2016/11/28
2016年11月28日掲載
落差１メートル 水路から手軽に電気
強固な基礎工事不要
巨大なダムから膨大な量の水を落として発電する－。「水力発電」と聞けば、多くの人がそうしたイメージを抱くだろう。それを覆す画期的な発電装置が登場した。公共インフラの調査・設計業務などを手掛ける協和コンサルタンツが産学協同で開発した「相反転方式落差型小水力発電装置」だ。最大の特徴は、水流の落差わずか１メートルでも発電できるという簡便性。担当者は「全国の農業用水路などに設置を広げ、電力の地産地消を軸にした地域活性化に貢献できれば」と期待を込める。
「以前から検討していたが、東日本大震災を受けてプロジェクトが本格化した」と振り返るのは、同社新規事業推進室の桑野和雄氏。２０１１年夏に流体機械が専門の金元敏明・九州工業大教授（当時、現佐賀大海洋エネルギー研究センター特任教授）と共同で試作機を完成させた。静岡県富士宮市などで試験を行い、今年１０月に販売を始めた。
一般的な小水力発電の場合、水流の落差は最低でも１．５メートルは必要とされる。しかし新開発の装置は１メートルで、必要な水の流量も毎秒０．１５～０．２立方メートルで済む。これは、幅１．７メートルの水路を高さ十数センチの板でせき止めれば確保できる流量という。発電出力は、家庭１軒分の消費量に相当する４５０～６００ワット時に上る。
それを可能にするのが「相反転方式」のプロペラだ。従来の発電機は、導線を巻いたコイルの中で、プロペラと接続した磁石を回転させる仕組みだった。これに対して、相反転方式はコイル（外ロータ）と磁石（内ロータ）を逆方向に回転させる。それぞれにプロペラをつけて、効率的に電気を起こせるというわけだ。
利点は他にもある。２枚のプロペラが相反する方向に回転することで、それぞれの回転トルクを相殺するため、振動が小さく、装置の設置場所にコンクリート打設などの大がかりな基礎工事が必要ない。装置本体の重量も約２００キロと軽いため、人力でも数時間あれば設置が可能。大雨の前などに取り外すのも容易だ。
なお、費用は「設置する場所の年間を通じた流量・水位調査なども必要となるが、装置価格だけなら３５０万円前後」（桑野氏）という。
未開拓市場、幅広い用途
「日本各地に流れる農業用水路の総延長は実に４０万キロ。設置できる場所は数万カ所に上るだろう」
協和コンサルタンツ新規事業推進室の左村公氏は市場の有望性をそう語る。左村氏は全国を飛び回り、装置のＰＲや、発電を活用した地域活動をサポートしている。その一例として、同社は今年３月に栃木県日光市や県立今市工業高などと産学官連携協定を締結した。希少な水生植物を保全する一環として、起こした電力を水温センサーに用いるなど、高校生の発想を生かした「地産地消型水力発電」の取り組みを進めている。
また三重県多気町では、地域住民の協議会が江戸末期に築かれた農業用の「立梅用水」で同社の小水力発電装置を活用し始めた。超小型電気自動車を２台導入し、獣害対策などの地域パトロールに活用している。
同社はまた、国内だけでなく海外展開も視野に入れている。発展途上国のエネルギー支援はもちろん、環境意識が高い欧州各国でのニーズも期待できそうだ。
「単なる売電ではなく、地域活性化のツールとして役立ててほしい。その手助けができれば」と、左村氏は期待を込める。（山沢義徳）
http://www.sankeibiz.jp/business/news/161128/bsc1611280500003-n1.htm
2016/11/21
2016年11月21日掲載
丸紅 幾島渉・国内電力プロジェクト部長
丸紅は今年４月の電力小売り全面自由化を受け、家庭向け電力販売にも参入した。同社グループが持つ国内発電能力は約４７万キロワットだが、うち６割以上は洋上風力発電をはじめとする再生可能エネルギーが占めている。地球温暖化防止に向けて二酸化炭素（ＣＯ２）などの温室効果ガスの排出抑制が求められるなか、丸紅は消費者に「エコな電力」をアピールする。今夏には秋田県で洋上風力の事業化調査を開始したほか、小水力発電の拡大も精力的に進めている。同社の幾島渉・国内電力プロジェクト部長に話を聞いた。
◆アジアでの展開視野
－－秋田県の洋上風力の計画は
「大林組や関西電力など計１４社で秋田港と能代港に洋上風力発電所を建設する事業化調査を開始した。着床式と呼ばれる海底に土台に建設する方式で２０２０年くらいの稼働を目指す。日本は海に囲まれているからもっと洋上風力を活用できる余地があると思うが、欧州に比べて出遅れていた。そこでまず、ノウハウを蓄積しようと１１年９月に先行する英国の洋上風力発電所の運営に参画した」
－－そこで得たノウハウは
「着床式の洋上風力の建設や修理には、専用船による据え付け工事が欠かせないと分かった。そこで産業革新機構と共同で専用船を持つ英シージャックス・インターナショナル社を買収した。専用船は需要がある地域に船を運航すれば作業ができるので、将来の日本やアジアでの展開を視野に入れ、１３年にシージャックスの日本法人も設立した。洋上風力の経済波及効果は大きく、ドイツでは造船不況で衰退した港町が洋上風力で再生した事例がある。産業振興につながる」
－－着床式だけでなく浮体式にも注力している
「日本の海は欧州とは違って浅瀬は多くないので着床式だけでは限界がある。だから浮体設備を海に浮かべて、その上に風車などを搭載する浮体式の開発は欠かせない。福島沖の実証試験には三菱重工業や東大など１０社１大学が参画し、１５年から風況や耐久性、環境・漁業などへの影響を調査している」
◆自治体との連携重要に
－－浮体式の課題は何か
「技術やコスト面など課題もある。だが、東日本大震災による原発事故で被災した福島県の復興事業の目玉であり、地元と協力して実証試験を着実に進めたい。英国は海岸線が王室管理のため漁業者との権利調整を進めやすい。だが、日本では権利関係が複雑なため、国や自治体との協力関係が重要になる」
－－小水力発電が見直されている
「小水力は農業用水や河川の高低差を利用し、水車で小型発電機を回し発電する仕組みだ。太陽光など他の再生エネに比べて天候などに左右されず稼働率も高い安定電源だ。こまめにメンテナンスしていけば、１００年という長期間使えるのも魅力だ。自治体からも小水力を手掛けたいというニーズが高まっている」
－－小水力の今後の計画は
「小水力も水利権や用地買収交渉、さらには許認可などで、事業化までに５年程度はかかってしまう。だから自治体との連携が鍵になる。山梨県北杜市では官民連携で同市の用水路に小水力発電所を３カ所建設した。現在、長野県や福島県、広島県など１５カ所で小水力を運営している。そのほかにも全国で調査を進めており、２０年に３０カ所に増やす計画は達成できると思っている」（上原すみ子）
【プロフィル】幾島渉
いくしま・わたる 早大商学部卒。１９９０年丸紅入社。海外電力プロジェクト第三部副部長、国内電力プロジェクト部副部長などを経て、２０１６年４月から現職。４９歳。千葉県出身。
2016/11/17
2016年11月17日掲載
協和コンサルタンツは、これまでは発電が困難だった1mの低落差水路での発電を可能にした小水力発電機「相反転方式落差型小水力発電装置」を発売した。
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2016/11/16
2016年11月16日
福岡県の県営ダムの直下で小水力発電所が運転を開始した。ダムの放流を活用して190世帯分の電力を供給する。ダムが立地する糸島市が運営して、売電収入により20年間に2億5500万円の利益を得られる見込みだ。県営ダムの中から小水力発電を実施した場合に最も収益性の高い場所を選定した。
[石田雅也，スマートジャパン]
福岡県の西部にある「瑞梅寺（ずいばいじ）ダム」の放流を活用した小水力発電所が11月11日に運転を開始した。福岡県が管理する15カ所のダムの1つで、洪水対策と水道用水の供給を目的に1978年から稼働している。川から流れてくる水をせき止めるための堤体は高さが64メートルあり、その直下に小水力発電所を建設した。
堤体の放流口から水を取り込む方式で、水流の落差は46メートルに達する。最大で毎秒0.3立方メートルの水量を利用して、発電能力は99kW（キロワット）になる。発電に利用した後の水は従来と変わらず下流に放水するため、水道の供給量や下流の自然環境には影響を及ぼさない。
年間の発電量は67万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190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2270万円（税抜き）の収入を得られる想定だ。20年間の買取期間の累計で4億5400万円の収入になる。
一方で発電所を建設する事業費は2億1200万円かかった。そのうち1億円を福岡県の補助金で充当したため、糸島市の負担額は1億1200万円である。年間の運転維持費に350万円を見込むほか、10年に1回実施する発電機の大規模なメンテナンス費として1回あたり800万円を予定している。
県の補助金を加えて計算すると、20年間に2億5500万円の利益を得られる見通しだ。わずか6年間で事業費を回収できる。補助金を受ける条件として、売電収入は基金などで管理することになっている。その基金を使って公共施設に再生可能エネルギーの発電設備や蓄電設備を導入していく。
小水力発電の収益性が最高と評価
福岡県は県営ダムの放流水を活用した小水力発電を促進するにあたって、水力発電を実施している3カ所を除く12カ所のダムを対象に、事業性の概略検討を2013年に実施した。このうち収益性が最も高くなる結果を得られた場所が瑞梅寺ダムだった。
瑞梅寺ダムでは固定価格買取制度の対象になる20年間で1億4800万円の利益を出すことができて、11年で投資を回収できる計算だ。この評価結果をもとに、糸島市は小水力発電所の建設を決めて、2014年度から発電設備の製作と建設工事に着手した。実際に稼働した小水力発電所の発電能力や年間発電量は概略設計の通りで、福岡県の補助金1億円を加えたことにより投資回収期間は6年に短縮する。
概略設計に基づいて、水車発電機には横軸フランシス水車を導入した。大規模な水力発電所を含めて国内で最も多く使われているタイプの水車で、水流の落差が大きい場合に適している。
瑞梅寺ダムの小水力発電所では落差が46メートル、水量が最大で毎秒0.3立方メートルの条件から、フランシス水車が最適と判断できる。
市内で3種類の水車発電機が稼働
糸島市では2013年度に再生可能エネルギーの導入計画を策定して、2020年度までの8年間に発電量を4倍に拡大する目標を掲げた。市内では太陽光発電と小水力発電の可能性が大きいことから、この2種類の再生可能エネルギーを中心に拡大策を実施している。
小水力発電のモデルプロジェクトとして、2014年に観光名所の「白糸の滝」の近くに小水力発電所を稼働させた。滝の下流から水を取り込んで、2種類の水車発電機で電力を作るユニークな試みだ。発電した電力は近隣の観光施設に供給している。
水車発電機のうち1種類はクロスフロー水車で、水流が交差する力を生かして水車を回転させる。もう1種類はペルトン水車と呼び、ノズルを使って水を噴出させて水車を回転させる仕組みだ。クロスフロー水車は水流の落差が小さい場合に適していて、ペルトン水車は落差が大きい場合に向いている。
白糸の滝小水力発電所ではクロスフロー水車で5kW、ペルトン水車で10kWの電力を作る構成だ。年間の発電量は2015年度の実績でクロスフロー水車が2万3500kWh、ペルトン水車が5万2400kWhだった。設備利用率（発電能力に対する実際の発電量）は54％と60％になり、ペルトン水車のほうが効率よく発電できている。
固定価格買取制度で想定している小水力発電の設備利用率は60％である。新たに運転を開始した瑞梅寺ダムの小水力発電所では、横軸フランシス水車を使って77％の高い設備利用率を見込んでいる。標準値を上回る分だけ収益性が高くなる。
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1611/16/news026_2.html
2016/11/15
2016年11月15日掲載
和歌山県を通って太平洋へ流れる川の上流で小水力発電所が運転を開始した。流域にある町がダムの放流を利用して発電事業に取り組む。県内最大の和歌山市では下水の汚泥を燃焼させた廃熱で2段階に発電するバイオマスプラントが稼働した。風力と太陽光でも大規模な発電所の建設が続々と始まる。
[石田雅也，スマートジャパン]
歌山県の内陸部にある有田川町（ありだがわちょう）には、東西に広がる町を横断して有田川が流れている。川の上流にある「二川（ふたかわ）ダム」の直下で、町が建設・運営する小水力発電所が稼働中だ。
2016年2月に運転を開始した新しい発電所で、ダムから下流の枯渇を防ぐために放流する水を取り込んで発電する。水流の落差は35メートルになり、水量が最大の時には199kW（キロワット）の電力を作ることができる。年間の発電量は120万kWh（キロワット時）を見込み、一般家庭の使用量（年間3600kWh）に換算すると330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4000万円の収入を得られる想定だ。20年間の買取期間の累計で8億円になる。一方で建設にかかった事業費は2億8600万円だった。この事業費は町内の家庭から排出するゴミの分別・減量によるコスト削減で捻出したものである。今後は小水力発電で得た収益を生かして、ゴミを減量する機器の購入費や再生可能エネルギーの導入補助費を確保していく。
発電設備には落差の大きな水流に適した横軸フランシス水車を採用した。水力発電では最も一般的な方式で、流れ込む水が横軸を中心に垂直方向に回転して発電機を回す構造になっている。発電した後の水は従来と同様に放出するため、下流の自然環境には影響を与えない。
従来と比べて違う点は放流する水の勢いだ。小水力発電所を建設する以前には、ダムの壁から横向きに勢いよく水をはき出していた。発電に利用した後では水のエネルギーの多くが電力に変わるため、放流の勢いは大幅に弱まる。これまで生かすことができなかった再生可能エネルギーを有効に活用している状況が見た目にもわかる。
下水処理場に革新的なバイオマス発電
和歌山県にはバイオマス発電の先進的なプロジェクトもある。人口が35万人を超える県内最大の和歌山市では、下水の汚泥を利用した高効率の発電設備の実証に取り組んだ。国が推進する「下水道革新的技術実証事業（B-DASHプロジェクト）」の一環で導入した設備である。
市内に3カ所ある下水処理場の中で最大の「和歌山市中央終末処理場」の構内に2014年に完成した。下水の汚泥を脱水してから、焼却処理する時の廃熱を回収して蒸気で発電する。さらに発電した後の温水を使って、低温の熱でも効率よく発電できるバイナリー方式で2段階に電力を作ることができる。
1日あたり35トンの下水汚泥を燃料に利用した場合に、発電能力は2つの発電機を合わせて120kWになる。小型の蒸気タービン発電機とバイナリー発電機を組み合わせる方式を採用したことで、従来は発電設備の導入がむずかしかった小規模な下水処理場にも設置できるメリットがある。
さらに汚泥を焼却して廃熱を回収する設備に低消費電力の技術を導入した（図8）。階段式の焼却炉と廃熱ボイラーを組み合わせたもので、従来の方式と比べて消費電力を4割も低減できる。このエネルギー回収設備で電力を消費しても、廃熱を使って発電した電力の余剰分が生まれて売電が可能だ。
下水汚泥のもつエネルギーから電力と熱に高効率に転換できるシステムの効果が実証運転を通じて検証できた。国土交通省は下水処理場のエネルギー消費量を削減できる革新的な技術として、和歌山市の事例をもとに導入のガイドラインをまとめて全国各地に普及を図る。
沿岸部と山間部に巨大なメガソーラー
和歌山県では風力発電の導入も活発だ。固定価格買取制度の認定を受けた発電設備の規模は全国で第7位である。内陸部の広川町から日高川町に連なる山の尾根には、「広川・日高川ウィンドファーム」が発電能力20MWで2014年に運転を開始した。
海に近い印南町（いなみちょう）では、大型風車13基を配置する「印南風力発電所」の建設が進んでいる。発電能力は合計で26MWになり、2018年6月に運転を開始する予定だ。大阪ガスグループが再生可能エネルギーの電力を拡大する長期計画の一環で建設する。
風力発電に加えて太陽光発電の取り組みが急速に広がってきた。中でも和歌山市の山間部で2016年2月に運転を開始した「DREAM Solar 和歌山市」の規模が大きい。以前に関西国際空港を埋め立てる土砂を砕石した場所で、36万平方メートルの広さがある。この用地に合計で8万4000枚の太陽光パネルを設置した。
発電能力は21MWに達して、年間の発電量は2360万kWhを見込んでいる。一般家庭の6500世帯分の使用量に相当する電力になる。固定価格買取制度で関西電力に売電して、年間に8億4800万円の収入を得られる想定だ。20年間の累計では170億円に達する。この売電収入のうち3％を和歌山市の公園や緑地の整備に生かすことが決まっている。
南部の白浜町の海沿いにある県内で唯一の「南紀白浜空港」でも、メガソーラーを建設する計画がある。滑走路の脇に残っている南西向きの斜面を利用して太陽光パネルを設置する予定だ。県が事業者を公募して2.8万平方メートルの用地を貸し付ける。
このほかに北部の紀の川市では、ゴルフ場の跡地で大規模なメガソーラーの建設が進んでいる。合計で38万平方メートルの用地を使って発電能力は15MWになる。総事業費は50億円を見込んでいて、2016年11月中に運転を開始する予定だ。
太平洋に面した和歌山県は日射量が豊富で、太陽光発電に適した場所が多い。県内の全域には森林が広がっていて、バイオマス発電を開発できる余地も大きい。自然環境の保全に配慮しながら再生可能エネルギーの拡大が続いていく。
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1611/15/news028.htmlL
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