バイオマス

昼
朝20 （年）
19

地熱

風力

太陽光

水力

18
1715

1614.6%131412.5%111210%

0500

1,000

1,500

109.5%

032
2040

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24（時）1975年7月31日

50

65
60

80

92
94
100

140

180

0120

73

165

144

1990年8月7日

100

178

160

2010年8月23日
2019年8月2日

150

4

5678

910 11 12

123（月）

1975年度

2011年度
2020年度
1995年度（億kWh）

200200（100万kWh）

1 年間の電気の使われ方の推移
図4
最大電力発生日における 1 日の電気の使われ方の推移
図3

は、夏場の暑さのため需要が予想発電が停止し、火力発電の燃料で要請が行われた。

電力の融通や、消費者への節電のる電力需要の増加の一方、太陽光実際に、1987 年 7 月 23 日昼にが実施された。また、2020 年は大きく変化しており、天候によっ内で初めて太陽光発電の出力抑制

時間によって、また季節によって。 強い寒波で大雪となり、暖房によても大きく変動する（図 3、図 4）たため、西日本の電力会社間でのある LNG が底をつく恐れが生じ需要（使用量）が供給（発電量）を上回ると周波数は低下する。
供給（発電量）が需要（使用量）を上回ると周波数は上昇する。

調整が困難になり始めたため、国出力調整で対応している。

夜

ベースロード電源（水力、原子力、地熱、石炭火力など）

火力発電（LNG・石油等）

焚き
抑制 増し
発電
出力

電力需要
18.1%
19.8% 再エネ発電比率

16.9%

16%
14.3%

10.9%
10.4%

2,000（億kWh）

発電電力量

電力の需要は、1 日のうちでも変動に対して火力発電などによる光導入量が多い九州エリアで、

2018 年 10 月、太陽光発電の出力考慮して推定し、主に火力発電のの需要の変動を季節や天候などを抑制

太陽光焚き増し

火力発電で出力調整電図 6 天候に発電が左右される太陽光のバックアップには火力発電が使われる
再生可能エネルギーの電源別発電電力量の推移
図5

供給（発電量）戸の大規模停電がおこった。

た供給が重要となり、現在は、日々も、電圧や周波数の数 % の変化が、とがある。また、停電にならずとることがあるため、電力の安定し（第一次石油ショック時）

1973年度0

大規模な停電が起こったりすること、電圧や周波数が変動したり、バランスが崩れ、供給不足になる電力の供給については、太陽

図2を超えて増加し、関東地区 280 万

1991年度（湾岸戦争時）（10.3）

2010年度（震災前）

電力発電量と消費量のバランス

2020年度（31.0）（23.8）（4.7）（73.2） （2.4） （23.1）（2.6）（17.2）（25.9）

3,790 （0.0）

4,000に蓄えることは今の技術ではでしかし、発電した電力を大規模電圧・周波数【気付きと感想】（39.0）（8.3）（27.8）（12.7）
石炭

6,000

7,630
LNG

（27.2）

（6.3）

（7.8）

（0.2） （30.8） （3.9）（12.0）

10,013（1.2）

8,000。
ギー資源を利用している（図 1）

図 3：電気事業連合会「FEPC INFOBASE」を基に作成 ※ 10 電力計、1975 年のみ 9 電力計。
図 4：資源エネルギー庁「令和 2 年度エネルギーに関する年次報告（エネルギー白書 2021）」
図 5：資源エネルギー庁（総合エネルギー統計）
図 6：資源エネルギー庁 エネルギー白書 2015（平成 26 年度年次報告）

陽光発電などのさまざまなエネル◆参考情報 & データ入手先◆関連単元名電気事業資源連合会・社会科地理「日本の地域的特色と地域区分」 ◎電気事業連合会 「電力事情について」エネルギー庁・社会科歴史「戦後日本の発展と国際社会」◎資源エネルギー庁
・社会科公民「持続可能な社会に向けて」
・スペシャルコンテンツ「2018 年、電力分野のデジタル化はどこまで進んでいる ?」など
・技術分野「エネルギー変換の技術」
・エネルギー白書（出所）
・家庭分野「消費生活・環境」
図 1：資源エネルギー庁「総合エネルギー統計」を基に作成 ※（ ）内はパーセント。

（8.7）⑤安定供給のために必要なことを、班の中で話し合わせ、発表させるとよいが、時間が無い場合は、調べ学習を宿題とする。その際、省エネの必要性についても考えさせる。
※現在完成していないが科学的には可能ではないかという希望的な技術もふくめて自由な発想で意見を述べさせる。

石油等⑤班での話し合いとクラス発表「開発されている技術、今後開発が期待される技術を各自で調べて、各班で話し合おう」●予想される技術：蓄電技術／燃料電池／スマートメーター／ ZEH ／発電、水力発電、原子力発電や太まとめ④火力など大規模発電所から大規模消費地への供給では、スケールが大きいため、個々の細かな変動はある程度緩和されるが、天気や時間により大きく変動する自然エネルギーの割合が大きくなると、そのままでは安定供給に悪い影響を与える。

https://www.enecho.meti.go.jp/about/kids/game/

この電力をまかなうため、火力

展 開2

学年

④安定供給のために必要な技術「近年、太陽光発電所が多くつくられているが、再生可能エネルギー自然エネルギーの割合を増やして安定供給するにはどのような技術が必要となるだろうか」※「電力バランスゲーム」資源エネルギー庁

10,064

開1 まとめ理科③【解説】電流が流れると手応えが重くなる＝消費電力量に対応するとエネルギーを、発電側で仕事として加えている。

原子力

抵抗

③実験のまとめ「気付きをまとめよう。」
・一定の電圧を保つのは大変だった。
・抵抗がつながると手応えが重くなって大変だった。
※時間の余裕があれば、電力バランスゲームをおこなう。

M

2,000組［実V

水力

展

需要側はこの端子に抵抗をいろいろとかえて接続する

10,000抵抗Mいる。

V

手回し発電機

需要側はこの端子に抵抗をいろいろとかえて接続する

電圧計

直流電圧計

よう回転を調節する

電圧計

4V になる抵抗

再生エネルギー等

手回し発電機※一人 2 分ずつ発電側を担い、交代して全員が発電側と需要側になるようにする。

ネルギー消費の約 27% となって発電側

手回し発電機本などで手元を隠すとよい

12,000

需要側統計）であり、電力消費は最終エする。

験］需要と供給のバランス②実験について◯使用する機器：手回し発電機、抵抗器（20 Ω程度のもの 2 個）、直流電圧計、コード◯指導上の留意点
実験では、発電する人、抵抗をつなぐ人と役割をつくり、全員がその役を担うようにする。また、抵抗がつながったときの手応えなどをしっかり、感じさせる。

図 1 日本の発電電力量の推移②●実験：需要と供給のバランス「需要と供給のバランスを体験しよう」
手回し発電機回す発電役と、抵抗を接続する需要役に分かれる。需要役
は、抵抗に接続したりつなぎ方を変えたりして回路に流れる電流を変化させるが、発電側は、常に 4V になるように手回し発電機を回す努力を

・電力供給の質として、電圧と周波数の安定性が重要であり、電力を大量に貯めることができないので需要にあわせた供給が必要となることを説明する。

（億kWh）①資料を利用して、・日本の電源構成の推移から再生エネルギーの利用が増加していることを説明する。

3年

本授業は、火力、水力、原子力、太陽光発電などの発電方法とその特性を学習した後に実施するものとして計画している。
①電力の需要と供給「資料を読んで、日本の電源構成の推移と電力の需要と供給について考えよう」※どのような課題があるだろうか。

展 開1❹省エネルギーに向けた取り組み

使用する教材・資料 / 指導上の留意点

日 本 の 総 発 電 量は、10,013 億kWh（2020年度 総合エネルギー

導 入❸多様なエネルギー源とその特徴

具体的な学習活動・内容。この電することになる（図 2）

電力の需要と供給に関する事物・現象に進んで関わり、安定供給に向けて必要となる科学技術について、それぞれの特性と関連させて科学的に探究しようとしている。

きないので、需要にあわせて発主体的に学習に取り組む態度【目 的】手回し発電機で需要にあわせた発電を体験しよう。
【方 法】下図の回路を組み、班の中で発電側と、需要側に分かれ、発電側は常に 4V になるように手回し発電機を回し、需要側は、発電機からの端子に、抵抗を 1 本、2 本（直列、並列）などにつなぎ替える。

電力の需要と供給の関係や、エネルギー資源の利用について、いろいろなデータを元に解釈し、表現することができる。

番

本時の評価規準

思考・判断・表現

名前

本時の目標

再生可能エネルギーの利用と安定供給について考えよう❷地球温暖化とエネルギー問題

電力の安定供給のためには、電力需要の季節や時間による変動に対応した発電が重要であり、時間的変動が激しい太陽光などの再生可能エネルギーだけで対応が難しいことを知り、これから必要となる技術や発電方法のエネルギーミックスについての考えを深める。
※本展開例は展開 1、2 を分けて 2 時間かけてもよい。

需要（消費量）

再生可能エネルギーの利用と電力の安定供給

揚水発電／コジェネレーション／超電導の送電網など

30

エネルギー資源

近年、ソーラーパネルを利用した太陽光発電が普及し始めている。
このような再生可能エネルギーは、今の段階で主力な発電となりうるだろうか。また、再生可能エネルギーを利用して安定供給するために、どのような技術が開発されているだろうか、また、どのような技術開発が期待されているだろうか。各自で調べ、班で話し合おう。

〜エネルギー〜

工業製品製造の品質に影響を与え

科学技術と人間

学習課題❶エネルギーの安定供給の確保

3

理科 3 学年