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水力発電の仕組み



「水力発電」とは、水が流れる、あるいは落ちる際に働くエネルギーを利用して発電するものです。川などの水の流れは、大昔から水車などで利用されてきました。水力発電の原理も水車と同じで、高い場所にあるダムやため池から流れ落ちる水で「発電用水車」を回し、発電させる仕組みとなっています。

水の流れ方や落とし方は様々

水の流れ方や落とし方は様々

一般的な水力発電所の構成は、池やダムなどの取水口、沈砂池からの水が導水路、水槽、水圧管路を経て、発電所の発電用水車を回すという構成になっています。発電所の背後にある山の斜面に、長いパイプが設けられているのはそのためです。取水口や沈砂池で、ゴミや土砂や生物を取り除くことも、発電施設に悪影響を与えないために重要なことです。また、水圧を上げるために急斜面に水圧管路を設ける場合は、水圧管路に大きな力が加わるために、管路の丈夫さも重要になってきます。発電用水車を回し終えた水は放水路に放出されます。

水力発電の分類

水力には落差が必要なので、落差を得るための方法がいくつかあります。ひとつは水路式発電で、川や湖から水路を引いて発電するものです。また、多く見られるダム式発電は、ダムの貯水湖と発電所の落差を利用して発電します。ダムの水位変化で、落差変動が大きくなります。ダムと水路で落差をつくる「ダム水路式発電」もあり、発電所では「ダム水路式で調整池式」など、環境に応じて、これらの方法を組み合わせて発電しているケースも多くあります。発電所の環境に応じて自由に施設を構成できるのが、水力発電の大きなメリットです。

蓄電池のような揚水発電

「揚水発電」とは、上下に2つの調整池を備え、電力需要が少ない時期や時間帯に下の池から上の池へ水を汲み上げ、高負荷時に下に水を落として電力需要を賄うもので、原子力発電のように出力の調整が利かない発電方法を補うことができます。つまり、一種の蓄電池のような働きをする発電方法です。

広く実用化できる唯一の再生可能エネルギー

水力は自然のエネルギーであり、水力発電は、再生可能エネルギーとして長い歴史を誇っています。そのうえ、太陽光発電や風力発電に比べて、発電コストも安いのが特徴です。また、水と、地形などの落差さえあれば、発電することができます。地球上でも広範な地域で水力発電が活躍しており、近年では、農業用の水路に小さな水車を設置して発電する「小水力発電」も、環境への負荷が少なく簡単に設置できる発電システムとして注目されています。