【中学受験社会】資源 エネルギーと環境を図解で総まとめ—発電の種類 輸入先 公害 環境問題｜武蔵野個別指導塾

発電の仕組みと資源の輸入先を整理し、割合を読む例題、四大公害病の比較、環境問題の原因と対策を結ぶ図で、理由を説明する力を育てます。

よくあるのは、冬期講習の初日の教室で、発電方法を答える問題にはすぐ丸がついたのに、「日本が発電方法を組み合わせる理由を書きましょう」という問いの前で、鉛筆が止まるという場面です。「太陽光は環境によい」「火力は燃料を使う」と一つずつは言えても、二つをつないで説明する言葉が見つからないのです。

資源・エネルギーと環境の単元では、名前を覚えるだけでなく、電気をつくるまでの流れと、その途中で生じる課題をたどります。暖房で教室が暖かくなるまでにも、資源を手に入れること、発電すること、電気を運ぶことが必要です。便利な暮らしを支える仕組みを調べると、輸入や公害、地球環境問題が別々の話ではなくなります。

まず「何を使い、どう電気に変えるか」を整理し、次に資料の割合を読みます。最後に、環境問題について原因と対策を結びつけます。保護者の方も、お子さまに用語を続けて尋ねる前に、「なぜそうなるのか」を一緒に一段ずつ確かめてみてください。

この単元で身につけること

• 資源とエネルギーを区別します。石油や石炭は資源であり、それらから熱や電気を得て、生活や生産に使います。発電だけが資源の使い道ではない点も押さえます。
• 発電方法を仕組みで説明します。火力・水力・原子力・太陽光・風力などについて、利用するものと長所、注意する点を一組にします。
• 割合と量を分けて読みます。発電量に占める割合は、全体を100とした内訳です。割合が下がっても、量まで減ったとは限りません。
• 資源の輸入先と安定供給を結びつけます。国名を覚えるだけでなく、一つの地域に頼ることや長い輸送経路にどのような課題があるかを考えます。
• 四大公害病を場所・原因物質・被害の経路で整理します。病名の似ている水俣病と新潟水俣病は、共通点と場所の違いを分けて覚えます。
• 地球環境問題に合う対策を選びます。温暖化、酸性雨、オゾン層の破壊などをひとまとめにせず、何が原因で、何を減らす対策なのかを説明します。

小学校で学ぶ電気や水の利用、地理で学ぶ工業と貿易が土台になります。地図上の国や川を、資源の流れや汚染の広がりと結びつけることで、場所の知識が理由の説明に使えるようになります。

基本の考え方

資源はどこから来て、何に使われるか

資源とは、人の生活や産業に役立つ自然のものです。石油・石炭・天然ガスは、遠い過去の生物に由来する化石燃料です。長い時間をかけてできるため、使った分が人の生活と同じ速さで補われるわけではありません。石油は燃料になるほか、プラスチックなどをつくる原料にもなります。石炭も発電用だけでなく、製鉄などに使われます。

日本は、石油・石炭・天然ガスの多くを海外から輸入しています。原油の主な輸入先としてサウジアラビアやアラブ首長国連邦などの中東諸国を押さえます。石炭ではオーストラリアやインドネシア、液化天然ガスではオーストラリアやマレーシアなどが代表的です。これは国名を順位どおりに固定するための一覧ではありません。輸入先の順位や割合は年で変わるため、近年の統計で確かめることが必要です。

天然ガスを冷やして液体にしたものを液化天然ガスといい、LNGと表します。液体にすると体積が小さくなるため、船で大量に運びやすくなります。LNGを石油の別名だと思わないようにします。また、地下から取り出したままの石油が原油です。原油を精製して得るガソリンなどと、原油そのものを区別してください。

図1のように、電気を使う場面から資源の調達までを逆向きにもたどると、輸入の問題が暮らしにつながります。燃料の到着が遅れることや価格が上がることは、電気をつくる側にも影響します。この図は化石燃料を使う火力発電の流れであり、すべての発電が輸入燃料から始まるという意味ではありません。

供給を安定させる工夫には、輸入先を分けること、石油などを備蓄すること、エネルギーを無駄なく使うことがあります。備蓄は、必要なときに使えるように蓄えておくことです。国内で利用できる再生可能エネルギーを活用することも、輸入燃料への依存を抑える方法につながります。ただし、どの方法にも設備や費用などの条件があるため、一つの工夫だけで解決すると考えないようにします。

発電方法は長所と課題を一組にする

火力発電は、石炭・石油・天然ガスなどの燃料を燃やして得る熱を利用します。多くの方式では、その熱で蒸気をつくり、タービンという羽根車を回して発電機を動かします。ガスの力でタービンを回す方式もあります。発電量を調整できる設備がある一方、化石燃料を燃やすと二酸化炭素が出ます。燃料を買い続ける必要があることも課題です。

水力発電は、水が高いところから低いところへ流れる力を利用します。山地が多く、川の流れが急な日本の地形と結びつけて覚えます。ただし、水力発電所をつくるには、地形や水量などの条件が必要です。ダムの建設によって周囲の自然や人の生活に影響が及ぶこともあります。「燃料を燃やさない」ことと「環境への影響が何もない」ことは同じではありません。

原子力発電は、ウランなどの核分裂で生じる熱を利用します。蒸気でタービンを回す部分は、火力発電と似ていますが、熱を得る方法が違います。発電時に燃料を燃やして二酸化炭素を出す方式ではありません。一方で、事故を防ぐ安全対策や、使用済み燃料、放射性廃棄物の管理が課題になります。「原子力は化石燃料を燃やす」という説明は誤りです。

太陽光発電は太陽の光を電気に変え、風力発電は風の力で風車を回します。水力、太陽光、風力、地熱、バイオマスなどは再生可能エネルギーとして学びます。地熱は地球内部の熱を利用し、バイオマスは木材などの生物に由来する資源を利用します。石炭も昔の生物に由来しますが、短い期間に再び得られる資源ではないため、バイオマスと同じ分類にはしません。

太陽光は夜間に発電できず、雲の量などによっても発電量が変わります。風力も風の強さによって発電量が変わります。そこで、ほかの電源との組み合わせ、電気を蓄える設備、地域間で電気を融通する仕組みなどが必要になります。再生可能エネルギーをすべて「天気だけで決まる」とするのも不正確です。地熱などは太陽光とは異なる条件で働くため、発電方法ごとに考えます。

公害と地球環境問題を原因から整理する

公害は、事業活動などの人の活動によって、健康や生活環境に被害が生じる問題です。工業の発達とともに、工場などから出る物質による水質汚濁や大気汚染が深刻になりました。四大公害病は、病名だけを唱えるよりも、下の表を横に読んで整理する方が、資料問題につながります。

水俣病と新潟水俣病では、手足の感覚や動きなどにかかわる神経が損なわれます。イタイイタイ病は腎臓や骨に被害を及ぼし、四日市ぜんそくは呼吸器の病気です。名前の暗記で終わらせず、水や空気の汚れが人の健康に結びついたことを押さえます。排水・排煙を処理する設備、排出の規制、継続的な監視、被害を受けた人への救済は、それぞれ役割が違います。

地球温暖化は、二酸化炭素などの温室効果ガスが増えることによって、地球全体の気温が長期的に上がる問題です。温室効果そのものは地球を暖かく保つ働きですが、人の活動による温室効果ガスの増加が問題になります。省エネルギーや、化石燃料への依存を減らす取り組みは、排出を抑える方向の対策です。

酸性雨では、硫黄酸化物や窒素酸化物が大気中で変化し、酸性の強い雨などとして降ることが問題になります。森林や湖、建物などに影響が及びます。オゾン層の破壊は、フロン類などによって、有害な紫外線を吸収する層が損なわれる問題です。温暖化とオゾン層の破壊は、どちらも大気に関係しますが、仕組みは同じではありません。

森林の減少や砂漠化も押さえたい問題です。森林の過度な伐採は生物のすみかを失わせ、土が流れ出やすくなることにもつながります。砂漠化は乾燥した地域などで土地が劣化することで、単に砂漠の砂が広がることだけを指しません。過放牧や過度な耕作などもかかわります。対策を答えるときは、植林、土地の使い方の見直し、排出の削減などから、原因に合うものを選びます。

例題で解き方を確かめる

例題1　発電の仕組みから名前を選ぶ

次の説明に当てはまる発電方法を答えましょう。「水が高いところから低いところへ流れる力を使い、水車を回して発電する。」また、この発電所の立地に関係する自然条件を二つ挙げましょう。

1. 電気を生み出す力に線を引きます。「水が流れる力」が中心なので、燃料を燃やして得る熱とは区別できます。
2. 発電方法を決めます。水車を回すのは水力発電です。水が出てくる説明でも、「蒸気をつくる」のであれば別の仕組みなので、動詞まで読みます。
3. 発電に必要な条件へ戻ります。水の落差と利用できる水量が関係するため、地形と水量を答えに入れます。

「山があるから」とだけ書くと、山と発電がどう結びつくかが省かれます。「水の落差が得られる地形」とすれば、自然条件と仕組みがつながります。また、急な川ならどこでも建設できるという意味ではなく、土地利用や環境への影響なども考える必要があります。

答え：水力発電。自然条件は、水の落差が得られる地形と、利用できる水量です。

例題2　発電割合の帯グラフを読む

図2は、ある地域の発電を考えるための練習用資料です。日本の実際の発電割合を示すものではありません。発電を「火力・原子力・再生可能エネルギー」の三つに分け、水力は再生可能エネルギーに含めます。A年の総発電量は100億kWh、B年は120億kWhです。kWhは電力量の単位です。B年の再生可能エネルギーの割合と発電量、A年とB年の火力の発電量を求めましょう。

図2のように、帯グラフは帯全体を100%として比べます。A年は火力60%、原子力20%、再生可能エネルギー20%です。B年は火力50%、原子力20%で、残りが再生可能エネルギーです。帯の長さは両年とも同じでも、総発電量まで同じとは限りません。

1. 何を100%とするかを確認します。ここではそれぞれの年の総発電量であり、発電所の数や設備の能力ではありません。
2. B年の残りを求めます。100 − 50 − 20 ＝ 30なので、再生可能エネルギーは30%です。内訳の合計が100%になるかも確かめます。
3. 割合を量に直します。B年の再生可能エネルギーは120 × 30 ÷ 100 ＝ 36で、36億kWhです。基準にするのはB年の120億kWhです。
4. 火力をそれぞれ計算します。A年は100 × 60 ÷ 100 ＝ 60、B年は120 × 50 ÷ 100 ＝ 60です。割合は下がっても量は同じだとわかります。

火力の割合は60%から50%へ、10ポイント下がっています。「10%減った」と書くと、もとの値を基準にした減少率との区別がつきません。割合そのものの差を表すときには、ポイントという言い方を使います。この問題で「火力の発電量も減った」と答えるのは、全体の量を見落とした読み取りです。

答え：B年の再生可能エネルギーは30%・36億kWh、火力はA年・B年ともに60億kWhです。

例題3　川の名前と原因物質を結ぶ

「富山県の神通川流域で、鉱山から出たカドミウムによる汚染が健康被害につながった」とあります。公害病の名前を答え、四日市ぜんそくとの違いを汚染の経路に注目して説明しましょう。

1. 場所と原因物質を抜き出します。「富山県・神通川・カドミウム」の組が手がかりです。病名の響きで決めると、川の名前を取り違えやすくなります。
2. 組に対応する病名を選びます。この組はイタイイタイ病です。メチル水銀による水俣病とは原因物質が異なります。
3. 比べる観点をそろえます。一方の症状と他方の県名を並べるのではなく、両方とも「何が汚れ、どう体に影響したか」で説明します。

イタイイタイ病では、川や農地の汚染が米や水などを通じて人に影響しました。四日市ぜんそくでは、硫黄酸化物などによる大気汚染が呼吸器に影響しました。「水」と「空気」を対にすると、違いが明確になります。ただし、水俣病を「汚れた水を飲んだだけで起こった病気」と覚えるのは誤りで、魚介類を通じた経路が重要です。

答え：イタイイタイ病。川や農地の汚染が米や水などを通じて影響したのに対し、四日市ぜんそくは大気汚染が呼吸器に影響しました。

例題4　太陽光だけに頼れない理由を書く

ある地域が、化石燃料を使う発電を減らすために太陽光発電を増やすことを考えています。「太陽光発電だけに頼らず、ほかの電源や蓄電設備も組み合わせる理由」を説明しましょう。

1. 問いの中心を確認します。太陽光発電を増やす利点ではなく、組み合わせが必要な理由が問われています。二酸化炭素という言葉だけでは答えになりません。
2. 発電する条件を思い出します。太陽光には日光が必要で、夜間は発電できず、天気によっても発電量が変わります。
3. 電気を使う側の条件を加えます。家庭や工場では、太陽光の発電が少ない時間にも電気が必要です。供給と需要が一致しない場面を補う必要があります。
4. 原因と対応を一文につなぎます。「発電量が変わるため」に続けて、「必要な電気を安定して供給する」と目的を書きます。

「自然の力だから」とだけ書くと、弱点を説明したことにはなりません。「夜間や曇りの日」と具体的な条件を添えると、電源の組み合わせや蓄電がなぜ役立つかが伝わります。安全性、安定供給、費用、環境への影響など、複数の観点で考える問題でも、このように条件を一つずつ確認します。

答え：太陽光は夜間に発電できず天気でも発電量が変わるため、ほかの電源や蓄電設備で補い、必要な電気を安定して供給するためです。

つまずきやすいところと直し方

誤り1　割合が下がれば量も減ると考える

誤った書き方：「火力の割合が60%から50%になったので、火力の発電量は減った。」どこが違うかというと、割合の分母になる総発電量を見ていません。100の60%と120の50%は、どちらも60です。図2の帯の長さは割合のためにそろえてあり、電力量の大きさを直接表しているわけではありません。

正しい書き方：「火力の割合は下がったが、総発電量が増えたため、この資料では火力の発電量は変わらない。」直すときは、帯の横に全体量を書き足してから計算します。実際の資料では、年・対象地域・単位・分類も確認します。「水力」と「再生可能エネルギー」が別々の欄になっている資料もあるので、含まれる範囲を読まずに合算してはいけません。

誤り2　再生可能なら負担が何もないと考える

誤った書き方：「再生可能エネルギーは環境に影響しないので、どこでも増やせる。」どこが違うかというと、発電中の燃料の使用だけを見て、設備をつくる場所や材料、周囲への影響を見落としています。太陽光発電には設置場所が必要で、風力発電では風の条件に加えて騒音や自然環境への影響などを考えます。

正しい書き方：「再生可能エネルギーには化石燃料への依存を抑える利点があるが、発電条件や周囲の環境に合わせて導入する必要がある。」長所を一つ覚えたら、「どのような条件で使えるか」を添えます。電気を無駄なく使う省エネルギーも、供給する側だけに負担を寄せないための方法です。使わない照明を消す工夫と、同じ明るさを少ない電気で得る機器の工夫を区別すると、節約の考え方が広がります。

誤り3　環境問題の原因と対策を入れ替える

誤った書き方：「二酸化炭素でオゾン層に穴があき、そこから熱が入るので温暖化が進む。」どこが違うかというと、温室効果ガスによる温暖化と、フロン類などによるオゾン層の破壊を、一つの仕組みにしている点です。温暖化は、オゾン層の穴から熱が入るという説明ではありません。

正しい書き方：「二酸化炭素などの増加は温暖化につながり、フロン類などはオゾン層を破壊する。」図3のように、原因と問題を別々の矢印でつなぐと混線を防げます。酸性雨の原因物質には硫黄酸化物や窒素酸化物があることも、同じ図の中で確認しましょう。

図3は、それぞれの主な関係を整理した図です。物質によっては複数の環境問題にかかわることもありますが、まず標準的な原因と問題の組を押さえます。「環境によいから」という対策の説明では、どの原因を減らせるかが伝わりません。温暖化なら温室効果ガスの排出を抑える、酸性雨なら原因になる物質の排出を抑える、というように、対策を矢印の出発点に戻して考えます。

ここで手が止まるなら、止まった単元まで一緒に戻ります。学年別個別指導コース／お問い合わせ

練習問題

練習1

練習用に、ある地域の総発電量を200億kWhとします。火力55%、原子力15%、再生可能エネルギー30%です。火力と再生可能エネルギーの発電量を求め、両者の差も答えましょう。どの計算でも、最初に全体の量を確認します。

練習2

資源と輸入先の代表的な組を完成させましょう。原油は「サウジアラビア・アラブ首長国連邦」、石炭は「オーストラリア・ア」、LNGは「オーストラリア・イ」です。アとイに入る国を、インドネシアとマレーシアから一つずつ選びましょう。ここでは順位を答える問題ではありません。

練習3

「新潟県・阿賀野川・メチル水銀」という三つの手がかりから、公害病名を答えましょう。さらに、同じ原因物質によって熊本県水俣湾周辺などで発生した公害病名も答えましょう。場所を変えても原因物質が共通する点を確かめます。

練習4

次の二つの取り組みについて、主に対応する環境問題を選びましょう。アは「化石燃料の使用に伴う二酸化炭素の排出を減らす」、イは「オゾン層を破壊するフロン類の使用や放出を抑える」です。選択肢は、地球温暖化、酸性雨、オゾン層の破壊です。アについては、省エネルギーが役立つ理由も一文で説明しましょう。

答えと解説

練習1の答え：火力は110億kWh、再生可能エネルギーは60億kWh、差は50億kWhです。200 × 55 ÷ 100 ＝ 110、200 × 30 ÷ 100 ＝ 60と求めます。差は110 − 60 ＝ 50です。原子力も30億kWhと計算すれば、三つの合計が200億kWhになり、取り違えがないか確かめられます。

練習2の答え：アはインドネシア、イはマレーシアです。原油は中東、石炭とLNGではオーストラリアなど、資源ごとに輸入先の組を整理します。オーストラリアは複数の資源に登場するので、「この国なら必ずこの資源」と一対一で決めないようにします。順位が問われる場合は資料の年を読み、近年の統計で確かめる姿勢が必要です。

練習3の答え：新潟水俣病、水俣病です。どちらも原因物質はメチル水銀ですが、新潟水俣病は阿賀野川流域、水俣病は水俣湾周辺などと場所を分けます。神通川と組になるイタイイタイ病では、原因物質もカドミウムに変わります。

練習4の答え：アは地球温暖化、イはオゾン層の破壊です。理由の例は「省エネルギーで必要なエネルギーを減らせば、化石燃料の使用を抑え、二酸化炭素の排出を減らすことにつながるためです」。電気を使う場所で煙が見えなくても、発電段階で燃料が使われることがあります。使う場所とつくる場所をつなげて考えられれば、理由を説明できます。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

この単元は、歴史で学ぶ高度経済成長と公害、公民で学ぶ行政の役割や国際協力につながります。大気や海の汚れは国境で止まるとは限らず、一つの国の取り組みだけでは対応しきれない問題があります。地域の被害を防ぐ仕組みと、世界で協力する仕組みを、問題の広がりに合わせて考える土台になります。

家庭では、次の二つをそれぞれ5分ほどで確かめられます。一つ目は、家の照明を題材にして、「電気はどこでつくられ、そのために何を使うか」をお子さまに説明してもらう方法です。火力なら燃料の輸入まで、水力なら地形や水量まで戻れれば、仕組みのつながりをつかめています。

二つ目は、紙を左右に分け、左に環境問題、右に原因や対策を書いて線で結ぶ方法です。温暖化とオゾン層の破壊を入れ替えていないかを見た後、四大公害病でも場所と原因物質を結びます。間違えた組だけをもう一度説明すると、何を直したかがはっきりします。

個別指導では、説明が止まった位置を確かめ、割合が原因なら「全体を100とする」考え方まで、資源が原因なら「原料と燃料」の違いまで戻ります。用語を言い直せることに加え、別の資料や条件でも同じ考え方を使えるかを確かめます。

まとめ

教室の暖房や家庭の照明を出発点にすると、エネルギーの学習には具体的な問いが生まれます。どこから資源を運び、どう電気をつくり、その過程で何が周囲に届くのか。その問いに沿って資料を読むと、発電の割合も、公害の地名も、必要な意味を持ちます。

便利さだけでも負担だけでも、発電方法を十分には説明できません。与えられた条件を読み、長所と課題の両方を理由に含めて判断します。環境問題の答案を支えるのは、「環境にやさしい」という印象ではなく、原因から対策まで切れずにつながる説明です。