第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和8年度(2026年)上期
問24 (電力 問2)

このページは閲覧用ページです。
履歴を残すには、 「新しく出題する(ここをクリック)」 をご利用ください。

問題

第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和8年度(2026年)上期 問24(電力 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

ある地域の面積が6500km2、平均海抜750mで、この地域の年間降水量を1100mmとしたとき、この地域全体での理論的包蔵水力(電力量換算値[TW・h])として最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし、包蔵水力の計算において、その地域の水の流出係数を1とする。
  • 1.7
  • 6.0
  • 30
  • 150
  • 15

正解!素晴らしいです

残念...

この過去問の解説 (2件)

01

求めたいのは「地域全体で1年間に発生する理論上の総電力量 W [TW・h]」です。

水力発電の出力(キロワット)は次の公式で求められます。 P = 9.8 × Q × H [kW] (Q は毎秒の流量 [m3/s]、H は平均海抜 [m] です)

この出力 P に「1年間の時間(8760時間)」を掛け算して年間電力量 [kW・h] を出し、最後に単位を [TW・h](テラワット時)に変換します。

選択肢5. 15

まずは、この地域全体に1年間でどれだけの体積の水が降るかを計算します。

・面積 S = 6500 km2 = 6,500,000,000 m2(65億 m2) ・年間降水量 R = 1100 mm = 1.1 m ・流出係数 = 1(降った雨がすべて川に流れる)

1年間に流れる総水量 V [m3] は: V = 面積 × 降水量 V = 6,500,000,000 × 1.1 V = 7,150,000,000 m3(71.5億 m3)

 

1年は 365日 × 24時間 × 3600秒 = 31,536,000秒 です。

先ほどの総水量 V を1年の秒数で割ると、毎秒流れる平均の流量 Q が出ます。

Q = V / 31,536,000 Q = 7,150,000,000 / 31,536,000 Q ≒ 226.72 m3/s

 

水力発電の公式に、流量 Q と平均海抜 H = 750 m を代入します。

P = 9.8 × Q × H P = 9.8 × 226.72 × 750 P ≒ 1,666,392 kW

 

年間電力量は、出力 P [kW] に1年の時間数 8760 時間(= 365 × 24)を掛けます。

W = P × 8760 W = 1,666,392 × 8760 W ≒ 14,597,593,920 kW・h

ここで単位を [TW・h] に変換します! ・1 TW・h(テラワット時) = 1,000,000,000 kW・h(10億 kW・h)

ですので、kW・h の値を 10億(1,000,000,000)で割ります。

W = 14,597,593,920 / 1,000,000,000 W ≒ 14.6 TW・h

 

計算結果は約 14.6 TW・h(約 15 TW・h)となるため、選択肢の中で最も近い値は15になります!

参考になった数2

02

正しい選択肢は「15」です。

この問題は、地域の面積、年間降水量、平均海抜から、理論的包蔵水力を求める計算問題です。

理論的包蔵水力とは、その地域に降った雨水が持つ位置エネルギーを、理論上すべて電気に変えた場合の電力量です。

今回は、年間の水量と水が落下する高さから電力量を計算します。

計算手順

<年間の降水量を求める>

まず、面積と年間降水量をm単位に変換します。

面積=6500km²=6.5×10⁹m²

年間降水量=1100mm=1.1m

年間の水量は、面積に降水量を掛けて求めます。

年間の水量=6.5×10⁹×1.1

=7.15×10⁹m³

流出係数は1なので、降った雨水がすべて利用できるものとして計算します。

<水の質量を求める>

水1m³の質量は約1000kgです。

したがって、

水の質量=7.15×10⁹×1000

=7.15×10¹²kg

となります。

<水が持つ位置エネルギーを求める>

水が持つ位置エネルギーは、次の式で求められます。

位置エネルギー=質量×重力加速度×高さ

重力加速度を9.8m/s²、平均海抜750mを落差として計算すると、

E=7.15×10¹²×9.8×750

=5.25525×10¹⁶J

となります。

<電力量をTW・hに変換する>

1W・h=3600J

1TW・h=10¹²W・h=3.6×10¹⁵J

なので、

電力量=5.25525×10¹⁶÷(3.6×10¹⁵)

≒14.6TW・h

したがって、最も近い値は15TW・hです。

選択肢5. 15

正しい選択肢です。

年間の水量は7.15×10⁹m³であり、これを質量に変換して位置エネルギーを求めると、

E=5.25525×10¹⁶J

となります。

これをTW・hに換算すると、

E≒14.6TW・h

となるため、15TW・hが最も近い値です。

まとめ

理論的包蔵水力は、年間の水量と落差から、水が持つ位置エネルギーを計算することで求められます。

・地域の面積は、6.5×10⁹m²です。

・年間降水量は、1.1mです。

・年間の水量は、7.15×10⁹m³です。

・平均海抜750mを落差として計算すると、位置エネルギーは5.25525×10¹⁶Jです。

・電力量に換算すると、約14.6TW・hとなります。

なお、理論的包蔵水力は、水のエネルギーをすべて電気に変えられると仮定した値です。

実際の発電では、水車や発電機の損失、利用できない水などがあるため、実際に発電できる電力量は理論値より小さくなります。

参考になった数0