ホーム エネルギー 知る、学ぶ。「水力発電」

知る、学ぶ。
「水力発電」

日本がかつて再エネ大国であったことはご存知ですか?
現在の日本のエネルギー自給率はわずか8%ですが、1950年代は58%もありました。そして、その大部分が「水力発電」によるものでした。

明治25年に日本初の水力発電所が完成して以降、水資源の豊富な日本では、各地で作られるようになりました。一度発電所を建てれば安定して長期間の発電が可能で、明治時代に建設された発電所には今も電気をつくり続けているものも。

日本人に馴染み深い再生可能エネルギーのひとつであり、純国産のエネルギーである水力発電について見ていきましょう。

水力発電のしくみ

水力発電は、水の勢いで水車を回転させ発電するものです。
正確には、水が高いところから低いところへ流れる時の位置エネルギーを利用して発電を行います。
高いところから低いほうへ勢いよく水を流し、その中の発電用の水車・タービンの回転で発電機を動かす仕組みになっています。


【水力発電を構造物で分けると3種類】

ダム式

ダムで河川をせき止めて人工的に湖を造り、その落差を利用して発電する方法です。

水路式

川の上流に小さなえん堤をつくって水を取り入れ、長い水路で落差ができるところまで水を導き、発電する方法です。

ダム水路式

ダム式と水路式を組み合わせた方式です。ダムで貯めた水を水路で下流に導き、大きな落差を利用して発電する方法です。

【水力発電を発電方式で分けると4種類】

貯水池式

水量が豊富で電力消費量が少ない春先や秋口などに貯め込み、電力が多く消費される夏季や冬季に使用するなど、年間を通じて調整・運用をする発電方式です。

調整池式

1日または1週間と短期間の電力の需用に対応します。夜間や週末の電力消費の少ない時に発電を控えて河川水を池に貯め込み、消費量の増加に合わせて水量を調整しながら発電する方式です。

流れ込み式

流れる水を貯めることなく、そのまま発電に使用する方式です。渇水期は発電量が少なくなりますが、ダムが必要ないのでコストが抑えられます。

揚水式

1日に大きく変動する電力消費量に対応した発電方式で、上部・下部2つの池から構成されます。昼間のピーク時には上池から下池に水を落として発電を行い、下池に貯まった水は電力消費の少ない夜間に上池にくみ揚げられ、再び昼間の発電に備えます。

水力発電のメリットとデメリット

水力発電のメリットはCO2を排出しないクリーンな再生可能エネルギーであることです。また、原子力発電や火力発電などのほかの電源に比べて発電・管理・維持にかかるコストが安く、原料である水はなんと言っても無料。水資源の豊富な日本と相性がいいと言えます。

反対にデメリットは、十分な発電を行うためには大量の水が必要という点です。降水量により発電が左右されます。また先に発電・管理・維持のコストが安いことをメリットに挙げましたが、大規模な発電に必要なダムの場合は、高額な初期建設費用がかかってしまいます。併せて、ダムは周辺の環境や河川の生態系に影響が出ることも懸念され、昨今ではなかなか新たな建設が難しくなっています。

今後が期待されるマイクロ水力発電

1950年代のオイルショック以降は火力発電が主力でしたが、再び水力発電が注目されています。注目の的は、これまでの主流であった大型のダム式と反対の「マイクロ水力発電」です。「小水力発電」とも呼ばれ、出力1,000kwh以下の水力発電を指します。

Micro hydro-electric water intake apparatus with filter, pipe and cable sensor.

今注目されている理由は2つです。

❶水の流れがあればどこでも発電できる

❷環境への負荷が少ない

マイクロ水力発電は規模と同じく必要な水の量も小さいので、小川や農業用水でも発電できます。新たにダムを造る必要もなく、河川の流れもせき止めないので環境への負荷も低く抑えら、昼夜を問わずに発電ができ、安定した発電量が期待できます。

現時点では水利権の取得など超えるべき課題も多く、日本ではほとんど普及していませんが、すでに一部の地域では導入事例があり地域活性に役立っています。今後に期待の大きいマイクロ水力発電ですが、普及促進には、地域ぐるみでの理解と協力が必要不可欠になりそうです。

この記事を書いた人:みちよ

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