コラム-小水力発電の魅力 クリーンエネルギー

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2018年2月21日　木曜日配信　　文　スタッフ-ozaki

小水力発電の魅力

エネルギー資源の少ない日本にとって、再生可能エネルギーの普及は大きな課題です。
石油や石炭などの化石燃料の使用を抑えることができるとともに、太陽光や風力などの再生可能エネルギーは、発電時にCO2（二酸化炭素）を排出しません。
自然の力を利用し、CO2排出量が少ない再生可能エネルギーは地球温暖化対策に有効な電源です。
太陽光、水力、風力、バイオマスなど再生可能エネルギーにもいくつかありますが、今回は特に小水力発電に注目をしてみたいと思います。

〈小水力発電〉
今回は水力発電ではなく、小水力発電です
水力発電…ダムのように大量の水を貯め、落下させる水でタービンを回す発電方法
小水力発電…川や用水路などの水の流れを利用する方法
　　　　　　世界的には各国統一されておりませんが、概ね「10,000kW以下」を小水力と
　　　　　　呼んでいます。
その手軽さからも、非常に注目を浴びている発電方法です。
流水さえあれば発電できるため、さまざまな自治で体導入を実施、検討をしているようです。

〈設置場所〉
基本的には落差と流量のあるところであればどこでも設置可能です
・小河川・谷川の落差のある山間部

・砂防ダム、治山ダムなど既設の構造物を利用

・農業用水路なども低落差の水力発電装置の開発により設置可能

・上下水道、下水処理場、ダム維持放流、ビルの循環水、工業用水などたくさんの場所で活用されています。


〈利用方法〉
① 売電
② 道路の照明等に利用
③ 公民館など多くの人が利用する施設の電力源
④ 電気柵やビニールハウスなど農業用電源として利用
⑤ 小学校など学校施設の電力として利用
⑥ 災害時の非常用電源として利用
⑦ 一般家庭での利用

〈太陽光発電、風力発電との比較〉
（メリット）
・夜、年間を通じて安定した発電が可能です
・設備利用率が50～90％と高く、太陽光発電と比較して5～8倍の電力量を発電できます
・出力変動が少なく、系統安定、電力品質に影響を与えません
・経済性が高い（ただし小水力は地点毎に経済性がことなります）
・設置面積が小さい（太陽光と比較して）
（デメリット）
・設置地点が限られる（落差と流量がある場所に限定される）
・水の使用につて、利害関係が付きまとう（風や太陽光には利害関係はほとんどない）
・法的手続きが複雑で面倒で多大な費用、時間、労力が必要となる
（特に河川法。大規模水力計画と同じ手続きが要求される）
・太陽光や風力に比べ、法的な規制や多くの申請を必要とする場合がある
　（注：電気事業法や河川法の一部で規制緩和が進んでいます）
・2つの要素（落差と流量）による機械開発が必要である
・枯葉やごみの除去など定期的なメンテナンスが必要である
〈実用例〉

那須野ヶ原扇状地には無尽蔵に用水路が張り巡らされています。
用水路の各所には、所々に落差工が設置され水の流れを減勢しながら、配水しています。
2006年に落差工を利用した発電所が4箇所建設されました。
この発電機の特徴は、
①既存の水路の落差工を利用するため、経済的（コストダウン）
②工場で作成し、現実据え付けにより、工期が短い
③発電機運転および維持管理費が容易（メンテナンスフリー）です。
この発電所で発電した電力も、土地改良施設の電力として利用されています。
現在は農業地や東北などで雪解け水など自然の水の流れを利用したものの設置が普及しているようです。
太陽光発電よりもより多くの電力量を生み出す小水力発電に大手の企業も目をつけ、ビルやマンションなどの下水道配管に設置し、その水の流れを利用する商品も出てきています。
私たちはより低コストでの設置、より多くの電力量、そしてメンテナンスの手軽さを目指し、近隣大学や企業の協力も得ながら研究開発に取り組んでいます。
賛同してくださる方がいらっしゃれば幸いです。