山形県には太陽光からバイオマスまで再生可能エネルギーの資源が豊富にある。最近では小水力発電の開発プロジェクトが急速に広がってきた。山間部から平 野へ流れる農業用水路を活用できるほか、浄水場などの水道設備にも発電機を導入して、多彩な方式で電力の地産地消を推進中だ。
[石田雅也，スマートジャパン]
東北地方には全国の水田の約3割がある。山から平野に張りめぐらせた農業用水路には大量の水が流れていて、いまや小水力発電の宝庫でもある。山形 県は福島県に次いで小水力発電の導入ポテンシャルがあり、大規模な火力発電所に匹敵する75万kW（キロワット）の潜在量を秘めている（図1）。
図1 小水力発電の導入ポテンシャル。出典：山形県環境エネルギー部
農林水産省が推進する小水力発電の導入プロジェクトも山形県内に数多く集まっている（図2）。農業用水路の管理施設に水力発電機を導入して、発電 した電力を自家消費するか電力会社に売電する。未利用の再生可能エネルギーを生かして農業用水路の維持管理費を軽減することが狙いだ。
図2 農業用水路を活用した小水力発電の導入プロジェクト。出典：農林水産省
代表的な例が2014年11月に運転を開始した「野川小水力発電所」である。県南部の長井市を流れる置賜野川（おきたまのがわ）から分岐した農業 用水路に建設した。豊富な水量を生かせるように2基の水車発電機を並列に設置して、最大で198kW（キロワット）の電力を供給することができる（図 3）。
図3 「野川小水力発電所」の外観（上）、設備の構成（下）。出典：山形県置賜総合支庁、野川土地改良区
春から秋にかけて水田に大量の水を供給する灌漑（かんがい）期には水量が増えるため、最大で毎秒4.4立方メートルを発電にも利用可能だ（図 4）。年間の発電量は108万kWh（キロワット時）を想定している。一般家庭の使用量（年間3600kWh）に換算して300世帯分に相当する。
図4 「野川小水力発電所」で利用する農業用水路、出典：山形県置賜総合支庁、野川土地改良区
農業用水路を運営する野川土地改良区は発電した電力を固定価格買取制度で売電する。出力が200kW未満の小水力発電の買取価格は1kWhあたり 34円（税抜き）になることから、年間の売電収入は3670万円を見込める。建設費は4億4000万円かかったが、運転維持費を加えて15年程度で回収で きる見通しだ。
同じ県南部の米沢市でも、農業用水路を活用した小水力発電の導入計画が進んでいる。農業用水路に水を供給するダムを含めて、広範囲に設備を改修す るプロジェクトの一環で実施する。2カ所に小水力発電所を建設する予定で、そのうち「水窪ダム」に設置する発電設備の規模が大きい（図5）。
図5 「水窪ダム小水力発電所」の建設計画（上）、「水窪ダム」の全景（下）。出典：農林水産省、米沢平野土地改良区
水窪ダムでは取水塔から水を取り込んで農業用水路に流す仕組みになっている。最大で毎秒20立方メートルにのぼる大量の水が50メートルの高さか ら流れてくる。この水力を利用して755kWの電力を供給できるようにする。年間の発電量は348万kWhを想定していて、2016年4月に運転を開始す る予定だ。
もう1カ所に建設する小水力発電所も同時期に運転を開始して、2カ所の合計で年間の発電量は400万kWhに達する。これは米沢平野の農業用水路 の管理施設で消費する電力量とほぼ同じになる。発電所を運営する米沢土地改良区では電力会社に売電してから、管理施設で必要な電力を購入する「振替供給方 式」を採用する方針だ。この方式でも固定価格買取制度で売電することができる。
安定して流れる水道のエネルギー
農業用水路に加えて、自治体が運営する水道設備でも小水力発電の導入が活発に進んでいる。山形県の日本海側に広がる「庄内広域水道」には2カ所の 浄水場と3カ所の量水所がある。浄水場から地域ごとに供給する水の流量を途中で調整する施設が量水所だ。3カ所のうち流量の多い「鶴岡量水所」に小水力発 電設備を導入して2014年11月に運転を開始した。
浄水場から量水所までのあいだには69メートルの落差があり、最大で毎秒0.39立方メートルの水が流れている（図6）。この水力を使って 199kWの電力を供給できて、年間の発電量は170万kWhを見込んでいる。年間の売電収入は5800万円になり、想定通りに発電できれば建設費の3億 円を10年以内に回収できる。
図6 「鶴岡量水所」に導入した小水力発電設備。出典：山形県企業局
一方で内陸部にある山形市では、市内に2カ所ある浄水場の1つに小水力発電設備を導入した。水源になる標高573メートルの「蔵王ダム」から市街 地にある標高221メートルの「松原浄水場」まで、途中4カ所で水圧を落としながら導水管で水を流している。最後の4番目の減圧地点から浄水場までの77 メートルの落差を利用して発電する方式である。
発電能力は140kWで2014年9月に運転を開始した（図7）。年間の発電量は100万kWhになって、浄水場で消費する電力をすべてまかなう ことができる。年間に約1000万円の経費削減につながり、さらに余剰電力の売電収入が70万円程度になる。浄水場で自家発電できれば、停電が発生しても 水道の供給を続けることが可能だ。
図7 「松原浄水場」の小水力発電施設（左）と発電機（右）。出典：山形市上下水道部
農業用水路と水道設備を合わせて、山形県内では震災後に5カ所で小水力発電所が運転を開始している。浄水場と量水所が2カ所ずつ、農業用水路では 野川小水力発電所が最初の事例だ。5カ所を合計すると年間の発電量は440万kWhにのぼり、一般家庭で1200世帯分の電力を供給できる体制になった。
これから運転を開始する発電設備を加えて、固定価格買取制度の認定を受けた小水力発電の規模は全国で15位に拡大している（図8）。2013年末 の時点では1カ所も認定を受けていなかったことから、1年間で大幅に増えた。太陽光と風力も着実に伸びているが、各地域に電力を安定供給できる点で小水力 発電の果たす役割は大きい。
