水力発電について

アメリカ合衆国とカナダの境界線に君臨するナイアガラの滝があります。

ナイアガラの滝は、アメリカのニュウヨーク州とカナダのオンタリオ州の国境沿いにあります。

世界三大瀑布の一つで有名ですね。

美貌の大滝は世界遺産に登録はされていないですが、多くの観光客が訪れている地域です。

周辺地域は、観光用の都市開発が活発化されていて、観光施設も豊富です。

さらに、エリー湖からオンタリオ湖に流れているナイアガラ川にあります。

流れ落ちる水は、大きなエネルギー源に変貌します。

水のエネルギーについてです。

①水力発電について

水力発電は、水力の運動エネルギーを利用した発電です。

高い地点から低い地点に移動した時、エネルギーの変化を利用します。

分かりやすく説明します。

高い場所にある物体は、位置エネルギーを持っています。

そして、その物体が移動すると運動エネルギーに変わります。

水力を運動エネルギーで受ける事で、タービンを回転させて発電します。

水力発電方法は3種類に分類されます。

水力発電の発電量は、水の流量と落差で決まります。

これらが多いほど、発電量が大きくなります。

●流れ込み式…河川の水を取水口からそのまま発電所へ流水する発電方法です。

ダムを使用しない、流水エネルギーを利用した手法です。

●貯水式…河川をダムでせき止めて、ダムに溜まった水を利用する発電方法です。

台風、梅雨、雪どけなどの気候に応じて貯水します。

その後、放流して発電をしていく手法です。

●揚水式…水の位置エネルギーを大きく利用する発電方法です。

発電所の周辺に貯水池を作ります。

夜間に下部に設置した貯水池から上部に設置した貯水池へ水をくみ上げます(電力需要が少ない時間帯です)。

この水くみ上げに使用する電力は、火力発電などに利用されています。

昼間に上部にある貯水池から下部にある貯水池へ流水して発電します(電力需要が多い時間帯です)。

使用した水は、下部に設置している貯水池に溜まります。

これらの流れを繰り返して使っていきます。

②水車について

水力発電に用いられている水車についてです。

状況に応じて水車の形が変わります。

水の流水によって運動エネルギーに変換する発電量が変動します。

ランナ(羽根車です)は、3種類に分類されます。

●重力水車…水の重量を利用してランナを動かすシステムです。

外観目的で利用した手法です。

具体例はらせん水車、上掛け水車、下掛け水車などです。

●衝動水車…ノズルから噴出する水を利用してランナを動かすシステムです。

高落差、水量が少ない、水の速度エネルギーを利用した手法です。

具体例はぺルトン水車、ターゴインパルス水車、クロスフロー水車などです。

●反動水車…水の圧力エネルギー(水圧です)を利用してランナを動かすシステムです。

低落差、水量が多い、揚水式の発電を利用した手法です。

具体例はフランシス水車、水中ポンプ水車、プロペラ水車などです。

③小規模水力発電の仕組みについて

小水力発電は、発電量が1000kW未満の水力発電です。

ちなみに、発電量が100kW以下の水力発電はマイクロ水力発電と呼ばれています。

小水力発電は、4種類に分類されます。

●減圧設備代替式…水道の給水設備の水圧を利用したシステムです。

通常は、水道の給水設備の減圧弁を使用して水圧を弱めます。

この減圧弁を発電機装置に変更したモノです。

●現有施設利用式…現物にある水を利用したシステムです。

プールやため池などを使用して、水の流量と落差を利用して行っています。

●直接設置式…直接的に発電機を設置したシステムです。

用水路などを用いた水の流量と落差を利用して行っています。

●水路式…水路から水圧道管を用いて、その途中に発電機を設置したシステムです。

河川や農業用水などの水路から水を水圧道管へ移動させます。

その途中に発電装置を作動して発電を行います。

その後、使用した水は水路に戻ります。

③水力発電の問題点について

水力発電は、他の発電方法よりも変換効率は高いです。

水の流水を利用しているので、24時間体制が可能です。

1年中、安定的な仕組み化ができます。

水力発電の問題点についてです。

●降水量の変動…発電量が変わります。

●法規制問題…水利権などの手続きがあります。

●建設費用のコスト…発電する為の初期費用が必要です。

現在は、利用の規制が厳しいです。

その他にもあります。

日本は大自然が豊富な場所が多く、それらを有効活用できる事が大きな課題ですね。