2025年度後期エネルギー変換工学

曜日・時限 水曜日３時限 期別 後期 週時間数 2
ナンバリング EU330324
開講学科等 工学部-環境科学科
教員名 光石　暁彦
光石　暁彦
職務履歴

https://research.osakac.ac.jp/index.php?%e5%85%89%e7%9f%b3%e3%80%80%e6%9a%81%e5%bd%a6

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目的

近年，化石燃料を使用する発電設備は，それに伴う炭酸ガスの排出によって地球温暖化を引き起こすとして大きな問題となっている。また，原子力発電は2011年3月の東北大震災で，その危険性が大きくクローズアップされた．本講義では，火力，水力，原子力などの従来の発電システムとともに，太陽電池や風力発電，燃料電池等の新しい発電方式を学び，効率的かつ持続可能で安全な新しい発電システムを開発し，実用化していくための知識の習得を目的とする．

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 A，C ガイダンス
エネルギーの種類とその変換／一次エネルギーと二次エネルギー／エネルギー，動力，電力の単位		 事前学修 シラバスを読んでくること。数学と力学について復習しておくこと。（2時間）
事後学修 授業中に説明した「ガイダンス（エネルギーの種類とその変換／一次エネルギーと二次エネルギー／エネルギー，動力，電力の単位）」の復習をしておく（2時間）
2 A，C 力学的エネルギー(1)
風力・水力のエネルギーの源／流体力学の基礎理論（流線と流管，流管の保存則，流れの中の物体に働く力）		 事前学修 前回の授業の内容「ガイダンス（エネルギーの種類とその変換／一次エネルギーと二次エネルギー／エネルギー，動力，電力の単位）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「力学的エネルギー(1)（風力・水力のエネルギーの源／流体力学の基礎理論（流線と流管，流管の保存則，流れの中の物体に働く力））」の復習をしておく（2時間）
3 A，C 力学的エネルギー(2)
風力発電：風車の種類／風車のエネルギー変換効率		 事前学修 前回の授業の内容「力学的エネルギー(1)（風力・水力のエネルギーの源／流体力学の基礎理論（流線と流管，流管の保存則，流れの中の物体に働く力））」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「力学的エネルギー(2)（風力発電：風車の種類／風車のエネルギー変換効率）」の復習をしておく（2時間）
4 A，C 力学的エネルギー(3)
風力発電：実際のウィンドファームの発電効率／出力制御		 事前学修 前回の授業の内容「力学的エネルギー(2)（風力発電：風車の種類／風車のエネルギー変換効率）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「力学的エネルギー(3)（風力発電：実際のウィンドファームの発電効率／出力制御）」の復習をしておく（2時間）
5 A，C 力学的エネルギー(4)
水力発電：水車の分類／管路型水車の分類有効落差／最終効率		 事前学修 前回の授業の内容「力学的エネルギー(3)（風力発電：実際のウィンドファームの発電効率／出力制御）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「力学的エネルギー(4)（水力発電：水車の分類／管路型水車の分類有効落差／最終効率）」の復習をしておく（2時間）
6 A，C 光エネルギー(1)
太陽光発電：太陽光のパワー／太陽光のスペクトル／太陽光発電の原理		 事前学修 前回の授業の内容「力学的エネルギー(4)（水力発電：水車の分類／管路型水車の分類有効落差／最終効率）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「光エネルギー(1)（太陽光発電：太陽光のパワー／太陽光のスペクトル／太陽光発電の原理）」の復習をしておく（2時間）
7 A，C 光エネルギー(2)
太陽光発電：n型・p型半導体／ソーラーパネルの種類／太陽光発電の効率		 事前学修 前回の授業の内容「光エネルギー(1)（太陽光発電：太陽光のパワー／太陽光のスペクトル／太陽光発電の原理）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「光エネルギー(2)（太陽光発電：n型・p型半導体／ソーラーパネルの種類／太陽光発電の効率）」の復習をしておく（2時間）
8 A，C 化学エネルギー(1)
燃料電池：動作原理／種類／理論発電効率		 事前学修 前回の授業の内容「光エネルギー(2)（太陽光発電：n型・p型半導体／ソーラーパネルの種類／太陽光発電の効率）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「化学エネルギー(1)（燃料電池：動作原理／種類／理論発電効率）」の復習をしておく（2時間）
9 A，C 化学エネルギー(2)
燃料電池：電圧／製品の構造／損失要因／水素製造法と環境負荷		 事前学修 前回の授業の内容「化学エネルギー(1)（燃料電池：動作原理／種類／理論発電効率）」の復習をしておく（2時間）
事後学修 授業中に説明した「化学エネルギー(2)（燃料電池：電圧／製品の構造／損失要因／水素製造法と環境負荷）」の復習をしておく（2時間）
10 A，C 熱エネルギー(1)
エネルギー源／熱力学の復習（理想気体の状態方程式／熱力学の第一法則）		 事前学修 前回の授業の内容「化学エネルギー(2)（燃料電池：電圧／製品の構造／損失要因／水素製造法と環境負荷）」の復習をしておく（3時間）
事後学修 授業中に説明した「熱エネルギー(1)（エネルギー源／熱力学の復習（理想気体の状態方程式／熱力学の第一法則））」の復習をしておく（3時間）
11 A，C 熱エネルギー(2)
熱力学の復習（モル比熱／熱機関／p-V線図／状態変化）		 事前学修 前回の授業の内容「熱エネルギー(1)（エネルギー源／熱力学の復習（理想気体の状態方程式／熱力学の第一法則））」の復習をしておく（3時間）
事後学修 授業中に説明した「熱エネルギー(2)（熱力学の復習（モル比熱／熱機関／p-V線図／状態変化））」の復習をしておく（3時間）
12 A，C 熱エネルギー(3)
ガソリンエンジン／オットーサイクルの理論熱効率／ガスタービンエンジン／ブレイトンサイクルの理論熱効率		 事前学修 前回の授業の内容「熱エネルギー(2)（熱力学の復習（モル比熱／熱機関／p-V線図／状態変化））」の復習をしておく（3時間）
事後学修 授業中に説明した「熱エネルギー(3)（ガソリンエンジン／オットーサイクルの理論熱効率／ガスタービンエンジン／ブレイトンサイクルの理論熱効率）」の復習をしておく（3時間）
13 A，C 熱エネルギー(4)
蒸気タービン／ランキンサイクルの理論熱効率		 事前学修 前回の授業の内容「熱エネルギー(3)（ガソリンエンジン／オットーサイクルの理論熱効率／ガスタービンエンジン／ブレイトンサイクルの理論熱効率）」の復習をしておく（3時間）
事後学修 授業中に説明した「熱エネルギー(4)（蒸気タービン／ランキンサイクルの理論熱効率）」の復習をしておく（3時間）

授業形式記号

  • A:一斉授業（通常の講義）
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク（ディスカッション・ディベートを含む）
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業　連携型学習
  • I:その他

到達目標

当学科のディプロマポリシーに定めた次の能力を獲得すること．
(1)知識・理解
住環境から食環境までの広範囲な知識を有し，身の回りの生活や地球環境の改善に適切に応用する能力を備えている。【DP-U-1-1】
具体的には，
１．基本的な化学エネルギー，原子力エネルギー，熱エネルギー，力学エネルギー等のエネルギー間の変換プロセスを理解し，応用できる。
２．基本的な水力発電，火力発電，原子力発電など，従来の各発電方式の原理と設備が理解し，応用できる。
３．基本的な太陽光発電，風力発電などの再生可能エネルギーによる発電の原理が理解し，応用できる。
４．基本的な新エネルギーによる発電と従来の発電方式の根本的な違いと，それに対応した技術を理解し，応用できる。

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 60% 50% 50% 100%
小テスト、小論文 40% 50% 50% 100%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 0%
授業での姿勢（ノート、質疑など） 0%
作品、パフォーマンス（実技、実演） 0%
その他1(具体的に： 0%
その他2(具体的に： 0%
100% 50% 50% 0% 0% 0% 100%

教科書・参考書

１．教科書：特に指定しません（自作の資料をMoodleにアップします）
２．参考書：
（１）平田哲夫，田中誠他：図解エネルギー工学，森北出版
（２）関井康雄，脇本隆之：改訂新版エネルギー工学，電気書院（2012）
（３）化学工学会SCE・Net編：図解新エネルギーのすべて，丸善出版
（４）藤井照重他：環境に優しい新エネルギーの基礎，森北出版
（５）西嶋喜代人，末廣純也：電気エネルギー工学概論，朝倉書店
（６）吉川榮和，垣本直人，八尾健：電気学会大学講座発電工学，電気学会

オフィスアワー

（１）日時：火曜２限（学内外の用務のために教員が不在の可能性もありますので，事前に電子メール（mituisi@oecu.jp）等で確認して下さい）
（２）場所：A号館３階教員室09

その他

講義には，教科書のほかに関数電卓を毎回持参して下さい．
小テストの模範解答は，次週の講義で解説しMoodleにもアップします．

実務経験のある教員による授業科目

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