河川は数千キロメートルにわたって流れ、膨大なエネルギーを蓄えています。自然の水力エネルギーを電力に変換・利用することを水力発電といいます。水力エネルギーを構成する二つの基本要素は、流量と落差です。流量は河川自体によって決定されますが、河川全域を水車で満たすことは不可能であるため、河川水を直接利用した場合の運動エネルギー利用率は非常に低くなります。
水力利用は主に位置エネルギーを利用するため、位置エネルギーの利用には必ず落差が必要です。しかし、河川の自然落差は一般的に河川の流れに沿って徐々に形成され、比較的短い距離では水流の自然落差は比較的小さくなります。適切な工学的措置を講じて落差を人工的に増加させ、分散している自然落差を集中させて利用可能な水頭を形成する必要があります。
水力発電の利点
1. 水エネルギーの再生
水エネルギーは、主に天然ガスと水の循環によって形成される自然の河川流水から得られます。水の循環によって水エネルギーはリサイクル・再利用されるため、「再生可能エネルギー」と呼ばれます。「再生可能エネルギー」は、エネルギー建設において独特の位置を占めています。
2. 水資源を総合的に活用できる
水力発電は水流のエネルギーのみを利用し、水を消費しません。そのため、水資源を総合的に活用することができ、発電に加えて、洪水対策、灌漑、船舶運航、給水、養殖、観光などの面で同時に恩恵を受けることができ、多目的な開発を行うことができます。
3. 水エネルギーの調整
電気エネルギーは貯蔵できず、生産と消費は同時に完了します。水力エネルギーは貯水池に貯蔵することができ、貯水池は電力システムの需要に応じて生産されます。貯水池は電力システムのエネルギー貯蔵庫として機能します。貯水池の調整は電力システムの負荷調整能力を向上させ、電力供給の信頼性と柔軟性を高めます。
4. 水力発電の可逆性
高い場所から低い場所へ水を導く水車は、水エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電することができます。一方、低地の水は電動ポンプによって吸収され、高地の貯水池に送られ、そこで電気エネルギーが水エネルギーに変換されます。水力発電の可逆性を利用して揚水発電所を建設することは、電力系統の負荷調整能力を向上させるという独自の役割を担っています。
5. ユニット操作の柔軟性
水力発電ユニットは、設備がシンプルで、運用が柔軟かつ信頼性が高く、負荷の増減に非常に便利です。ユーザーのニーズに合わせて迅速に起動・停止でき、自動化も容易です。電力系統のピークカットや周波数調整、緊急待機、負荷調整などの用途に最適です。電力系統の信頼性を高め、優れた動的効果を発揮します。水力発電所は、電力系統における動的負荷の主要な担い手です。
6. 水力発電の低コストと高効率
水力発電は燃料を消費せず、燃料の採掘や輸送に多額の人員と設備投資を必要としません。設備はシンプルで、オペレーターや補助動力も少なく、設備の耐用年数が長く、運転・保守コストも低いため、水力発電所の発電コストは化石燃料発電所の1/5～1/8と低く抑えられます。さらに、水力発電所のエネルギー利用率は85%以上と高く、化石燃料発電所の約40%と比べると低いのが現状です。
7. 生態環境の改善に寄与する
水力発電は環境を汚染しません。広大な貯水池の水面は、地域の微気候と水流の時間的・空間的分布を調節し、周辺地域の生態環境の改善に有利です。石炭火力発電所の場合、原料石炭1トンあたり約30kgのSO2を排出する必要があり、30kg以上の粒子状粉塵が排出されます。全国50カ所の大中型石炭火力発電所の統計によると、発電所の90％が濃度860mg/m3以上のSO2を排出しており、これは非常に深刻な汚染です。環境問題への関心がますます高まっている今日、中国における水力発電所の建設を加速し、水力発電の比率を高めることは、環境汚染の削減に大きな意義を持っています。
水力発電の欠点
大規模な一回限りの投資 - 水力発電所の建設には、膨大な土木工事とコンクリート工事が必要です。さらに、かなりの洪水被害が発生し、巨額の移転費用を支払う必要があります。建設期間も火力発電所の建設よりも長く、建設資金の回転率に影響を与えます。水利プロジェクトへの投資の一部をさまざまな受益部門で分担したとしても、水力発電の1キロワットあたりの投資額は火力発電よりもはるかに高くなります。ただし、将来の運用では、年間運営費の節約は年々相殺されます。最大許容補償期間は、国の開発レベルとエネルギー政策に関連しています。補償期間が許容値より短い場合、水力発電所の設備容量を増やすことが合理的であると考えられます。
決壊のリスク – 洪水によりダムは大量の水を堰き止め、自然災害、人為的被害、そして建設品質の低下を引き起こし、下流地域やインフラに壊滅的な影響を及ぼす可能性があります。このような決壊は、電力供給、動植物への影響に加え、甚大な損失や人的被害をもたらす可能性があります。
生態系への被害 – 大規模な貯水池はダム上流域で大規模な洪水を引き起こし、低地、谷間の森林、草原を破壊することがあります。同時に、発電所周辺の水生生態系にも影響を与え、魚類、水鳥、その他の動物に重大な影響を及ぼします。
投稿日時: 2023年4月3日
