2016/12/27
2016年12月27日掲載
一関市赤荻字雲南の精茶百年本舗の清水恒輝会長（68）は、一関、平泉両市町を流れる照井堰（ぜき）用水を活用した水力発電の研究に取り組んでいる。同社近くの用水路に水車型の発電装置を浮かべ、「災害や停電が発生した時など、緊急充電用の電源として地域のために役立てたい」としている。
照井堰用水は、藤原秀衡の家臣照井太郎高春が平安末期に開削したとされる用水路。清水会長は、古くから水田へのかんがいや生活用水として重宝されてきた同用水を有効活用できないかと長年にわたり模索。東日本大震災発生時の大規模停電によって地域住民の生活に大きな支障が出たことを教訓に、２０１１年からたった一人で水力発電の研究に乗り出した。
専門外の分野のため、発電装置を造るまでに試行錯誤。最初は自転車のライトが点灯する仕組みを参考にしていたが、家庭で主に使用されている交流電源への変換がうまくいかず断念。九州の協力者から「船の発電装置を参考にしては」と助言を受け、元造船業者や一関高専教授らの手を借りながら５年がかりで小水力発電装置（発電量１００ボルト、１２０ワット）を開発した。
装置は高さ約４メートル、縦横約２メートルで、重さは約３００キロ。浮き輪と水車、ダイナモ発電機が取り付けられている。15年８月から同社南側の用水路に浮かべ、試験的に運用を開始。緩やかな水の流れで水車を回し、敷地内にある街灯などに電力を活用してきた。
冬場は農業用水が流れないため装置を取り外しているが、研究は怠らない。清水会長は「ゆくゆくは２台、３台と装置を増やし、電気をためておく仕組みも考えたい。震災時のような思いをしないためにも、多くの電力を供給できるように努めていく」と目標を語る。
2016/12/26
2016年12月26日掲載
伊那市春富土地改良区の農業用水路を活用した春富６号地区小水力発電所の工事が、同市富県の現地で順調に進んでいる。発電所棟も姿を見せ、間もなく発電機本体の据え付けも始まる予定という。事業主体の県上伊那地方事務所によると、発電所完成後の２０１７年４月から試験発電に入り、９月までテストを行った後、運営主体の同土地改良区に移管する。
県営かんがい排水事業の一環で整備する。斜面に設置されている階段水路をバイパスする形で導水管を設け、高低差を使って発電する仕組み。同地事所農地整備課の説明だと、現場の有効落差は約２２メートルで、最大使用水量は毎秒１・１２立方メートルになるという。最大出力は約１９５キロワットを見込んでいる。かんがい期の４～９月に発電し、全量を売電する。
１５年秋に起工した。工事では、取り入れた水をいったんためて、流量を調節したり砂やごみを取り除いたりするコンクリート製の水槽（ヘッドタンク）を上部に設置。下流側に建設する発電所棟と長さ約４０メートルの導水管でつなぐ。設計・施工を合わせたプロポーザル（企画提案）方式での発注で、ヤマウラが請け負っている。事業費は約４億円。
農業用水路を管理する土地改良区の多くは、施設の老朽化等に伴い、維持管理の負担が大きくなっているという。春富土地改良区の織井秀夫理事長は「国県の事業に基づいて始める発電事業なので、売電による利益は土地改良区の施設の改善に使うのが基本になる。利益はきちんと留保し、土地改良事業の主要幹線の工事の地元負担を減らし、水源設備の保全対策に使っていきたい」と話している。
同地事所は１３年度に上伊那地域農業生産基盤再生可能エネルギー活用研究会を設置し、農業用水路を活用した小水力発電の可能性を検討。春富と上伊那美和（同市長谷）の２カ所の土地改良区で実現性が高いと判断し、事業化された。上伊那美和の小水力発電所（最大出力１２・２キロワット）は既に運用が始まり、通年発電に入っている。
2016/12/26
2016年12月26日掲載
全国どこにでもある何の変哲もないコンクリート製の水路が、牙を向く──。1月25日、鳥取県日南町の新石見小水力発電所で死傷者3人を出した事故は、まさにそのような形容がふさわしい。
事故当日までの2日間で降った70～80cmの雪が、氷点下10度の気温と相まって開きょ式の導水路に付着し、通水を阻害。その影響であふれた水が引き金となり、斜面が崩落し、民家を襲った。
新石見小水力発電所は、固定価格買取制度（FIT）に基づく「既設導水路活用型」の施設だ。1953年に造られた石見発電所を改良して、2015年10月に稼働を始めた。改良設計者は荒谷建設コンサルタント（広島市）・八千代エンジニヤリングJV（共同企業体）だ。
発電所を所管する経済産業省は、改良した矢先の事故であることから徹底した原因究明を日南町に指示。学識経験者や業界団体など第三者の意見を踏まえた事故報告書が、2016年8月にようやくまとまった。改良設計や管理などの面で、様々な問題が明らかになった。
表土層流出と同時に側壁が崩壊
新石見小水力発電所は、九塚（くづか）川から引いた水を長さ1.2kmの導水路を通して、ヘッドタンク（上水槽）にため、落ち葉などを除去してから、落差のある水圧管に流して発電する仕組みだ。ヘッドタンクの手前120m付近の導水路で、問題の事故が生じた。
被害の直接の要因は、導水路からの越流水とそれに伴う土砂崩壊だ。越流した水が表土層を削り取り、支えのなくなった側壁が水圧に耐えられずに崩壊。水が一気にあふれ出して、最終的に約150m3（立方メートル）の土砂が流れた。
ヘッドタンクには導水路からの余剰水を放流する目的で、越流堰と余水路を設けている。自然流下のため、ヘッドタンクの位置は導水路よりも低い。処理能力以上の水が流れれば、真っ先に越流堰を伝って余水路に吐ける想定で、導水路から水があふれることはあり得ないはずだった。
ヘッドタンクの改良設計があだに
事故報告書では導水路から越流した原因の一つに、改良後のヘッドタンクが雪の堆積しやすい構造だったことを挙げている。
例えば、新しく設置した除じん機と巻き取り型のメッシュスクリーンだ。スクリーンが定期的にベルトコンベヤーのように巻き上がり、落ち葉などを自動で撤去する。改良前の固定型のバースクリーンと比較して、網目が密で雪が詰まりやすかった。
そのほか、改良時に加えた管理用のはしごや、水路に流れてきた浮遊物を物理的に止める鉄板にも雪氷が付着。また、改良で水の滞留面積を広げたことも、雪の堆積に拍車をかけた。
大量に堆積した雪が、余水路への越流を妨げ、ヘッドタンク内の水位は上昇。さらにメッシュスクリーンはたまった雪の重みで巻き上がらなくなり、除じん機が自動停止し、連動して発電機も止まった。水圧管への供給が遮断され、導水路内の水位上昇を引き起こした。
メッシュスクリーンは、最近の除じん設備では一般的に使われている。しかし、日南町の久城隆敏住民課長は、「積雪地帯にメッシュスクリーンなどが適切だったのか。最終的に採用を決めた我々に責任はあるが、一方で専門的知見からもう少し配慮してほしかった」と振り返る。
流末部に水の流れと直角方向に配置した越流堰の構造も、事態を悪化させた。越流阻害物が集中しやすく、余水を排出しにくい。
導水路自体は改良の対象外だったが、開きょ式という元々の構造が、通水を阻害しやすい問題点を抱えていた。雪が直接降り注いだり、導水路沿いにある木の枝に積もった雪が重みでしなって落ちたりして、それらが導水路内で凍結。これも通水の阻害要因となった。
技術の進化が皮肉にも事故に
事故報告書では、当日の管理の不手際も指摘している。除じん機が停止した際、日南町の職員は故障の通知をメールで受信した。しかし、携帯端末で発電出力に問題がないことも確認したため、「除じん機が機能しなくても水は余水路へ流れる」と判断。管理を委託している「水路管理人」に指示をしなかった。
遠隔監視による緊急メールを職員が受け取るシステムは、今回の改良を機に導入したものだ。それまでは、水路管理人が現地で異常を確認していた。また、このシステムの導入と同時に、日南町では管理人が交代していた。前任は60歳代の熟練者だったが、高齢や管理の重責からの解放を理由に、後進に道を譲った。
大雪警報で取水口を止めるという管理方針はあったが、事故当日は日南町に注意報しか出ていなかった。前任の管理人は後日談で、「これほどの雪が降れば、自分ならば取水口を止めていた」と話している。
久城課長は、「水路があった区域の天気の移り変わりや気温から、警報に相当する状況だったと聞く。だが、それは何十年と管理をして培った感覚でなければ分からないだろう」と指摘する。遠隔監視など、管理の手間を省くために導入した技術で、皮肉にも大事故につながる前兆を見逃してしまった。
「外力として雪は考慮していない」
事故報告書を受け取った経産省は8月29日、日南町に口頭注意した。発電用水力設備に関する技術基準を定める省令の「ヘッドタンクの水位上昇が導水路に悪影響を及ぼさないように維持する」という項目に、違反していると考えられたためだ。
気になるのが、焦点の一つである改良設計の思想だ。積雪を踏まえて、導水路の水位が上昇しないように考慮したのか──。荒谷建設コンサルタントJVのうち、ヘッドタンクの設計を主に担った八千代エンジニヤリングに話を聞くと、以下の答えが返ってきた。
「設計上、外力として雪は考慮していない。ただし技術基準を定める省令や仕様書などに基づいて、適切に設計したと考えている」（総合事業本部の眞間修一総括副本部長）。
技術省令が定めるヘッドタンクの項目には、地震や土圧などに対する安定検討を求めているが、確かに雪に対する記載はない。日南町の小水力発電の改良設計のプロポーザル公告でも、降雪時の配慮などの検討事項はなく、八千代エンジニヤリングは「降雪時に発電機は稼働させない前提で設計した」と主張している。
一方で、同社は「雪の影響を全く無視していたわけではない」とも主張する。眞間副本部長は、「発注者との打ち合わせで、担当者が『雪に対しては導水路に蓋をするのが望ましい』と伝えていたようだが、成果報告書には記載していなかった」と説明する。
改良前は管理人の個人スキルで、かなりの安全が担保されていた。改良範囲がヘッドタンクなど一部だったこともあり、改良後の管理体制まで考えが至らなかったのも事実だ。
同社は死亡事故を重く受け止めており、眞間副本部長は「発注者から提示された設計条件以外に課題があれば、予算上実施可能かどうかは別として、発注者に記録として残すように、社内で周知徹底したい」と気を引き締める。
同様の事故は排水路や農水路でも
日南町は再発防止策として、ヘッドタンクを再度改良するほか、雪の堆積を防ぐために、導水路の全線暗きょ化の方針などを打ち出した。売電収入の一部を当てて、5年間で対策工事を終わらせる予定だ。
もっとも、暗きょ化は事故を防ぐ手立ての一つではあるが、事故の本質は雪が積もらない構造にすれば解決するという単純なものではない。
「暗きょでも土砂崩壊で壊れれば、水があふれる。導水路で事故があったときに、取水停止の機能を持たせるルールづくりなどを議論する余地がありそうだ」。全国小水力利用推進協議会の中島大事務局長はこう指摘する。実際に熊本地震では、九州電力黒川第一発電所の事故で同様の危険性が浮き彫りになった。
危険なのは発電用の施設だけではない。越流や地震の崩壊を機に、ひとたび水や土砂を頭上から降らす“凶器”に変わるという点では、全国至るところに存在する排水路や農業用水路などにも同様のリスクが潜む。
道路法面の排水路では、たまった落ち葉や土砂が阻害物となり、水があふれて斜面崩落するケースが多い。しかし、守るべき対象範囲が広すぎてコストが膨大に掛かるため、抜本的な対策を打てていない。一方、農業用水路や小水力用の導水路では、直下に民家がある場所だけを防ぐという考え方もあり得る。
土砂崩壊を誘因する状況を見抜くすべがないわけでもない。例えば、図1（j-waterのホームページ上では省略）で示したように、今回、死亡事故につながった土砂災害が発生した箇所は、土砂災害特別警戒区域の範囲内だった。
鳥取県は日南町の事故後、各市町村に対して、土砂災害警戒区域内の農業用水路における泥や落石などの通水阻害物の点検を依頼。該当する2200カ所中、29カ所で通水阻害を確認して撤去した。まずはできる対策を打ち、少しでも潜在リスクを排除することが望まれる。
（日経コンストラクション 真鍋政彦）
[日経コンストラクション2016年10月10日号の記事を再構成]
2016/12/20
2016年12月20日掲載
ユニークな再生可能エネルギーの導入プロジェクトが山口県に数多くある。イチゴを栽培するハウスではフィルム型の太陽光発電シートで暖房用の電力を供給する。竹を燃料に利用する世界初のバイオマス発電所の建設も進行中だ。ダムの水面下にある施設では小水力発電所が運転を開始した。
[石田雅也，スマートジャパン]
山口県では米をはじめ野菜や果物など多彩な農作物の生産が盛んだ。最近ではイチゴの栽培にも力を入れている。県の農林総合技術センターでは2015年12月から2016年3月まで、太陽光発電を利用した省エネ型のハウスを使ってイチゴの栽培実証に取り組んだ。
ハウスの屋根にフィルム型の太陽光発電シートを搭載して、日中に発電した電力をハウス内の暖房に利用する。太陽光発電シートでは最大1.6kW（キロワット）の電力を作ることができる。発電した電力を蓄電池に貯めながら夜間にも供給できる仕組みだ。
蓄電池の電力はイチゴの栽培に欠かせない加温に利用する。イチゴはクラウン部と呼ぶ根茎部分で温度を感知して成長するため、寒い冬の時期にクラウン部を加温すると成長が早まる。電気で発熱するテープ状のヒーターを使って、少ないエネルギーで加温してイチゴの栽培を促進する試みだ。
通常のハウスでは温風暖房機を使うが、暖房機の代わりにテープヒーターでクラウン部を20℃に加温すると、同等以上の収穫量になることが確認できた。テープヒーターの消費電力はイチゴ1株あたり2W（ワット）で済むため、暖房のコストを半分に減らせる。灯油を使う暖房機に比べて、クリーンな再生可能エネルギーを利用する効果もある。
日中に太陽光が降り注げば、ハウス内には余剰熱が発生する。この余剰熱の暖気をダクトで吸い込んで蓄熱する仕組みも導入した。イチゴの栽培場所の下に設けた石の層に蓄熱する。夜になってハウス内の温度が下がると放熱して、イチゴを下から温めることが可能だ。太陽光のエネルギーをイチゴの栽培に最大限に生かせる。
フィルム型の太陽光発電シートは県内各地の農園でも利用中だ。周南市にある観光農園では2016年3月から、ブドウやナシを栽培する農園にサルの侵入を防ぐ目的で導入した。3カ所の農園のうち2カ所にフィルム型の太陽光発電シートを設置して、1カ所には超小型の小水力発電機を園内の水路に設置した。
1枚の太陽光発電シートで270Wの電力を供給できる。一方の超小型の小水力発電機の発電能力は4.8Wと小さい。この程度の電力でも、農園の周囲にめぐらした電気柵でサルの侵入を防ぐことが可能だ。
山口県では補助金を交付して、小規模な太陽光発電や小水力発電を農村に広めてきた。周南市の導入事例はフィルム型の太陽光発電シートでは5カ所目に、超小型の小水力発電機では7カ所目になる。
ダムの水面の下でも小水力発電
もっと規模の大きな小水力発電の導入プロジェクトも相次いで始まっている。山口県の企業局が宇部市に所有する「宇部丸山ダム」に小水力発電設備を導入した。ダムの水面から突き出た取水塔の下で稼働中だ。
取水塔の下には周辺地域に水道用水や工業用水を供給するための施設が設けられている。この施設内を流れる水を分岐させて水車発電機に送り込むように変更した。取水塔から取り込んだ水流の落差は19メートルになり、最大で毎秒0.94立方メートルの水量を発電に利用できる。
ダムから下流に水を供給する前に、施設内で水圧を下げる必要がある。従来は水道管に制御弁を設けて水圧を調整していたが、代わりに水車発電機を導入した。水車を回転させる反動で水圧を下げながら、これまで未利用だった水力エネルギーを電力に変える仕組みだ。
2016年4月に運転を開始して、発電能力は130kWある。年間の発電量は57万kWh（キロワット時）を見込んでいる。一般家庭の使用量（年間3600kWh）に換算して160世帯分に相当する。発電した電力は固定価格買取制度で売電して、年間に約1900万円の収入を得られる見通しだ。買取期間の20年間の累計では4億円近い収入になる。事業費は2億2800万円かかったが、運転維持費を加えても十分に採算をとれる。
宇部丸山発電所を含めて県営の水力発電所は現在12カ所で稼働中だ。大半は1950～60年代にかけて運転を開始した大規模な水力発電所で、12カ所の発電能力を合わせると5万kWを超える。このうち固定価格買取制度の対象になる小水力発電所は2カ所にあり、さらに1カ所で建設プロジェクトが進んでいる。
東部の岩国市に建設中の「平瀬ダム」に導入する小水力発電所である。平瀬ダムは治水を目的に新設するダムで、2021年の完成を目指している。このダムの直下に小水力発電所を併設して、ダムの下流の自然環境を守るために放流する水量を生かして発電する計画だ。
水車発電機には最大で毎秒4立方メートルの水が流れ込み、水流の落差は33メートルになる。発電能力は1100kWを想定している。ダムが完成する翌年の2022年4月に運転を開始する予定だ。年間の発電量は525万kWhに達して、1460世帯分の電力を供給できる。
森林を侵食する竹でバイオマス発電
山口県の再生可能エネルギーは太陽光発電を中心に、中小水力発電とバイオマス発電が拡大中だ。小水力発電の導入量は全国で13位に入る規模になった。バイオマス発電では世界で初めて竹を主燃料に利用する発電所の建設プロジェクトが進んでいる。
南西部の山陽小野田市にある工業団地の中に、発電能力が2MW（メガワット）ある「山陽小野田バンブーバイオマス発電所」を建設中だ。2017年1月に運転を開始する予定で、年間の発電量は1580万kWhを見込んでいる。一般家庭の4400世帯分に相当する電力を供給できる。徳島県に本社がある藤崎電機がグループ会社のガイアパワーを通じて発電所を建設・運営する。
竹には一般の木と違ってミネラル分が多く含まれているために、バイオマス発電設備に悪影響を与えるおそれがある。そこで藤崎電機はドイツのプラントメーカーと共同で竹専用のバイオマス発電設備を開発した。合わせて燃料の竹チップを供給する事業にも取り組んでいく。
山口県内には1万2000平方メートルに及ぶ竹林が広がり、県全体では150万トンにのぼる竹の資源量が存在する。ところが広範囲に及ぶ竹林が森林を侵食してしまう問題が発生して対策を迫られている。山口県では竹林の伐採を推進するために、竹を燃料に転換する実証試験を2014～2015年度に実施した。
伐採後の竹を収集・運搬・燃料化するまでの一連の流れをシステム化する実証プロジェクトだ。加工した竹チップを県内の木質バイオマス発電所に供給して、木材と混焼発電による効果や影響を調査した。通常の木材に対して5～8％程度の竹チップを混焼しても発電設備に問題は発生しなかった。今後は竹チップを専焼できる発電設備が完成すると、大量の竹を伐採して発電に利用できる。
その一方で九州につながる下関市の沖合では、国内で最大級の洋上風力発電所の開発プロジェクトが進行中だ。陸地から1.5キロメートルほどの洋上に、合計で15基の大型風車の建設を計画している。1基あたり4MWの発電能力を見込み、全体では60MWの規模になる。前田建設工業が400億円の事業費を投じる一大プロジェクトである。
対象の海域では水深が10～20メートル程度と浅く、発電設備を海底に固定する着床式で建設できる。風車の回転直径は130メートルで、最高到達点は海面から150メートルを超える。年間の発電量は1億5000万kWhに達して、一般家庭の4万2000世帯分に相当する電力を供給できる。開発が順調に進めば2020年に運転を開始する見通しだ。
現在のところ地元住民の反対が強く、計画どおりに発電を開始できるか流動的な状況にある。陸地からさほど遠くない沖合に建設・運転するために、騒音や振動を懸念する声があるほか、下関市の審議会は景観の問題も指摘している。再生可能エネルギーの導入にあたって生活環境や自然環境を保護する重要度は高い。地元の賛同を得たうえで建設に着手することが望まれる。
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1612/20/news029_3.html
2016/12/17
2016年12月17日掲載
経済産業省資源エネルギー庁は、有田川町を「ありだがわ次世代エネルギーパーク」として認定した。県営ダムの放流水を利用した小水力発電など、同町が進めるエコ施策を評価したという。県内では、関西電力が整備した御坊市の日高港新エネルギーパークに次いで２件目。点在する複数の取り組みを評価する「広域連携型」としては県内初となる。【稲生陽】
エネ庁は、再生可能エネルギーなどの利用を促進するため、全国で次世代エネルギーパークを認定している。有田川町は６４件目。
同町は０８年ごろからごみ分別を徹底し、現在は資源として売却益を出すなどの実績を上げている。今年２月に始めた県営二川ダムでの小水力発電でも、従来は単に流すだけだった放流水を使った発電で年間４０００万円以上の利益を見込む。さらに、これらの収益を基金化し、生ごみを資源化するためのコンポストの無料貸与や、県内でも珍しい太陽光発電設備の設置補助などに利用している。
今月９日に同町を訪れ、中山正隆町長に認定証を手渡した近畿経済産業局の永山純弘・資源エネルギー環境部長は「企業のイベントでなく、町ぐるみで熱心に取り組んでいるのが素晴らしい。他の自治体のお手本になる」と評価。中山町長は「町民の協力あってこその結果。今後は収益を使って環境教育にも取り組んでいきたい」と意気込んでいた。
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