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コラム

小水力発電(水力発電)のエネルギー変換の仕組み

2021年10月18日   文 スタッフ-hayashi

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マイクロ水力発電 小水力発電 水力発電

地球温暖化や資源枯渇の対策として再生可能エネルギーによる発電に興味がある方も多いのではないかと感じます。今回は再生可能エネルギーの中でも有望視されている小水力発電の仕組み、エネルギー変換について解説したいと思います。


水力発電と小水力発電の違い

発電の仕組み上は両者に違いはなく規模の違いのみとなります。しかし水力発電はダムの建設を伴うことが多く周辺の環境を大きく変えてしまうデメリットがあります。その代わりに安定的かつ高効率でクリーンなエネルギーの生産が可能となっています。

小水力発電は水力発電のメリットをそのままに配水管や農業用水路に建設可能な大きさになっている施設です。欠点は水力発電と比べると経済性がやや悪いことがあげられます。


水力発電のエネルギー変換

水力発電と小水力発電の発電方法は全く同じなものとなっています。基本的な構図としては位置エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギーといった移り変わりをしています。

位置エネルギーとは高さ(落差)によって発生しているエネルギーであり高さに比例して大きくなります。水の持つ位置エネルギーは水が上から下へと流れるときに運動している物質が持つ運動エネルギーへと変換されます。

この時に位置エネルギーは無くなり代わりに運動エネルギーになります。そして水の運動(運動エネルギー)によって発電機(タービン)が回転することで電気が発生し運動エネルギーが電気エネルギーへと変換されます。


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エネルギー変換の効率

世の中には永久機関というものはございません。そのために物体の持っているエネルギーが別の形になるときには必ず損失が発生します。

水力発電のエネルギー効率は一般的には約80%あり、小水力発電でも全く同じ効率を得られます。残りの20%はタービンという水車に近いものを回す際に発生する摩擦によって熱エネルギーや音などに変わってしまいます。

エネルギー効率の比較

水力発電(小水力発電)のエネルギー効率は80%ほどでしたがこれは再生可能エネルギーに留まらず全ての発電方式の中でも最も効率が良いものとなっています。参考までに下の表をご用意しました。

マイクロ水力発電 小水力発電 エネルギー変換




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