水力発電の図説

水力発電の仕組み解説

水の流れを利用して電気を作ります。2020年5月に発電されたなか、水力発電は約15%でした。

回転(運動エネルギー)から発電する点は、火力発電原子力発電と同じです。

  • 水力発電:水流によって水車を回す
  • 汽力発電:蒸気でタービンを回す(火力や原子力など)

詳しくは電気を作る方法と種類をご覧ください。

メリットとデメリット

  • ○ 再生可能エネルギーである(CO2排出ないなど)
  • ○ 電力需要に早く対応できる
  • × ダム建設で、森林や住宅を水没させる
  • × 送電コストがかかる(街まで遠い)
  • × 少雨、水不足のリスク

ダム・川・海で発電

水力発電所と聞いて思い浮かぶのは、山間部のダムでしょうか?地球上には5万8,700基の大規模ダムあり、日本の保有数は世界4位。中国・インド・日本・韓国の4カ国だけで、世界全体の55%を占めます。

発電のため水を貯めて取水するタイプは、調整池式貯水池式と呼ばれます。他に、流れ込み式といって川の流れを生かしたタイプや海の波(海面の上下)を利用した波力発電があります。いずれも水車を回し電気を生み出します。

高低差と量があるほど発電する

より高いところから、より大量の水を流すことで、発電量も増大します。発電能力の式は次のとおりです。

  • 発電出力=9.8×流量×落差×効率

「9.8」というのは物が落ちるときの加速度、地球の地表付近の重力加速度の値です。

天然の充電池?揚水式

電気がたくさん使われるときに備えているのが、揚水式発電です。充電池のような役割を担っています。

高低差のある2つのダム(池)を利用します。電力消費の少ない夜間に水を汲み上げておき、電力需要の高まる昼間に下のダムへ水を流し発電します。

大規模ダムの老朽化問題

1930年から1970年にかけて建設されたダムは、50年から100年の設計寿命と言われています(国連大学 報告書)。老朽化が招く損害として最悪なのが、ダムの決壊です。もし決壊したら、堰き止めていた大量の水が一気に下流を襲い計り知れない被害を及ぼすでしょう。

老朽化による決壊が起こらないようにメンテナンスが必要ですが、建設から時間が経つほど費用がかかる問題があります。また、ダムの貯水池へ流れ込む土砂の堆積が年々増えていくため、機能性の低下が進みます。

参考書籍

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水力発電の仕組み解説 by 編集部