更新日：2023/03/02

みなさん、こんにちは。
久野商事の久野でございます。

水力発電は、世界中で利用されている再生可能エネルギーの一つであり、地球温暖化やエネルギー問題に対する解決策の一つとして注目されています。
しかし、水力発電は一般家庭では利用する機会がないため、そもそもの仕組みなどを知らない方も多いのではないでしょうか。

そこで今回は、水力発電について学びたい方向けに水力発電の仕組みや種類について解説していきます

水力発電について

出典：九州電力 ダム

まずはじめに、水力発電について説明します。

水力発電とは、水の流れを利用して発電する技術になります。
また、世界中で利用されている再生可能エネルギーの一つであり、環境に優しく、安定した電力供給が可能になります。

仕組みはダム湖などの水源地から導水路を通じて水を取り入れ、タービンを回転させることで、タービンの回転力によって発電機が回転し、発電がおこなわれます。
尚、水力発電所の発電量は、水の流量や高度差、タービンや発電機の効率などによって決まります。

水力発電のエネルギー変換効率は80%程で、火力発電や風力発電の約2倍にもなります。

水力発電の仕組みについて

次に、水力発電の仕組みについて説明します。

水力発電には、ダム式水力発電、水車式水力発電、揚水式水力発電などがあります。
それぞれの種類によって発電量や発電効率が異なりますが、どれも環境に優しく、安定した電力供給が可能となります。

ダム式水力発電

引用元：関西電力 水力発電の概要

ダム式水力発電は川をせき止めて水位を上げ、ダム湖に貯めておき、落差を利用して、導水路を通じて水を取り入れて発電する方式となります。
ダム湖は大きな貯水池のような役割を持ち、雨水や雪解け水を貯え、必要に応じて発電に利用することができます。

ダム式水力発電は、大規模な発電所が多く、多くの電力を供給することができます。
また、発電量がコントロールできるため、需要に合わせて電力を供給することもできます。さらに、ダム湖の水位が上がることで周辺地域の治水効果もあります。

一方で、ダム式水力発電には、ダム湖を作るために大規模な土地の開発が必要となるため、環境への影響が懸念されています。
また、ダム湖の水位が上がることで周辺地域の生態系に影響を与える可能性もあります。

水車式水力発電

出典：山梨県 発電総合制御所管理施設 朝穂堰浅尾発電所

水車式水力発電は、川の流れを利用して水車を回すことで発電機を動かして発電する方式となります。
水車には主に垂直軸水車と水平水車の2種類があります。

垂直軸水車は、水の流れを受ける翼を備えた垂直軸に水車を取り付けたもので、水圧を利用して回転させます。

水平軸水車は、軸が水平になっており、水車の中央に取り付けられた車軸に翼を取り付けています。
水平軸水車は、垂直軸水車に比べて小型でコンパクトなため、水量が少ない場所でも設置が可能となります。

揚水式水力発電

揚水式水力発電は予め水を山や丘陵地帯に上げて貯めておき、必要な時に下ろして発電をおこなう手法になります。
電力需要が減少した時、水を上流に戻すため、必要な時に水を使い、効率的な発電が可能になります。
揚水式水力発電は下流と上流で貯水する必要があるため、高低差がある場所でのみ設置することができます。

引用元：関西電力 水力発電の概要

水力発電のメリットとデメリットについて

次に水力発電のメリットとデメリットについて説明します。

メリット

①燃料が不要

水力発電は水の力で発電するため、燃料を使用しません。
CO2を排出しないため、環境に優しく、燃料不足による価格上昇が起きにくい発電方法になります。

②安定性が高い

水力発電はダムや河川を利用して発電します。
発電量に大きな変動がなく、電力の安定供給が可能なため、停電のリスクが低いと言えます。

デメリット

①建設費用が高い

大型の水力発電所の場合、ダムの建設などをおこなうため、多額の費用が掛かります。

一般的に小水力発電の場合は10kWで2000万程といわれており、10kWの太陽光発電所の設置費用が200万程と考えた場合、10倍ほどの費用が掛かるため、普及が進まないという課題もあります。

②土地利用に制限がある

ダムを建設する場合は広大な土地が必要となります。
また、地元住民などから建設に反対されることもあります。

まとめ

今回は水力発電の仕組みや種類について説明していきました。
水力発電は設置費用の高さや、一般で設置することが難しいという問題があります。
近年では水力発電の小型化も進んでいますので、近い将来一般家庭でも水力発電を導入できる日がくると考えています。

また、久野商事では再生可能エネルギーである太陽光発電設備の販売から設置工事まで一貫しておこなっております。

ご興味がある方はお気軽にお問い合わせください。