なぜ高電圧で送電するの？電気を送るときのムダを減らすには

住宅地や山の中で、送電鉄塔や送電線を見かける機会があると思います。

住宅地にある送電鉄塔と、山の中にある鉄塔を比べると、大きさが違いますね。

また、電柱は送電鉄塔よりも、さらに小さいですね。

この大きさの違いは、主にどんな理由によるものでしょうか？

答えのひとつとして「電圧の大きさ」があげられます。

電圧が大きいほど、地面からの距離を確保する必要があります。

すると必然的に、電圧が大きい鉄塔は、高さが高くて大きいものを使用することになります。

一般に、山の中を通る送電線のほうが、市街地を通る送電線よりも電圧が大きい傾向があります。

ただし、市街地の送電線のほうが電圧が小さいとはいっても、66,000V（ボルト）などです。

一方で、家庭にあるコンセントの電圧はどれくらいでしょうか？

家庭用コンセントの電圧は、ほとんどが100Vや200Vです。

全然ちがいますね。

火力発電所などで発電した電気を家庭まで届けるためには、たとえば500,000V（50万ボルト）など非常に大きい電圧で送電しています。

それではなぜ、最初から100Vや200Vで送電しないのでしょうか？

発電所から家庭まで、ずっと100Vや200Vで送電することができれば、500kV（50万ボルト）などの高電圧よりも安全に送電できそうですよね。

高電圧で送電する理由のひとつは、電力損失（電力を送るときのムダ）を小さくするためです。

どういうことなのか、以下に説明します。

電圧が大きければ電流は小さくていい

電気回路の基本的な式として、電力は電圧と電流の積（かけ算）で表されます。

すなわち、電力＝電圧×電流です。

この式から、同じ電力を送ると仮定した場合に次のことが言えます。

もうひとつ基本的な式として、電力の損失は次の式で表されます。

電力損失＝電流×電流×電線の電気抵抗

「電線って電気抵抗があるの？」と思うかもしれません。電線は電気を送るためのものですから、大きな抵抗があっては困りますね。

ただ、発電所から家庭まで電気を送るとなると、かなり長距離となります。

短距離では抵抗が小さい電線であっても、長くなるほど、抵抗は大きくなってしまうのです。

電力損失の式に話を戻すと、電流が2回掛け算されていますね。

2回掛け算される電流の大きさは、電力損失に大きく影響してきます。

具体的には、電流が2倍になると、電力損失は4倍になることを表します。

電流が3倍だと電力損失は9倍です。

電流の増加に対して、電力損失はさらに大きく増加してしまいますね。

反対に、電流が半分になると電力損失は4分の1、電流が3分の1になると電力損失は9分の1です。

電流が減少すると、電力損失はさらに大きく減少します。

以上の2つの式から、次のことがわかります。

すなわち、電圧を大きくするほど電力損失(電気を送るときのムダ)を減らすことができるのです。

これが、わざわざ500,000V（50万ボルト）などの高電圧を使用して送電する理由のひとつです。

本記事では、電気回路の基本的な式から、「なぜ高電圧で送電するのか」という身近な疑問を解決してみました。