ダムから浄水場まで落差110メートル、小水力発電で240世帯分の電力【スマートジャパン】

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2016/02/08

ダムから浄水場まで落差110メートル、小水力発電で240世帯分の電力【スマートジャパン】

2016年2月8日更新
新潟県の柏崎市で浄水場の構内に建設した小水力発電所が運転を開始した。山間部のダムから低地にある浄水場まで、110メートルの落差で流れてくる水力を利用して発電する。柏崎市と発電事業者が共同事業方式をとり、水力を提供する柏崎市は年間に480万円の収入を得る。[石田雅也,スマートジャパン]

柏崎市の中心部から2キロメートルほどのところに「赤坂山浄水場」がある。市内の水道水の8割以上を供給する浄水場の構内に、小水力による「赤坂山発電所」が2月1日に運転を開始した（図1）。

図1　「赤坂山発電所」の建屋外観。出典：柏崎市ガス水道局

発電能力は198kW（キロワット）で、年間に86万kWh（キロワット時）の電力を供給できる想定だ。一般家庭の使用量（年間3600kWh）に換算して240世帯分の電力に相当する。柏崎市の総世帯数（3万4000世帯）の1％に満たない電力量ながら、これまで使われていなかった水力で発電できるうえに、市の収入を増やせるメリットがある。
この小水力発電は柏崎市が発電事業者の東京発電と共同事業方式で実施している。柏崎市は水力のエネルギーと発電所の設置場所を提供して、東京発電が建設・運転・保守を担当する役割分担だ。柏崎市が事業者を公募した結果、関東を中心に数多くの水力発電所を運転している東京発電を選んだ。
発電した電力は固定価格買取制度で売電する。発電能力が200kW未満の小水力発電の買取価格は1kWhあたり34円（税抜き）で、売電収入は年間に約2900万円になる。このうち柏崎市には1kWhあたり5.1円の納付金と行政財産の使用料が入り、年間に約480円の収入を得られる見込みだ。さらに発電量が想定値を上回った場合には、1kWhあたり6.1円の納付金が加わる。
発電に利用する水は遠く離れた山間部にあるダムから流れてくる。柏崎市の水道は3カ所のダムから引き込んだ水を2カ所の浄水場で処理して市内に供給するシステムになっている（図2）。このうち最も上流にある「赤岩ダム」から赤坂山浄水場まで、110メートルの高低差で水が流れてくる。

図2　柏崎市の水道システム。出典：柏崎市ガス水道局水道設備に適した円筒型の水車発電機

実際に小水力発電に利用できる有効な落差は80メートルになる。水量は最大で毎秒0.4立方メートルある。この水力を使って「円筒ケーシング・インライン型フランシス水車」を回転させる発電方式を採用した（図3）。

図3　小水力発電機の設置状況。出典：柏崎市ガス水道局

フランシス水車は水力発電で最も多く使われるタイプだが、通常は渦巻型の構造で水を取り込むため、水平に設置した送水管に適用することはむずかしい。これに対して水平方向に円筒型で水を取り込む構造のフランシス水車であれば、既設の送水管に直結できて水道設備に導入しやすい。
赤坂浄水場には長方形の大きな配水池が2つある。このうち赤沼ダムから水を引き込む「6拡配水池」に隣接する場所に発電所を建設した（図4）。赤沼ダムから流れてくる水は「6拡導水管」を通って配水池に入る直前に、水流の落差が生み出すエネルギーを伴って水車発電機の中を通過する仕組みだ。