1．水エネルギー資源
人類による水力資源の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の解釈（全国人民代表大会常務委員会法律工作委員会編）によれば、水力エネルギーの定義は、風と太陽の熱によって水が蒸発し、水蒸気が雨や雪を形成し、雨や雪が降って川や小川を形成し、水の流れがエネルギーを生み出すことを水力エネルギーと呼ぶ、とされています。
現代の水力資源開発・利用の主な内容は水力資源の開発・利用であるため、一般的に水力資源、水力資源、水力発電資源は同義語として用いられます。しかし実際には、水力資源には水力熱エネルギー資源、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ます。
（１）水資源及び熱エネルギー資源
水と熱エネルギー資源は、一般的に天然温泉として知られています。古代の人々は、天然温泉の水と熱資源を直接利用して、風呂を造り、入浴し、病気を治療し、運動を始めました。現代人も、発電や暖房に水と熱エネルギー資源を利用しています。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が行われ、そのうち14億1000万キロワット時は地熱エネルギー（つまり水熱エネルギー資源）を利用して発電されました。同国の住民の86%が暖房に地熱エネルギー（水熱エネルギー資源）を利用しています。チベット自治区には、設備容量2万5000キロワットの陽巴井発電所が建設されており、これも地熱（水と熱エネルギー資源）を利用して発電しています。専門家の予測によると、中国では毎年、地下100メートル以内の土壌から採取できる低温エネルギー（地下水を媒体として使用）は1500億キロワットに達する可能性があります。現在、中国における地熱発電の設備容量は35300キロワットである。
（２）水力エネルギー資源
水力エネルギーとは、水の運動エネルギーと位置エネルギーの両方を指します。古代中国では、激流、滝、滝の水力エネルギー資源が広く利用され、灌漑、穀物加工、籾殻取りのための水車、水車、水車などの機械が建設されました。1830年代には、ヨーロッパで水力発電所が開発され、製粉所、綿紡績工場、鉱業などの大規模産業に動力を供給するために利用されました。現代の水力タービンは、遠心ポンプを直接駆動して遠心力を発生させ、揚水や灌漑に利用します。また、水流を利用して水撃圧を発生させ、揚水や灌漑に利用するための水撃ポンプ場も、すべて水力エネルギー資源の直接的な開発と利用です。
（３）水力エネルギー資源
1880年代、電気が発見されると、電磁気理論に基づいて電動機が製造され、水力発電所が建設されて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、利用者に供給するようになり、水力エネルギー資源の活発な開発と利用の時代が幕を開けた。
ここで言及する水力資源は、一般的に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、温度エネルギーも存在します。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。その内訳は、潮力エネルギーが30億キロワット、波力エネルギーが30億キロワット、温度差エネルギーが400億キロワット、塩分差エネルギーが300億キロワットです。現在、海洋水力資源の利用において、潮力エネルギーの開発・利用技術のみが、大規模に開発可能な実用段階に達しています。他のエネルギー源の開発・利用については、技術的・経済的な実現可能性において画期的な成果を上げ、実用化・利用を実現するために、さらなる研究が必要です。ここで一般的に言及する海洋エネルギーの開発・利用とは、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及ぼす引力によって、潮汐と呼ばれる周期的な水位変動が生じます。この海水位の変動が潮汐エネルギーを生み出します。原理的には、潮汐エネルギーとは潮位変動によって生じる機械エネルギーのことです。
潮力水車は11世紀に登場し、20世紀初頭にはドイツとフランスが小型の潮力発電所の建設を開始した。
世界の潮力発電利用可能資源は10億～11億キロワットと推定され、年間発電量は約1兆2400億キロワット時である。中国の潮力発電利用可能資源の設備容量は2158万キロワット、年間発電量は300億キロワット時である。
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、設備容量は24万キロワットです。中国初の潮力発電所である広東省の冀州潮力発電所は1958年に建設され、設備容量は40キロワットでした。1985年に建設された浙江省江夏潮力発電所は、総設備容量3200キロワットで、世界第3位にランクされています。
さらに、中国の海洋には、波力エネルギーが約1285万キロワット、潮力エネルギーが約1394万キロワット、塩分差エネルギーが約1億2500万キロワット、温度差エネルギーが約13億2100万キロワットの埋蔵量があります。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、これは陸上河川水力発電の理論上の埋蔵量6億9400万キロワットの2倍以上であり、開発と利用の大きな可能性を秘めています。今日、世界各国は、海洋に眠る膨大なエネルギー資源を開発・利用するための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．水力エネルギー資源
水力発電とは一般的に、河川水の流れが持つ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、発電を行うエネルギー源を指します。石炭、石油、天然ガス、原子力発電は再生不可能な燃料資源を消費しますが、水力発電は水資源を消費せず、河川の流れ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
世界の河川における水力発電資源の総埋蔵量は50億5000万キロワットで、年間発電量は最大44兆2800億キロワット時です。技術的に利用可能な水力発電資源は22億6000万キロワットで、年間発電量は9兆8000億キロワット時に達する可能性があります。
1878年、フランスは世界初の水力発電所を建設し、その設備容量は25キロワットだった。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る。
（２）中国の水力資源
中国は、世界で最も豊富な水力エネルギー資源を有する国の一つです。最新の水力資源調査によると、中国の河川水力エネルギーの理論埋蔵量は6億9400万キロワット、年間理論発電量は6兆800億キロワット時で、水力発電の理論埋蔵量では世界第1位です。中国の水力資源の技術的に利用可能な容量は5億4200万キロワット、年間発電量は2兆4700億キロワット時、経済的に利用可能な容量は4億200万キロワット、年間発電量は1兆7500億キロワット時で、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の亀山水力発電所が、設備容量500kVAで建設されました。1912年には、中国本土初の水力発電所である雲南省昆明市の石龍壩水力発電所が、設備容量480キロワットで発電を開始しました。1949年、中国の水力発電設備容量は16万3000キロワットでした。1999年末までに、7297万キロワットにまで発展し、米国に次いで世界第2位となりました。2005年までに、中国の水力発電設備容量は合計1億1500万キロワットに達し、世界第1位となり、利用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）水力エネルギーの特徴
水力発電エネルギーは、自然の水循環によって繰り返し再生され、人間が継続的に利用できる。人々は水力発電エネルギーの再生可能性を表現する際に、「枯渇しない」という表現をよく用いる。
水力発電は、発電・運転中に燃料を消費したり有害物質を排出したりすることがありません。管理・運転コスト、発電コスト、環境負荷は火力発電よりもはるかに低く、低コストのクリーンエネルギー源と言えます。
水力発電は、優れた調整性能と迅速な起動能力を持ち、電力系統の運用においてピークカットの役割を果たします。迅速かつ効果的であり、緊急時や事故発生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、資源を基盤とする一次エネルギーであり、電気エネルギーに変換されて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行う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という二重の機能を持ちます。単一のエネルギー源からの鉱物採掘、輸送、貯蔵プロセスが不要となるため、燃料コストを大幅に削減できます。
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る。一方では、一部の土地が水没するため、住民の移転が必要となる。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、治水、灌漑、観光、船舶輸送といった人間の活動を促進することができる。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、水力発電開発はデメリットよりもメリットの方が多いと言える。
水力発電の利点から、世界各国は現在、水力発電の開発を優先する政策を採用している。1990年代には、ブラジルの総設備容量の93.2%が水力発電であり、ノルウェー、スイス、ニュージーランド、カナダなどの国々では水力発電の割合が50%を超えていた。
1990年、世界の一部の国における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%であった。
投稿日時：2024年9月24日
