エネルギー変換

科目基礎情報

学校	高知工業高等専門学校	開講年度	令和08年度 (2026年度)
授業科目	エネルギー変換
科目番号	N5013	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	SD エネルギー・環境コース	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	【前期】講義内容をスライドにして，Google Crassroomにアップする。 参考書：佐野・杉山・永橋「基礎から学ぶ工業熱力学」（コロナ社），平田・田中・熊野・羽田「エネルギー工学」（森北出版）、佐野・杉山・永橋「基礎から学ぶ工業熱力学」（コロナ社），文部科学省科学技術政策研究所・科学技術動向研究センター「図解 水素エネルギーの最前線」（工業調査会） 【後期】プリント配布
担当教員	竹島 敬志,吉田 正伸

到達目標

１．燃料から熱エネルギーを取り出す過程が説明できる。
２．熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムや効率が説明できる。
３．水素エネルギーの性質を理解し、その利用方法などを説明できる。
４．電気化学と化学エネルギーの特徴を説明できる。
５．化学電池の構造と特徴を説明できる。
６．電源システムと送配電システムの仕組みを説明できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	燃料から熱エネルギーを取り出す過程が説明できるとともに、理論空気量や燃焼ガスの組成、および発熱量と理論燃焼温度を求めることができる。	燃料から熱エネルギーを取り出す過程が説明できる。	燃料から熱エネルギーを取り出す過程が説明できない。
評価項目2	熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムや効率が説明できるとともに、火力発電と原子力発電の熱効率を求めることができる。	熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムや効率が説明できる。	熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムや効率が説明できない。
評価項目3	水素エネルギーの性質を理解し、その利用方法などを説明できるともに、水素エネルギーの課題についても説明できる。	水素エネルギーの性質を理解し、その利用方法などを説明できる。	等速円運動する物体の向心力，遠心力の意味の理解と計算ができない。
評価項目4	電気化学と化学エネルギーの特徴を具体的な例を用いて説明できる。	電気化学と化学エネルギーの特徴を説明できる。	電気化学と化学エネルギーの特徴を具体的な例を用いて説明できない。
評価項目5	化学電池の構造を説明でき，化学反応式を用いてその特徴を説明できる。	化学電池の構造と特徴を説明できる。	化学電池の構造を説明でき，化学反応式を用いてその特徴を説明でない
評価項目6	電源システムと送配電システムの仕組みを具体的な構成を使って説明できる。	電源システムと送配電システムの仕組みを説明できる。	電源システムと送配電システムの仕組みを具体的な構成を使って説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (C) （専門領域の知識・技術を習得し，地域社会に貢献できる）

教育方法等

概要:

【前期】燃料から熱エネルギーを取り出す過程を含めて、特に機械工学や化学工学の分野で扱われる、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムや効率を学ぶ。また、水素エネルギーの可能性と利用方法についても学ぶ。
【後期】近年，再生可能エネルギーの利用拡大や，災害時に電力供給が停止した際の非常用電源の必要性に伴い，蓄電池の需要拡大や安全な電源システムに対するニーズが高まっている。本講義では，主たる蓄電デバイスである化学電池の仕組みを理解するため，電気化学の基礎から応用までを学ぶとともに，既存の電力システムの構成と電力の安定供給，および次世代の電力システムについてその特徴を学び，地球環境問題の面からも有効的な電気エネルギーおよび化学エネルギーの取り扱い方を考慮できる技術者になるための知識を養う。

授業の進め方・方法:

【前期】講義資料をベースに各項目ごとの解説で基本事項を理解してもらい、課題（演習問題）により理解度をチェックし、理解の促進を図る。講義資料は授業前にGoogleClassroomにアップする。事前学習に利用すること。
【後期】教科書は使用せず，週ごとに授業内容に沿ったスライドおよびプリントを使用して講義を行う。また必要に応じて授業内容に沿った調査事項や課題解決のためのグループワークとグループ発表を行う場合がある。パソコンを使用する場合は事前に連絡をする。

注意点:

【成績評価の基準・方法】
【前期】試験の成績を70%，平素の学習状況（課題・レポートを含む）を30%の割合で総合的に評価する。試験の成績は定期試験で評価する。評価は中間と期末の平均とする。
【後期】試験の成績を70%，平素の学習状況等（課題）を30%の割合で総合的に評価する。後学期中間の成績評価は前学期中間と前学期末および後学期中間の各期間の評価の平均とする。学年の評価は前学期中間，前学期末，後学期中間および学年末の各期間の評価の平均とする。技術者が身につけるべき専門基礎として，上記の到達目標に対する達成度を試験等において評価する。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	火力発電：燃焼の基本概念、燃料の特性を学ぶ。	燃焼の基本概念や燃料の特性を説明できる。
		2週	火力発電：燃焼の基礎式、発熱量の求め方について学ぶ。	燃焼の基礎式を利用して発熱量を与える式を導くことができる。
		3週	火力発電：理論酸素量と理論空気量の求め方について学ぶ。	燃料の組成が与えられれば、理論酸素量、理論空気量を求めることができる。
		4週	火力発電：火力発電のサイクルについて学ぶ。	燃料の組成が与えられれば、燃焼ガスの組成および理論燃焼温度を求めることができる。
		5週	火力発電：空気過剰率や理論燃焼温度の求め方について学ぶ。	燃焼ガスの組成が与えられれば、理論燃焼ガスの温度を求めることができる。
		6週	火力発電：火力発電のサイクルについて学ぶ。	火力発電のシステムで用いられるボイラや蒸気タービンの構造、特徴を説明できる。
		7週	火力発電：火力発電のサイクルについて学ぶ。	火力発電のシステムで用いられる蒸気タービンの構造、特徴を説明できる。
		8週	前学期中間試験
	2ndQ
		9週	熱交換器：伝熱工学の基礎について学ぶ。	熱の伝わり方の三つのメカニズム（熱伝導、熱伝達、熱放射）について説明できる。
		10週	熱交換器：熱抵抗と熱通過率、熱交換器について学ぶ。	対流を伴う定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱通過率を計算でき、また熱交換器の種類や特性が説明でき、熱交換器の性能を計算できる。
		11週	原子力発電：核分裂および核融合よる熱エネルギー発生のしくみについて学ぶ。	原子力発電におけるエネルギー発生のしくみや発電の方法や基本的なサイクルを説明できる。
		12週	原子力発電：原子力発電のサイクルについて学ぶ。	原子炉の基本的な構造や原子炉の種類を説明できる。
		13週	水素エネルギー：水素と水素エネルギーについて学ぶ。	水素の基礎、水素利用の歴史、水素エネルギーの概要、水素エネルギー導入の意義について説明できる。
		14週	水素エネルギー：水素内燃機関について学ぶ。	水素を燃料とした内燃機関の特徴を説明できる。
		15週	水素エネルギー：水素の製造について学ぶ。	水素製造のポイントと製造法の分類を説明できる。
		16週
後期
	3rdQ
		1週	電気化学の基礎について学ぶ（1）	電気化学とは何かを理解し，その応用例を説明できる。
		2週	電気化学の基礎について学ぶ（2）	溶液の電気伝導について説明できる。
		3週	電気化学の基礎について学ぶ（3）	イオンの熱力学的な諸性質について説明できる。
		4週	化学電池について学ぶ（1）	化学電池の構造と原理について説明できる。
		5週	化学電池について学ぶ（2）	化学電池の特徴と性能について説明できる。
		6週	リチウムイオン電池について学ぶ	リチウムイオン電池の構造と特徴について説明できる。
		7週	リチウムイオン電池の製造工程ついて学ぶ	リチウムイオン電池の製造工程を説明できる。
		8週	後学期中間試験
	4thQ
		9週	燃料電池について学ぶ	燃料電池の構造と発電原理および水素利用について説明できる。
		10週	核エネルギーについて学ぶ	核分裂反応とエネルギーを説明できる。
		11週	再生可能エネルギーについて学ぶ（1）	太陽光発電の特徴を説明できる。
		12週	再生可能エネルギーについて学ぶ（2）	風力発電，バイオマス発電と地熱発電の特徴を説明できる。
		13週	電気エネルギーの貯蔵について学ぶ	電気エネルギーの貯蔵方法について説明できる。
		14週	電源システムと電力の安定供給について学ぶ	電源システムと電力の安定供給について説明できる。
		15週	分散型電源システムについて学ぶ	分散型電源システムとマイクログリッドについて説明できる
		16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル	授業週
専門的能力	分野別の専門工学	電気・電子系分野	電力	半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。	3	後15
				電力システムの構成およびその構成要素について説明できる。	3	後14,後15
				電力品質の定義およびその維持に必要な手段について知っている。	3	後14,後15
				電力システムの経済的運用について説明できる。	3	後14,後15
				火力発電の原理について理解し、火力発電の主要設備を説明できる。	3	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,後11
				原子力発電の原理について理解し、原子力発電の主要設備を説明できる。	3	前9,前10,後9
				その他の新エネルギー・再生可能エネルギーを用いた発電の概要を説明できる。	3	前11,前12,前13,前14,前15,後10,後11,後12,後13
				電気エネルギーの発生・輸送・利用と環境問題との関わりについて説明できる。	4	後14,後15

評価割合

	試験	発表	課題	合計
総合評価割合	70	0	30	100
基礎的能力	10	0	0	10
専門的能力	40	0	15	55
分野横断的能力	20	0	15	35