意点です。
Q6 : ガソリンの発熱量（低位発熱量、Massベース）はおおむねどれに近いか？
ガソリンの発熱量は表現方法によりますが、質量ベースではおおよそ約44 MJ/kg程度（低位発熱量の代表値）とされます。一方、体積ベースでは約34 MJ/L前後になるため、混同しやすい点に注意が必要です。燃料のエネルギー密度は車両の航続距離や燃料タンク設計に直結する重要な物理量で、化学組成や混合物の比率により多少変動します。
Q7 : 設備の「稼働率（capacity factor）」とは何を示す割合か？
稼働率（capacity factor）は、設備が実際にどれだけ稼働して電力を生み出したかを示す指標で、期間中の実際の総発電量を同期間中定格出力で運転した場合の総発電量で割って算出します。たとえば風力発電は風況に左右されるため稼働率が低め（20～40％程度）になりやすく、石炭や原子力のような基幹電源は高め（70～90％）になることが多いです。稼働率は設備の利用状況や変動性の影響を反映するため、発電ミックスの設計や投資評価で重要な指標となります。
Q8 : 電力量の単位kWh（キロワット時）はジュールで表すと何ジュールか？
kWhはエネルギーの単位で、1 kWは1000 W、1 Wは1 J/sです。したがって1 kWを1時間（3600秒）使うと1000 J/s×3600 s＝3,600,000 J＝3.6×10^6 Jになります。日常では1 kWhは家庭の電気使用量の基準として使われ、電力量料金や機器消費の見積もりに用いられます。ジュールはSI単位系のエネルギー単位で、物理計算や熱量計算に便利です。
Q9 : ヒートポンプのCOP（Coefficient of Performance）は何を示すか？
COPはヒートポンプの性能を表す基本指標で、一般に暖房COPは暖房出力（熱として供給される量）を消費した電力で割った値です。例えばCOPが3であれば、消費電力1単位当たりに3単位の熱を供給することを意味します。これは外部から取り入れた低品位熱を利用して効率的に暖房を行うためで、抵抗式電気ヒーター（COP≈1）よりも省エネになります。外気温や熱源の温度差によってCOPは変動します。
Q10 : LCOE（均等化発電原価）とは何を意味するか？
LCOEはプロジェクトや発電方式を比較するための指標で、建設費・運転維持費（O&M）・燃料費・廃止費用などを一定の割引率で現在価値に換算して合計し、その期間中に期待される総発電量の割引された合計で除した値です。単位は通常通りkWh当たりの費用で、異なる発電技術やパラメータ（資本コスト、稼働率、寿命、燃料価格）を考慮した比較が可能。ただし系統強化や補助金、カーボンプライシングの扱いで結果が変わるため注意が必要です。
まとめ
いかがでしたか？ 今回はエネルギークイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回はエネルギークイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
