川は何千マイルにもわたって流れ、膨大なエネルギーを蓄えている。自然の水エネルギーを開発し、電気に変換することを水力発電と呼ぶ。水力エネルギーを構成する2つの基本要素は、流量と落差である。流量は川そのものによって決まるため、川の水を直接利用した場合の運動エネルギーの利用率は非常に低くなる。なぜなら、川の全区間を水力タービンで満たすことは不可能だからである。
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生じます。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。そのため、適切な工学的対策を講じて人為的に落差を増やす必要があり、分散した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
水力エネルギーは、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出から得られます。水の循環によって水力エネルギーはリサイクル・再利用が可能になるため、水力エネルギーは「再生可能エネルギー」と呼ばれています。「再生可能エネルギー」は、エネルギー構築において独自の地位を占めています。
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でき、発電だけでなく、治水、灌漑、船舶輸送、給水、養殖、観光など、様々な分野で同時に恩恵を受け、多目的な開発を実現できます。
3. 水エネルギーの調整
電気エネルギーは貯蔵できないため、生産と消費は同時に行われます。一方、水力エネルギーは貯水池に貯蔵することができ、貯水池は電力系統の需要に応じて建設されます。貯水池は電力系統のエネルギー貯蔵庫として機能します。貯水池の調整は、電力系統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
高所から低所へ水を導く水力タービンは発電が可能で、水力エネルギーを電気エネルギーに変換します。一方、低所の水は電動ポンプによって汲み上げられ、高所の貯水池に送られて貯水され、電気エネルギーが水力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上で独自の役割を果たします。
5. ユニット運用の柔軟性
水力発電設備は、シンプルな構造、柔軟で信頼性の高い運転が可能で、負荷の増減も容易です。ユーザーのニーズに応じて迅速に起動・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、非常用予備電源、負荷調整などの用途に最適です。優れた動的メリットにより、電力系統の信頼性を向上させることができます。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や設備投資を必要としません。設備はシンプルで、オペレーターの数も少なく、補助動力も少なく、設備の耐用年数も長く、運転・保守コストも低く抑えられます。そのため、水力発電所の発電コストは低く、化石燃料発電所のわずか5分の1から8分の1程度です。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%を大きく上回ります。
7. 生態環境の改善に役立つ
水力発電は環境を汚染しません。貯水池の広大な水面は地域の微気候と水流の時間的・空間的分布を調整し、周辺地域の生態環境の改善に貢献します。石炭火力発電所では、石炭1トンあたり約30kgのSO2を排出する必要があり、30kg以上の粉塵も排出されます。全国の大中規模石炭火力発電所50か所の統計によると、発電所の90%が860mg/m3を超える濃度のSO2を排出しており、非常に深刻な汚染となっています。環境問題への関心が高まっている今日、水力発電の建設を加速し、中国における水力発電の割合を増やすことは、環境汚染の削減に非常に大きな意義があります。
水力発電の欠点
大規模な一括投資 ― 水力発電所の建設には大規模な土木工事とコンクリート工事が必要であり、さらに相当な洪水被害が発生し、多額の移転費用が発生する。建設期間も火力発電所の建設より長く、建設資金の循環に影響を与える。水利事業への投資の一部が様々な受益部門で分担されるとしても、水力発電のキロワット当たりの投資は火力発電よりもはるかに高い。しかし、将来の運用では、年間運営費の節約分が年々相殺される。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る。補償期間が許容値より短い場合は、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る。
ダムの故障リスク – 洪水、自然災害、人為的な損傷、建設品質などにより、ダムは大量の水をせき止め、下流地域やインフラに壊滅的な影響を与える可能性があります。このような故障は、電力供給、動植物に影響を与え、甚大な損失や死傷者をもたらす可能性もあります。
生態系への被害 ― 大規模な貯水池はダム上流で広範囲にわたる洪水を引き起こし、低地、谷間の森林、草原を破壊することがあります。同時に、ダム周辺の水生生態系にも影響を与え、魚類、水鳥、その他の動物に深刻な影響を及ぼします。
投稿日時：2023年4月3日
