マイクロ水力発電

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波田水車(長野県、出力0.8kW[1](=800W) )
ベトナムの小さな村のマイクロ水力発電。ドラム缶製のタービンで作られている。(2000年)
比較的大きなタイプのマイクロ水力発電。町川発電所(長野県、出力140kW[2]

マイクロ水力発電(マイクロすいりょくはつでん、low head hydro power)とは、小規模な水力発電である。 小水力発電(しょうすいりょくはつでん)、小規模水力発電ともいう。

概要[編集]

マイクロ水力発電とは、特に小規模な(あるいは特に出力の小さな)水力発電のことである。例えば、用水路、小河川、道路脇の側溝の水流、水道 等々、様々な水流を利用して発電を行うことである。[3]

自然環境への負荷が少なく(=クリーン)、少ない出費で行うことができる(=ローコスト)。

マイクロ水力発電に関して普遍的な定義が存在するわけではないが、一例として、日本でマイクロ水力発電導入の手引き書としてよく知られている『マイクロ水力発電導入ガイドブック』(NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構・刊)では、出力が100kW以下を「マイクロ水力発電」と分類し、出力 100kW~1MW(100kW~1000kW)を、「ミニ水力発電」という名称で呼んで(一応)区別している。日本の現行制度上は200kW未満の発電設備で各種手続きが簡素化されるため、「200kW未満のものを総称してマイクロ水力発電[要出典]」とすることがある。

マイクロ水力発電の利点は、ダムも大規模な水源も必要とせず、小さな水流であっても比較的簡単な工事をするだけで発電できることにある。このため、山間地、トンネル内からの湧水[注 1]、中小河川、農業用水路、上下水道施設、ビル施設、家庭などにおける発電も可能であり、マイクロ水力発電の未開発地は無限にある。

水力発電は過去100年以上の長い歴史を有しており、技術上の課題はほぼ解決されている。

しかし、日本においては、複数の省庁によって様々な規制が設けられるため、長年に渡りその普及が阻害されてきた。いわば規制や利権の歴史でもある。2010年3月31日に総合資源エネルギー調査会原子力安全・保安部会電力安全小委員会小型発電設備規制検討ワーキンググループがとりまとめた報告[4]などにより、経済産業省が所管する規制の一部または全部が不要となったものの、一定の規模を超えると、資格者の選任、保安規定による管理等、規制が依然として残っており、規制によるコストがかかる。さらに、農水省所管の農業用水に関する規制、国土交通省所管の慣行水利権に係る水利使用の許可手続きなど、他の省庁の規制は依然として残っている[5]。 (2015年1月になり農地用用排水路に設置する場合の規制緩和が行われた[6])。

マイクロ水力発電は売電に使い利益を生むことも可能である。

マイクロ水力発電の装置は販売されてもいるが、比較的安価に自作することも可能である。水車で粉をつく(ひく)といったことを行ってきた地域では、水車の回転で生じたトルクを、従来のように木の棒(粉をつく棒)に伝えるかわりに小さな発電機に伝えれば発電できるので、水車づくりのノウハウを ほぼそのまま水力発電装置の自作に活かすことができる。

蓄電装置と組み合わせれば、かなり安定した電源として使うこともできる。

エネルギーの回収手段として[編集]

マイクロ水力発電は、水流のある場所であれば設置が可能であるため、エネルギーの回収にも利用できる。

具体的には、工場高層ビル病院等には、空調・用水・排水のために配管類が巡らされており、水(冷温水)が高い位置から低い位置(地下)までの高低差において循環している。その落下する水流によって羽根車を回転させ発電を行うことで、電力としてエネルギーを回収することが出来る。2014年現在、日本では1設備あたり9kWの能力のあるビル施設内での発電設備が実用化されている [7]

設置方法・設置場所[編集]

マイクロ水力発電の大きな特徴は設置場所にある。装置が比較的小さいため、ある程度の水量さえあれば設置が可能である。

重さわずか約13kgで 人が肩にかけて持ち運ぶことが可能な水力発電装置も開発・販売されている。たとえば2010年に開発されたBPP-1という装置は水深120cmあれば500W(=0.5kW)の発電ができる。[8]

例えば次のような場所がある。

上記以外にも、様々な場所に設置が可能である。

(日本には無数にあるが)山間部の傾斜地の側溝等 水が豊富に流れている場所でも、そこに適した発電装置を選べば設置可能である。

また洗面やトイレの洗浄水で発電する製品も実用化されている[9]。ここから分かるように、ある程度の水量のある場所ならば基本的に利用可能なのである。

構造[編集]

水車のタイプ[編集]

水車のタイプは主に高低差で決定する。水車発電用水車が詳しい。

特徴[編集]

長所
  • ある程度の水量があれば、基本的にどこにでも設置が可能。
  • ポテンシャルが大きい。中小規模の水力発電を合わせれば、未開発の出力は1212万kW(2004年)とされる。
  • 太陽光発電風力発電と比較して、天候等による発電量の変動が少ない。
  • 大型水力発電と比べて、生態系を脅かす心配が少ない。
  • 売電ができる。
短所
  • 河川などには落ち葉やゴミ等が流れてくるので、タイプによってはそれを取り除く手間(メンテナンス)が必要となる場合がある。
  • (自然の中に設置するタイプでは)降雨量が少ない日が長期間続くと、発電量が減る。
  • 洪水など流水量が限界を超えて大きくなると、発電設備が破損したり、流失することがある。
  • [注 2]

脚注[編集]

脚注
  1. ^ 北陸トンネルでは毎秒180リットルの湧水を使っての実証試験をしている(『鉄道ファン』2014年3月号148頁)。また、国道162号線「京北トンネル」では視線誘導灯を点灯させている(『京都新聞』2013年12月22日24面 「京北トンネル開通」記事)
  2. ^ (規制水準を超えるほどに発電量が大きい装置を選択すると)大型水力発電と同種の法的手続きが必要なため設置には大きな労力を必要とするので、欲張らず、ひとつひとつは出力が小さめでできるだけ規制のかからないマイクロ発電装置を選択し、それを複数個設置することで、総発電量を増やすのがひとつの賢い方法である。
出典

参考文献[編集]

  • 竹尾敬三、「小型水力発電製作 ガイドブック」、パワー社、1997年7月15日初版、ISBN 4827712913
  • 千矢博道、「これからやりたい人の小型水力発電入門」、パワー社、1992年9月10日初版、ISBN 482772234X

関連項目[編集]

外部リンク[編集]