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小水力発電システム 基本的な水車の種類一覧と選び方

環境ビジネス編集部

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再生可能エネルギーの普及が加速する中、小水力発電への期待が高まっており、開発に向けた取り組みが活発化してきている。小水力発電で効率よく発電するためには、利用する水の特徴に合わせた水車選びがポイントとなる。そこで、小水力発電の水車の種類にはどんなものがあるかをチェックしておこう。

その前に小水力発電とは

水力発電では水の流れを利用して水車を回転させて発電する。そのうち小規模なものが「小水力発電」と位置付けられているが、明確な定義はない。全国小水力発電協議会では、出力1,000kW以下の設備を小水力発電として扱っている。同協会では、日本の電力業界で概ね「10,000kW以下」の設備を小水力としてきたが、新エネ法では出力1,000kW以下の水力発電がRPS法の対象となっていることなどを受け、法律上の区分や今後の水力開発の在り方などを踏まえて判断したと説明している。

水の特徴に合わせて水車を選定

水力発電の発電出力は水系の流量と落差で決まる。言い換えれば、水の流れと落差があれば発電は可能となる。小水力発電で利用する水の種類としては、河川水や農業用水、上下水道、工業用水のほかに、高層ビルの配管の水などがあげられている。水の種類によっても、また、河川水は地形によっても流量や落差が異なるため、各メーカーにより、それぞれに合った様々な水車がリリースされてきた。

水力発電は設置場所も多様化してきており、事業を実施するに当たっては多種の水車の中から、流量や落差、流量変化の状況などに合わせて適切な水車を選定することが重要となる。科学技術振興機構では、水車の分類はあくまでも目安にし、最終的には専門家に相談して設置条件に合った水車を選定するように、とアドバイスしている。

水車の分類について

水車は、流水のエネルギーの活用の仕方によって「衝動水車」「反動水車」「重力風車」に大別されている。衝動水車はノズルから噴射する水の勢いで水車を回すタイプで、高落差があり水量が少ない場合に適している。反動水車は水圧で水車の羽根を回すタイプの水車で、低落差で水量が多い場合などに用いられている。衝動水車と反動水車は、羽根車(ランナ)の形状や向き、流量を調節できる機構「ガイドベーン」や「ニードル」の位置等の構造の違いによって、さらに分類されている。また、各水車は回転軸の方向によって、回転軸が垂直の「立軸型」と水平の「横軸型」があり、中小水力の場合は横軸型が多く採用されている。「重力水車」は水の重量で回転するタイプで、水車が見える形で設置できるため、景観を重視する場合に用いられることが多い。これらの分類について下記の表にまとめた。

(※全文:3,632文字 画像:あり 参考リンク:なし)

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