なぜ電気は何十万ボルトで送られるのか——送電と損失の話

家のコンセントは100ボルト。なのに、鉄塔を渡る送電線には何十万ボルトもの電圧がかかっている。発電所が作る電気もそんなに高い電圧ではないのに、わざわざ高くして送り、町の手前でまた下げる。この一見まわりくどい仕組みには、はっきりした理由がある。鍵は「電線でも電気は熱として漏れる」という事実だ。

送電線でも電気は「漏れる」——ジュール熱

電線には、わずかとはいえ電気抵抗がある。抵抗のある導線に電流を流すと、その一部は熱になって逃げていく。これがジュール熱だ。電気ストーブやトースターは、この熱をわざと利用している。だが送電線で出る熱は、ただの損失——発電したエネルギーが、誰の役にも立たないまま空気を温めて消えてしまう。

送電距離は何十〜何百キロにもなる。電線が長ければ抵抗も積み上がり、損失は無視できない大きさになる。だから「いかに熱で捨てる分を減らすか」が、送電の最重要課題になる。

カギは「電流の2乗」：電流を小さくすれば損失は激減

ここで効いてくるのが、損失の出方だ。電線で熱になる電力は、流れる電流の2乗に比例する（抵抗をRとすると、損失は I²R）。電流が2倍になれば損失は4倍、半分になれば1/4。電流が損失を「2乗で」左右するのがポイントだ。

では電流を小さくしたい。ところが家庭や工場に届けたい電力の量（P＝電圧×電流）は決まっている。同じ電力を送るなら、電圧を上げれば、そのぶん電流は下がる。電圧を2倍にすれば電流は半分で済み、損失は1/4に落ちる。10倍にすれば損失は1/100だ。だから「できるだけ高い電圧で、できるだけ小さい電流で送る」——これが長距離送電の鉄則になる。実際、基幹の送電線では50万Vや27万5千Vといった電圧が使われている。

だから昇圧して送る——変圧器の出番

とはいえ、何十万ボルトをそのまま家庭に引き込んだら危なくて使えない。そこで活躍するのが変圧器だ。発電所側で電圧をぐっと上げて（昇圧して）送り出し、町に近づくにつれて変電所で段階的に下げていく。最終的に、家庭のコンセントでは100V／200Vまで落ちて届く。

変圧器は、コイルの巻き数の比を変えるだけで電圧を自在に上げ下げできる装置で、電磁誘導という現象を使っている。送電網は「高電圧で長距離を稼ぎ、使う直前で安全な電圧へ落とす」という、変圧器ありきの設計になっている。

なぜ交流なのか

ついでに「なぜ家庭の電気は交流なのか」も、ここで腑に落ちる。変圧器で手軽に電圧を上げ下げできるのは、電流が向きを変え続ける交流だからだ。直流のままでは、この電磁誘導による電圧変換が簡単にはいかない。歴史的にも、長距離を効率よく送るために交流が主流になった経緯がある。

まとめると、高電圧送電は「損失は電流の2乗で効く→電圧を上げて電流を下げる→変圧器で安全な電圧に戻す」という、一本の理屈で貫かれている。鉄塔の高圧線を見上げたら、その奥に I²R という小さな式が効いていると思い出してほしい。

お役立ち情報

• 📄 変電所の役割 - 変電所のしくみ（中部電力）
  • なぜ高電圧で送るのか、変電所が電圧をどう上下させるかを、図入りでやさしく説明した電力会社の公式ページ。
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• 📄 高圧で送電する理由は？電力損失の謎（東北制御）
  • 電流の2乗で効く電力損失と、高電圧送電の理由を実務寄りに整理した日本語コラム。