1、水エネルギー資源
人類の水力資源開発と利用の歴史は古代に遡ります。『中華人民共和国再生可能エネルギー法解釈』（全国人民代表大会常務委員会法律作業委員会編纂）によると、水力エネルギーとは、風熱と太陽熱によって水が蒸発し、水蒸気が雨や雪となり、雨や雪が降ることで河川が形成され、水の流れによってエネルギーが生み出されるものであり、これを水力エネルギーといいます。
現代の水力資源開発・利用の主な内容は水力発電資源の開発と利用であるため、水力資源、水力発電資源、水力発電資源は同義語として用いられることが多い。しかし、実際には、水力発電資源には、水熱エネルギー資源、水力エネルギー資源、水力エネルギー資源、海水エネルギー資源など、幅広い内容が含まれる。
（1）水と熱エネルギー資源
水熱資源は、一般に天然温泉として知られています。古代の人々は、天然温泉の水熱資源を直接利用し、風呂を造り、入浴、病気の治療、運動を行っていました。現代人も水熱資源を発電や暖房に利用しています。例えばアイスランドでは、2003年に70億8000万キロワット時の水力発電量を記録し、そのうち14億1000万キロワット時が地熱エネルギー（水熱資源）によるものでした。同国の住民の86%が地熱エネルギー（水熱資源）を暖房に利用しています。西蔵には、設備容量2万5000キロワットの楊巴井発電所が建設され、ここでも地熱（水熱資源）を発電に利用しています。専門家の予測によると、中国では地下約100メートルの土壌が毎年集めることができる低温エネルギー（地下水を媒体とする）は1500億キロワットに達するとされています。現在、中国の地熱発電の設備容量は35,300キロワットです。
（2）水力エネルギー資源
水力エネルギーには、水の運動エネルギーと位置エネルギーが含まれます。古代中国では、激しい流れの河川、滝、滝の水力エネルギー資源が広く利用され、水車、水車、水車小屋などの機械が建設され、灌漑、穀物加工、米の脱穀に利用されていました。1830年代には、ヨーロッパで水力発電所が開発され、製粉所、綿工場、鉱山などの大規模産業に電力を供給するために利用されました。現代の水車は、遠心力を発生させて揚水灌漑用の遠心力ポンプを直接駆動し、水の流れを利用して水撃圧力を発生させ、高水圧を形成して揚水灌漑に使用します。
（3）水力エネルギー資源
1880年代に電気が発見されると、電磁気学の理論に基づいて電動機が製造され、水力発電所の水力エネルギーを電気エネルギーに変換してユーザーに届ける水力発電所が建設され、水力エネルギー資源の活発な開発と利用の時代が始まりました。
私たちが現在言及している水力資源は、通常、水力発電資源と呼ばれています。河川水資源に加えて、海洋には膨大な潮力、波力、塩分、温度エネルギーが含まれています。世界の海洋水力資源は760億キロワットと推定されており、これは陸上河川水力発電の理論上の埋蔵量の15倍以上です。そのうち、潮力エネルギーは30億キロワット、波力エネルギーは30億キロワット、温度差エネルギーは400億キロワット、塩分差エネルギーは300億キロワットです。現在、人類が海洋水力資源を利用する中で、大規模に開発できる実用段階に達しているのは、潮力エネルギーの開発利用技術だけです。他のエネルギー源の開発利用は、技術的および経済的実現可能性の画期的な成果を達成し、実用的な開発利用を実現するために、さらなる研究が必要です。私たちが通常言及する海洋エネルギーの開発利用は、主に潮力エネルギーの開発利用を指します。月と太陽が地球の海面に引力をかけることで、海面水位が周期的に変動します。これを潮汐と呼びます。海水の変動が潮汐エネルギーを生み出します。原理的には、潮汐エネルギーは潮位の変動によって発生する力学的エネルギーです。
潮力発電所は 11 世紀に登場し、20 世紀初頭にはドイツとフランスが小規模な潮力発電所の建設を始めました。
世界で利用可能な潮力エネルギーは10億～11億キロワットと推定されており、年間発電量は約1兆2,400億キロワット時です。中国の利用可能な潮力エネルギー資源は、設備容量が2,158万キロワット、年間発電量が300億キロワット時です。
現在、世界最大の潮力発電所はフランスのレンヌ潮力発電所で、設備出力は24万キロワットです。中国初の潮力発電所は広東省の冀州潮力発電所で、1958年に建設され、設備出力は40キロワットでした。浙江省江夏潮力発電所は1985年に建設され、総設備出力は3,200キロワットで、世界第3位です。
さらに、中国の海洋には、波力エネルギーの埋蔵量が約1,285万キロワット、潮力エネルギーの埋蔵量が約1,394万キロワット、塩分差エネルギーの埋蔵量が約1億2,500万キロワット、温度差エネルギーの埋蔵量が約13億2,100万キロワットあります。まとめると、中国の海洋エネルギー総量は約15億キロワットで、これは陸地河川水力発電の理論埋蔵量6億9,400万キロワットの2倍以上であり、開発と利用の見通しが広いです。現在、世界各国は海洋に埋蔵されている膨大なエネルギー資源の開発と利用に向けた技術的アプローチの研究に多額の投資を行っています。
2、水力発電エネルギー資源
水力発電とは、一般的に河川水流の位置エネルギーと運動エネルギーを利用して水力発電機を回転させ、発電することを指します。石炭、石油、天然ガス、原子力発電は再生不可能な燃料資源の消費を必要としますが、水力発電は水資源を消費せず、河川水流のエネルギーを利用します。
（1）世界の水力エネルギー資源
世界中の河川の水力発電資源の総埋蔵量は50.5億キロワットで、年間発電量は最大44.28兆キロワット時に達します。技術的に利用可能な水力発電資源は22.6億キロワットで、年間発電量は9.8兆キロワット時に達します。
1878年、フランスは世界初の水力発電所を建設しました。当時の設備容量は25キロワットでした。現在までに、世界の水力発電設備容量は7億6000万キロワットを超え、年間発電量は3兆キロワット時に達しています。
（2）中国の水力資源
中国は世界で最も豊富な水力発電エネルギー資源を有する国の一つです。最新の水力発電資源調査によると、中国の河川水力エネルギーの理論埋蔵量は6億9,400万キロワット、年間理論発電量は6兆800億キロワット時で、水力発電理論埋蔵量では世界第1位です。中国の水力発電資源の技術的開発可能容量は5億4,200万キロワット、年間発電量は2兆4,700億キロワット時、経済的開発可能容量は4億200万キロワット、年間発電量は1兆7,500億キロワット時で、いずれも世界第1位です。
1905年7月、中国初の水力発電所である台湾省亀山水力発電所が建設され、設備容量は500kVAでした。1912年には、中国大陸初の水力発電所である雲南省昆明の石龍ハ水力発電所が発電用に完成し、設備容量は480キロワットでした。1949年、中国の水力発電設備容量は163,000キロワットでした。1999年末までに、7,297万キロワットに成長し、米国に次ぎ、世界第2位になりました。2005年までに、中国の水力発電の総設備容量は1億1,500万キロワットに達し、世界第1位になり、開発可能な水力発電容量の14.4％、国内電力産業の総設備容量の20％を占めました。
（3）水力発電の特徴
水力発電は自然の水循環によって繰り返し再生され、人類が継続的に利用することができます。水力発電の再生可能性を表現する際に、「無尽蔵」という言葉がよく使われます。
水力発電は、生産・運転時に燃料を消費せず、有害物質を排出しません。管理・運転コスト、発電コスト、環境への影響は火力発電に比べてはるかに低く、低コストのグリーンエネルギー源です。
水力発電は、優れた調整性能と迅速な起動を備え、電力網の運用においてピークカットの役割を果たします。迅速かつ効率的で、緊急時や事故時の電力供給損失を低減し、電力供給の安全性を確保します。
水力発電と鉱物エネルギーは資源ベースの一次エネルギーに属し、電気エネルギーに変換され二次エネルギーと呼ばれます。水力発電開発は、一次エネルギー開発と二次エネルギー生産を同時に完了するエネルギー源であり、一次エネルギー建設と二次エネルギー建設の二重の機能を備えています。単一のエネルギー鉱物の採掘、輸送、貯蔵プロセスを必要とせず、燃料コストを大幅に削減します。
水力発電開発のための貯水池建設は、地域の生態環境を変化させます。一方では、一部の土地が水没し、移住者の移住を招きます。他方では、地域の微気候を回復させ、新たな水生生態環境を創出し、生物の生存を促進し、人為的な治水、灌漑、観光、船舶開発を促進することができます。したがって、水力発電プロジェクトの計画においては、生態環境への悪影響を最小限に抑えることを総合的に考慮する必要があり、水力発電開発はメリットよりもデメリットの方が多いと言えます。
水力エネルギーの利点により、世界各国は水力発電開発を優先する政策を採用しています。1990年代には、ブラジルの総設備容量の93.2%を水力発電が占め、ノルウェー、スイス、ニュージーランド、カナダなどの国では水力発電比率が50%を超えていました。
1990 年、世界各国で利用可能な電力に対する水力発電の割合は、フランスで 74%、スイスで 72%、日本で 66%、パラグアイで 61%、米国で 55%、エジプトで 54%、カナダで 50%、ブラジルで 17.3%、インドで 11%、中国で 6.6% でした。
投稿日時: 2024年9月24日
