2024年度科目Ⅰエネルギー総合管理及び法規の問題の解答と解説です。
- 科目Ⅰ エネルギー総合管理及び法規
- 問題1 エネルギーの使用の合理化及び非化石エネルギーへの転換等に関する法律
- 問題2 エネルギー情勢・政策、エネルギー概論
- 問題3 エネルギー情勢・政策、エネルギー概論
- (1)工場等における非化石エネルギーへの転換に関する事業者の判断の基準
- (1)解説と解答
- (2)再生可能エネルギー
- (2)解説と解答
- (3)物体の熱
- (3)解説と解答
- (4)空気と水の特性
- (4)解説と解答
- (5)理論酸素量の計算
- (5)解説と解答
- (6)熱伝導率の計算
- (6)解説と解答
- (7)損失熱量の計算
- (7)解説と解答
- (8)熱量の計算
- (8)解説と解答
- (9)目標及び措置部分のその他エネルギーの使用の合理化に関する事項
- (9)解説と解答
- (10)基準部分(工場)
- (10)解説と解答
- (11)火力発電所 熱効率の計算
- (11)解説と解答
- (12)三相交流の計算
- (12)解説と解答
- (13)力率改善の計算
- (13)解説と解答
- (14)受電設備及び配電設備の問題
- (14)解説と解答
- (15)工場の平均電力の問題
- (15)解説と解答
- (16)三相誘導電動機の計算
- (16)解説と解答
- (17)基準部分(工場)
- (17)解説と解答
- (18)電気加熱
- (18)解説と解答
- (19)基準部分(工場)
- (19)解説と解答
科目Ⅰ エネルギー総合管理及び法規
一般財団法人 省エネルギーセンター
令和6年度(2024年度)エネルギー管理士 科目Ⅰ エネルギー総合管理及び法規
問題1 エネルギーの使用の合理化及び非化石エネルギーへの転換等に関する法律
(1)「法」の目的及び定義に関する事項
(1)解説と解答
1 エネルギーの使用の合理化及び非化石エネルギーへの転換等に関する法律
第一章 総則(定義)第2条の4非化石エネルギーから出題された問題です。
2 DRについての問題 DRとは需要制御のパターンによって、需要を減らす(抑制する)「下げDR」と、需要を増やす(創出する)「上げDR」の二つに区分されます。
電気需要の最適化には上げDRと下げDRの両方が重要です。
(1)カ 非化石燃料並びに非化石熱及び非化石電気 (2)ウ上げDR及び下げDRのいずれも
(2)1)「エネルギー管理統括者」及び「エネルギー管理企画推進者」に関する事項
(2)1)解説と解答
(エネルギー管理統括者) 第8条に関する問題です。
①エネルギー管理統括者は、特定事業者が行う事業の実施を統括管理する者をもつて充てなければならない ×
②エネルギー管理統括者の選任は、選任すべき事由が生じた日以後遅滞なく行わなければならない。〇
③エネルギー管理統括者は法律上「事業の実態を統括管理する者」をもって充てるとされており、事業経営の一環として、事業者全体の鳥瞰的なエネルギーを行い得る者 ×
④経営的視点を踏まえた取組の推進 中長期計画のとりまとめ 現場管理に係わる企画立案、実務の実施 〇
(3)オ ②と④
(2)2)「エネルギー管理統括者」及び「エネルギー管理企画推進者」に関する事項
(2)2)解説と解答
①特定事業者は、経済産業省令で定めるところにより、次に掲げる者のうちから、前条第一項に規定する業務(第十五条第二項の中長期的な計画の作成事務を除く。)に関し、エネルギー管理統括者を補佐する者(以下この条において「エネルギー管理企画推進者」という。)を選任しなければならない。〇
②エネルギー管理統括者を実務面から補佐×
③選任すべき事由が生じた日から6ヶ月以内に選任×
④エネルギー管理士又はエネルギー管理講習新規講習修了者〇
(4)ウ ①と④
(3)1)報告及び立入検査に関する事項
(3)1)解説と解答
(報告及び立入検査)第166条
①経済産業大臣は、政令で定めるところにより、工場等においてエネルギーを使用して事業を行う者に対し、その設置している工場等における業務の状況に関し報告させ、又はその職員に、工場等に立ち入り、エネルギーを消費する設備、帳簿、書類その他の物件を検査させることができる。×
②経済産業大臣は、政令で定めるところにより、特定事業者、特定連鎖化事業者、認定管理統括事業者又は管理関係事業者に対し、その設置している工場等における業務の状況に関し報告させ、又はその職員に、工場等に立ち入り、エネルギーを消費する設備、帳簿、書類その他の物件を検査させることができる。〇
③主務大臣は、政令で定めるところにより、特定事業者、特定連鎖化事業者、認定管理統括事業者、管理関係事業者又は第五十条第一項の認定を受けた者(特定事業者、特定連鎖化事業者、認定管理統括事業者及び管理関係事業者を除く。)に対し、その設置している工場等(特定連鎖化事業者にあつては、当該特定連鎖化事業者が行う連鎖化事業の加盟者が設置している当該連鎖化事業に係る工場等を含む。)における業務の状況に関し報告させ、又はその職員に、当該工場等に立ち入り、エネルギーを消費する設備、帳簿、書類その他の物件を検査させることができる。ただし、当該特定連鎖化事業者が行う連鎖化事業の加盟者が設置している当該連鎖化事業に係る工場等に立ち入る場合においては、あらかじめ、当該加盟者の承諾を得なければならない。×
(5)イ ②
(3)2)報告及び立入検査に関する事項
(3)2)解説と解答
(6)エ ①と②
(4)1)事業者のエネルギー使用量に関連する事項
(4)1)解説と解答
(定義)
第二条 この法律において「エネルギー」とは、化石燃料及び非化石燃料並びに熱(政令で定めるものを除く。以下同じ。)及び電気をいう。
4 この法律において「非化石エネルギー」とは、非化石燃料並びに化石燃料を熱源とする熱に代えて使用される熱(第五条第二項第二号ロ及びハにおいて「非化石熱」という。)及び化石燃料を熱源とする熱を変換して得られる動力を変換して得られる電気に代えて使用される電気(同号ニにおいて「非化石電気」という。)をいう。
太陽熱・地熱・温泉熱・雪氷熱については、常温と温度差が大きく、放置すると常温と一体化して利用価値が減っていくことに着目し、本法における「非化石エネルギー」となる。
①バイオマスの燃焼による熱〇
②太陽光発電による電気〇
③太陽熱で加熱された温水の熱〇
(7)キ ①と②と③
(4)2)ⅰⅱ事業者のエネルギー使用量に関連する事項
(4)2)解説と解答
ⅰ)「他人から供給された熱」の冷熱・温熱の一次エネルギー換算係数算出の方法
「他人から供給された熱」の一次エネルギー換算係数(冷熱) =「冷熱製造に係る原・燃料使用量の各エネルギーを一次エネルギー換算して合計した値」 / 「冷熱販売熱量」
「他人から供給された熱」の一次エネルギー換算係数(温熱) =「温熱製造に係る原・燃料使用量の各エネルギーを一次エネルギー換算して合計した値」 / 「温熱販売熱量」
ⅱ)熱量3.6GJとなるものは自家消費太陽光などの非化石燃料
熱量8.64GJ 改正省エネ法では、これを全電源平均係数に改め、2023年度は過去3ヵ年の平均値である8.64MJ/kWhを採用
①風力発電による自家使用の電気を3.6GJに換算〇
②太陽光発電による自家使用の電気を8.64GJに換算× 3.6GJ
③電気事業者からの買電を3.6GJに換算× 8.64GJ
(8)ウ ③ (9)ア ①
(5)エネルギーを使用する工場等における「法」の適用に関連する事項について
(5)解説と解答
第8条、第17条 エネルギー管理指定工場等の区分
エネルギー管理指定工場等の区分 | 原油換算エネルギー使用量 |
第一種エネルギー管理指定工場等 | 3000キロリットル |
第二種エネルギー管理指定工場等 | 1500キロリットル |
第3条 法第11条第1項 政令でエネルギー管理者の選任基準
1コークス製造業、電気供給業、ガス供給業又は熱供給業に属する第一種エネルギー管理指定工場等
10万キロリットル未満 | 1人 |
10万キロリットル以上 | 2人 |
2それ以外の第一種エネルギー管理指定工場等
2万キロリットル未満 | 1人 |
2万キロリットル以上5万キロリットル未満 | 2人 |
5万キロリットル以上10万キロリットル未満 | 3人 |
10万キロリットル以上 | 4人 |
鋳造工場12000kℓ 第一種エネルギー指定管理工場 エネルギー管理者1名
加工工場2300kℓ 第二種エネルギー指定管理工場 エネルギー管理員
(10)イ 第二種エネルギー指定管理工場 (11) エ エネルギー管理者1名
(12)キ エネルギー管理員
問題2 エネルギー情勢・政策、エネルギー概論
(1)国際単位系(SI)
(1)解説と解答
ジュールはある物をある力でその方向にある距離を動かしたときの仕事に相当するので単位は
問題文よりN×mで表せる。
質量1kgの物体に1m/s2の加速度を与えるのに必要な力が1N
N=kg×m/s2より
J=kg×m/s2×m =kg×m2/s2
エントロピー=J/K
クーロンC=A×s
問題文よりJ/s=V×A V=J/(s×A) =J/C
(1)ケ kg×m2/s2 (2)オ J/K (3)ア A×s (4)エ J/C
(2)二次電池
(2)解説と解答
5.0℃の氷1kgを水にするときには、333.6 kJ、水の比熱は4.18 kJ/kg
=333.6/4.18 =79.8倍
6.
電池の種類 | 正極 / 負極 | 電圧 | 特徴 | |
リチウムイオン電池 | リチウム遷移金属酸化物 / 黒鉛 | 3.7V | 電圧が高く、軽量コンパクト | ポータブル電子機器、ハイブリッドカー用途など |
ナトリウム硫黄電池 | 硫黄 / ナトリウム | 2V | 300℃程度の高温で動作する蓄電池。鉛蓄電池に比べ、1/3程度コンパクト。自己放電がなく、充放電効率が高い | 大規模電力貯蔵 |
ニッケル水素電池 | 水酸化Ni / 水素吸蔵合金 | 1.2V | ニッケル・カドミウム電池と同じ電圧で電気容量がおよそ2倍ある | ポータブル電子機器、ハイブリッドカー |
レドックスフロー電池 | バナジウムイオンの価数変化 | 1.15–1.55V | 重量エネルギー密度が低く、小型化には向かない | 大規模な電力貯蔵用設備 |
7.質量1kgでエネルギー密度が50W・h/kgの電気エネルギーを運動エネルギーに変換する。
電気エネルギー=1kg×50W・h/kg =50W・h =50×3600W・s
=180000J
180000=1×9.8×h h=18367 =1.8×10^4
位置エネルギーU=mgh m質量 g重力加速度 h高さ
(5)ウ 80 (6)エ ナトリウム硫黄電池 (A)1.8×10^4
(3)パリ協定
(3)解説と解答
パリ協定 長期目標
世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保ち、1.5℃に抑える努力をする
そのため、できるかぎり早く世界の温室効果ガス排出量をピークアウトし、21世紀後半には、温室効果ガス排出量と(森林などによる)吸収量のバランスをとる
Intergovernmental Panel on Climate Change、略称:IPCC 気候変動に関する政府間パネル
(7)ウ 産業革命以前 (8)キ 2℃より十分低く保ち、1.5℃ (9)エ 政府間パネル
問題3 エネルギー情勢・政策、エネルギー概論
(1)工場等における非化石エネルギーへの転換に関する事業者の判断の基準
(1)解説と解答
工場等判断基準 基準部分
Ⅰ-1全ての事業者が取り組むべき事項
1.取組方針の策定 2.管理体制の整備 3.責任者の配置等 4.資金・人材の確保 5.従業員への周知・教育 6.取組方針の遵守状況の確認等 7.取組方針の精査等 8.文書管理による状況把握 9.エネルギーの使用の合理化に資する取組に関する情報の開示
(1)ウ 管理体制の整備 (2)イ 精査・変更
(2)再生可能エネルギー
(2)解説と解答
P=1/2×Cp×ρ×S×v^3(W)
Cp風車の出力係数 ρ空気密度 S風車の回転面積 v風速
(3)ウ 3
(3)物体の熱
(3)解説と解答
圧力一定で加熱を行った時の定圧比熱Cp 容積一定の状態で加熱を行った時の定容比熱Cv
CpとCvの関係性 Cp-Cv=R 気体定数R
気体の膨張分の仕事が必要な分、定圧比熱Cpのほうが大きくなります。
なので定圧比熱Cpを定容比熱Cvで割ると1より大きくなる。
(4)イ 1より大きくなる
(4)空気と水の特性
(4)解説と解答
温度を上げると
水はサラサラになっていく
空気は粘り強くなっていく
(5)ア 空気
(5)理論酸素量の計算
(5)解説と解答
ブタンの完全燃焼の化学式
2C4H10+13O2→8CO2+10H2O 2C4H10は2mol分であるので1mol分に変換すると
13/2=6.5
(6)イ 6.5
(6)熱伝導率の計算
(6)解説と解答
熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt
比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))
400(W/㎡)=K(W/(m・K))×(660ー60)(℃)/0.3(m)
K=400/600×0.3 K=2/3×3/10 =6/30 =0.2
(7)ウ 0.2
(7)損失熱量の計算
(7)解説と解答
公式 熱損失量q=熱伝達率h×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)
熱伝達率h(W/(m・K))
q(W/㎡)=5(W/(㎡・K))×(90−30)(℃)
=5×60 =300
(8)イ 3.0
(8)熱量の計算
(8)解説と解答
熱量=質量×比エンタルピー
30℃から120℃での熱量を考えます。熱量は30℃と120℃の場合で変化します。
(503.8−125.8)×50=18900kJ
蒸発する為の熱量を考えます。100℃
=2202×50 =110100kJ
全て足します。
= 18900+110100
=129000(kJ) =1.29×10^5
(9)エ 1.3
(9)目標及び措置部分のその他エネルギーの使用の合理化に関する事項
(9)解説と解答
(10)ア 温度
(10)基準部分(工場)
(10)解説と解答
⑴ 空気調和設備、換気設備に関する事項
① 空気調和設備、換気設備の管理
ア.空気調和の管理は、空気調和を施す区画を限定し、ブラインドの管理等による負荷の軽減
及び区画の使用状況等に応じた設備の運転時間、室内温度、換気回数、湿度、外気の有効利
用等についての管理標準を設定して行うこと。なお、冷暖房温度については、政府の推奨する設定温度を勘案した管理標準とすること。
(11)ア 外気
(11)火力発電所 熱効率の計算
(11)解説と解答
出力P=天然ガスの高発熱量×平均熱効率(高発熱量ベース)η×1時間当たりの天然ガスの平均使用量×1/3600(時間から秒に変換)
平均使用量は単位時間あたりになっているので秒へ変換します。
240000=45000×η×50000/3600
η=0.38376 解答に桁を直すと38.4です。
(11)ウ 38.4
(12)三相交流の計算
(12)解説と解答
3相負荷に関する問題です。
スター結線 電圧 線間電圧=√3×相電圧 電流 線間電流=相電流
デルタ結線 電圧 線間電圧=相電圧 電流 線間電流=√3×相電流
以上より線間電圧は相電圧の√3倍
(13)イ √3
(13)力率改善の計算
(13)解説と解答
無効電力Q=√3×400×60×0.6 =24912(var)
力率を100%にするには無効電力を0にすればよいので24912(var)のコンデンサがあれば良い
有効電力P=√3×V×I×cosθ 無効電力Q=√3×V×I×sinθ
皮相電力S=√3×V×I (三相負荷なので√3×) 1=√(cos^2θ+sin^2θ)
皮相電力=√(有効電力^2+無効電力^2)
(14)エ 24.9
(14)受電設備及び配電設備の問題
(14)解説と解答
電力損失p=I^2×rより電流と抵抗の影響を受ける為、数値を抑える対策を考慮する。
ア 稼働台数の調整→電流、抵抗に与える影響はなし
イ 電圧不平衡の防止→電流の偏りはでるが影響はなし
ウ 配電電圧の適正化→電圧が低くなると電流が増加し影響が出る
(15)ウ 配電電圧の適正化
(15)工場の平均電力の問題
(15)解説と解答
最大需要電力を30分毎管理するので30分当たりの最大需要電力量を求める。
30分当たりの最大需要電力量=4000×0.5 =2000KW・h
30分当たりの最大需要電力量=15分間の電力使用量+残り15分間を平均電力量
2000KW・h=1100kW・h+残り15分間を平均電力量
残り15分間を平均電力量=900kW・h
この平均電力量は1時間当たりの平均電力量ですので15分間当たりの平均電力に換算します。
900×60/15=3600kW・hです
(16)ウ 3600
(16)三相誘導電動機の計算
(16)解説と解答
P=2×π×720/60×1000 =75.36(kW)
電動機の効率η=電動機出力電力/電動機入力電力
0.9=入力電力/75.36 =83.77(kW)
P=ω×T P電動機出力 ω回転角速度 T軸トルク
(17)イ 83.7
(17)基準部分(工場)
(17)解説と解答
運転管理
1不要時の停止
2稼働台数の調整、負荷の適正配分台数制御
3回転数の変更、配管変更、インペラーカット、回転数制御等により送水量、圧力の調整(吐出圧力、吸込圧力)
4電気設備毎に電圧、電流、周波数(インバータ制御を行っている場合)の調整
(18)ア 回転数の変更
(18)電気加熱
(18)解説と解答
電気加熱の問題です。
誘導加熱の原理 加熱用コイルに交流電流を流すと、コイル周囲に磁界が発生します。この磁界が金属に誘導電流を流し、金属内でジュール熱を生成して加熱します。
(19)ア ジュール熱
(19)基準部分(工場)
(19)解説と解答
照度(lx) | 場所 | 作業内容 |
1,500 | 制御室などの計器盤・制御盤 | 精密機械・電⼦部品の製造、印刷⼯場などでの極めて細かい視作業 |
750 | 設計室・製図室・事務室 | 繊維⼯業での選別・検査、印刷⼯場での植字・校正、化学⼯場での分析などでの細かい視作業 |
500 | 制御室・会議室 | ⼀般の製造⼯程などでの普通の視作業 |
200 | 電気室・空調機械室 | 粗な視作業 |
100 | 出⼊⼝・通路・作業を伴う倉庫 | ごく粗な視作業 |
(20)イ 500~1000
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