大量の水を高い位置から低いところへ流すと、その水流で大きな位置エネルギーを生み出すことができます。
そのエネルギーを利用しているのが水力発電です。
豊かな水量の河川と山間部に恵まれた日本では、その地形と水の力を利用した水力発電が昔から全国の山間部で行われています。
水力発電は、水利地点が有する落差と水量を利用して発電する方式で落差と仕様水量により出力が決まります。
【水車の種類と構造】
水車は、水のエネルギーにより回転エネルギーを得て回転します。
水車には水のエネルギーを全て速度エネルギーに変換する衝動水車と、圧力と速度エネルギーに
それぞれ変換する反動水車の二種類があります。
〇フランシス水車(反動水車)
水の圧力と速度をランナーと呼ばれる羽根車に作用させる構造の水車で、広い範囲（10～300メートル程度）の落差で使用でき、日本の水力発電所の約7割がこの水車です。
〇ペルトン水車(衝動水車)
水の速度のみを利用する水車で、落差の大きい発電所に用いられます。ノズルから強い勢いで吹き出す水を、おわん形の羽根に吹きあてて回転させます。
〇プロペラ水車(反動水車)
理論的にはフランシス水車と同じで、水の圧力と速度を利用します。落差が比較的低く、しかも流量が多い発電所で採用されます。またプロペラ水車には、羽根を固定したものと動かすことができるものとがあり、後者を一般に「カプラン水車」と呼んでいます。
〇クロスフロー水車(反動水車)
フランシス水車と同じで、水の圧力と速度を利用します。クロスフローとは水がランナーを交差し流れることを意味しています。主に1,000kW以下の小水力発電所で採用されます。
水が高いところから低いところへ落ちる時の力を利用して水車を回し、水車と直結した発電機で電気を起こすのが水力発電です。
CO2の排出量が少ない
水力発電は、他の発電方式に比べてCO2の排出量が極めて少ない発電方式です。
水力発電の課題
水力発電は、初期投資金額が大きく投資額の回収期間が長くなってしまうという経済的な課題があります。
運用後のランニングコストは比較的小さいですが、大規模に発電するにはダム式での発電となるため地域的な環境破壊や動植物に対する生態系への影響調査が必要です。そのため、1,000kW以下の中小規模の水力発電が注目されています。
水力発電の普及ポイントは「小水力発電」
大規模なダムの建設をめぐっては、自然環境への影響が懸念されるため、反対意見が挙がることも多くあります。一方、近年、中山間地域の水資源、工場排水なども発電に活用しようという動きがあり、川や水路の小さな流れを利用した小水力発電が見直されています。
小水力発電がもっと普及すれば、中小規模の水力発電が活性化し、自然エネルギーのさらなる効率化が可能になるでしょう。
弊社の小水力“MiraiAqua”(ミライアクア)は
中山間地域の農業用水路など低落差、小水量を利用できる
簡易設置可能な小型のプロペラ水車方式の発電システムです。
現在も系統連系し24時間発電し電力会社へ売電しています。
ご興味のある方はミライアクアの動画をご視聴よろしくお願いします。
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