2016/09/27
2016年9月27日掲載
日本の安定的なエネルギー源として普及が期待されている小水力発電。一方で設備コストや事前調査コストが高いなど、導入拡大に向けては課題も多い。新エネルギー導入促進協議会はこうした日本国内の小水力発電の実態調査を実施し、その結果を公表した。現状の課題と、さらなる普及に向けた今後の指針を示している。
[陰山遼将，スマートジャパン]
新エネルギー導入促進協議会（NEPC）は、小水力発電の導入・普及促進を目的に「平成27年度 小水力発電の導入促進に係る調査業務」を実施し、このほどその概要を公表した。小水力発電事業の課題となっている高額な設備コスト焦点を当てており、水車・発電機の活用動向と現状の課題をまとめている。
1000kW（キロワット）以下の小水力発電事業を実施する場合、初期投資の多くを水車や発電機などの設備コストが占める。一方、事業者側の視点から見れば、発電量事業性を規定する部分であり、どういった設備を選択するかは非常に重要なポイントになる。そのため、発電量を高めるために事業地に適したオーダーメイドの設備を発注する例が多いという。しかしこうしたオーダーメイド製品の採用が、初期投資額の高額化につながっている面もある。
今回の調査では、まず国内の水車・発電機メーカーに対し、量産できる汎用製品とオーダーメイド製品の生産割合を調査した。その結果、15社の中で汎用製品を製造しているメーカーは4社で、受注割合の大半はオーダーメイド製品となっていることが分かった。市場が小さく、メーカー側に価格競争のインセンティブが働かない構造である点や、事業者側が効率の高い製品を望んでいること影響した結果といえるだろう。
図1 国内の水車・発電機メーカーにおける汎用製品とオーダーメイド製品の生産割合 出典：NEPC
では汎用品が普及し、コストが下がる見込みはないのだろうか。今回の調査ではメーカー側にヒヤリングを実施している。その結果、メーカー側には水車・発電機を既成品化・量産化すれば、コストダウンを図れるという共通認識があるとしている。しかし既製品では流況に合わせた性能の最適化ができないため、オーダーメイド製品に比べて発電効率が劣る。すなわち販売量は見込めないため、メーカー側としては量産化に向けた製造ラインの新設には踏み切れないというジレンマがあると指摘している。
メーカーと事業者がWin-Winになるためには？
一方、今回の調査で小水力発電事業の事業採算性をシミュレーションした結果、流況など条件によっては、オーダーメイド製品よりも性能で劣る汎用製品の水車を採用した方が、総合的な事業採算が改善する場合もあったとしている（図2）。これは1台のオーダーメイド製品を使用する場合と、3台の汎用品の水車を使う場合を比較したもの。設備の出力は汎用品の方が100kWほど劣るが、低流量時に台数をしぼって運転できるメリットを生かすことで、シミュレーション上ではオーダーメイド製品を利用した場合より事業採算性で上回った。
図2 NEPCが行ったシミュレーションの結果 出典：NEPC
この結果を受け今回の調査では、事業者側が水車効率の低下をある程度許容し、汎用製品の採用を進めることで、メーカー側に水車・発電機の既成品化・量産化と、価格競争を促す必要があるとしている。しかしこれを実現するためには、中長期的な水車導入市場を確保し、事業者・水車メーカーなど関連するプレイヤーがリスクマネーの低減に向けお互いに協力・努力する必要があると指摘した。
海外製品の採用は拡大する可能性あり
再生可能エネルギーの固定買取価格制度（FIT）の開始以降、小水力発電事業の増加により国内メーカーへの水車・発電機の発注量が増加した。それに伴い発注から納入までの調達期間の長期化や価格の高騰が進んでいる。調査ではこうした影響で、事業者側に水車や発電機を海外から調達することへの感心が高まっているとしている。そこで今回の調査では、複数の海外水車メーカーへのヒヤリングおよび海外製品の利用実態について調査した。
ヒヤリングを行った海外の水車メーカーは、チェコのMavel社とCINK社、ドイツのHydroWatt社、ブルガリアのVaptech社の4社。いずれも日本国内への導入実績がある（図3）。
図3 調査を行った海外メーカーの一覧 出典：NEPC
ヒヤリングの結果、海外展開への意欲は高く、条件さえ整えば日本への導入も問題ないとする会社が多いとしている。また、成熟した水力発電市場が形成されている欧州では、今回の調査対象以外にも水車メーカーが数多く存在する。一方で、欧州市場は、これ以上の大きな拡大成長は望みにくく、日本を含むアジアへの展開を検討する企業も多いという。また、欧州では日本の水力開発が一時停滞した際にも市場が存在し続けた。そのため、あらゆる規模の水力発電の設計ノウハウを持つ企業が多く、安価で効率の高い水車を量産化できる企業も存在するとした。
こうした状況を踏まえると、日本国内において海外製品の活用が促進する可能性があるが、課題となるのは維持管理や運用保守の点だ。日本の水車メーカーや電気工事会社の技術者が、海外製品のアフターフォローができる体制を整えて必要がある。また、電力会社との系統連系の基準など、制度面での改善も必要となると指摘した。
NEPCではこうした調査結果を踏まえ、今後の小水力発電の普及に向けた対応策の方向として、以下の6つのポイントを挙げている。
1.参入障壁を下げる
小水力発電事業を行うに当たり必要となる専門知識は多岐にわたり、これが新規事業者に対する大きな障壁となっている。計画段階で目利きのできる外部機関、有識者を活用できる環境を整備し、参入障壁を緩和していく必要がある。なお、経済産業省が2016年度から実施している再エネコンシェルジュ事業、山梨県などの一部地方自治体が設置している相談窓口はこうした機能を担っているとした。
2.金融機関の融資判断を支援する制度の整備
金融機関の小水力発電事業への融資実績は少なく、専門の担当者を設置できている機関も限られている。そのため、金融機関の融資判断を支援する第三者認証制度、技術デューデリジェンスに対する補助制度、技術面の相談窓口設置などの整備が求められる。なお、再エネコンシェルジュ事業、環境省の「平成27年度 地域金融機関等に対する低炭素化プロジェクト」における研修などの委託業務はこの機能を果たしているとした。
3.事前調査の費用負担を軽減
流況調査、測量、地質調査など、小水力発電は事業開始前の事前調査に大きなコストが掛かる。特に水利権を持つ地元関係者との調整に時間と労力を要するのが小水力発電事業の特徴といえる。こうした状況も新規事業者にとっての参入障壁となっており、経済産業省が2016年度から実施している「水力発電事業化促進事業費補助金」などのように、事前調査コストを負担する補助制度が求められる。
4.リスクシェアを図った事例の共有
小水力発電事業への融資実績が乏しい金融機関にとっては、参考とすべき先例の情報は貴重である。小水力発電関係4団体が2017年度の開設を目指しているポータルサイトはこうした情報提供機能を持つ予定で、事例共有の場として期待できる。
5.トラックレコードの共有
小水力発電関係者が新たな発電所建設計画を立案・評価する際に、参照できる開示された既存小水力発電所の運転記録（トラックレコード）が存在すると利用価値は高い。導入実績の乏しい新規参入メーカー製の水車や、海外製品のトラックレコードが公開されていると機種選定の際の参考になる。このような事業者のニーズに関する情報は、メーカーやメンテナンスサービス業者に対しても新たな技術開発やサービス開発のヒントとなる可能性がある。
6.保守体制の整備・拡充
海外製品を導入した際に最も懸念されるのは、故障などの不具合により運転を停止した際のリカバリータイム。代替品や補修部品の速やかな調達などにより、国内製品と比較した場合に同等、あるいは想定される影響の範囲内に抑えられるかが重要なポイントになる。こうした保守体制が整備されると、運転停止によるリスクが軽減され、金融機関の融資判断にもプラスの影響を与えることが期待できる。
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1609/27/news010.html
2016/09/25
2016年9月25日掲載
環境省は全国の水道施設を対象に小水力発電の導入可能性を調べ、２０１５年度に少なくとも５６３地点で発電出力１９メガワット弱の潜在能力があることが分かった。全国の自治体など１８８８事業者にアンケートを送付し、回答があった１５３６事業者の中から導入可能性の高い８９５地点を抽出。協力を得られた５６３地点について流量・水位や設備状況など詳細な情報を収集し、整理・分析した。
合計の発電潜在能力は１万８７４２キロワットで、５６３地点のうち２７４地点が出力２０キロワット以上だった。全体の年間発電電力量は１億５８４７万キロワット時になり、二酸化炭素（ＣＯ２）９万２０００トン分の排出削減効果が見込まれるという。
水道施設には導水・配水などの圧力差を、小水力発電に生かせる箇所が散在している。全国の水道事業者が消費する年間電力量は約７４億キロワット時で、電力需要全体の約０・８％を占める実態もあり、環境省は１３年度から水道施設への太陽光発電なども含めた再生可能エネルギー、省エネ設備導入を推進する施策を展開。
だが、小水力発電を導入している水道施設の割合は現状で全体の２・７％にとどまっている。
下水処理場に眠る埋蔵エネルギー
下水処理場に眠るエネルギーを活用しよう―。水処理設備やエネルギー関連機器を手がける機械メーカーが、下水処理中に発生するエネルギーの有効利用に寄与する技術の開発や普及に挑んでいる。一方で処理にかかる電力消費の低減が課題となっており、ＩｏＴ（モノのインターネット）を駆使して省エネを後押しする技術革新にも取り組む。
２０１１年の東日本大震災発生以降、節電意識の定着や再生可能エネルギーの利用推進に伴い、いかにエネルギーを生み出すかは下水処理場でも大きな課題だ。バイオマスである下水汚泥は重要なエネルギー資源で、１５年には下水道法の一部改正により汚泥を燃料や肥料として再生利用するよう下水道管理者に努力義務が課せられた。
バイオガスの３割は未活用
汚泥の処理過程で発生する消化ガス（バイオガス）の約３割は活用されていないとされる。こうしたエネルギーの有効活用に向け、ヤンマーエネルギーシステム（大阪市北区）はバイオガスを燃料とする小型コージェネレーション（熱電併給）システムの導入を促進。出力２５キロワットの発電機と付帯装置、配管やポンプ、補機類を２０フィートコンテナに内蔵したシステムを開発。改良を重ね年内に発売する。
同社は下水処理場向けでトップの納入台数を誇る。「下水処理場はエネルギーの宝庫」（林清史営業統括部エンジニアリング部ソリューショングループ部長）とし、設置が簡単で工事期間の短縮や手間の軽減が可能な新システムで「小規模の処理場への提案を加速していきたい」（同）考えだ。同社は自治体の要望にも応え、出力３００キロワットの中型機を１５年１０月に発売。下水処理場からの引き合いも増えているという。
「民設民営方式」で２０年間の発電事業
月島機械は再生可能エネルギーの固定価格買い取り制度（ＦＩＴ）を利用した消化ガスの発電事業を１日に大阪市内の下水処理場で始めた。大阪ガス子会社のＯＧＣＴＳ（大阪市中央区）やグループの月島テクノメンテサービス（東京都江東区）と組み、民設民営方式で２０年間の発電事業を行う。
処理場にはヤンマーエネルギーシステム製の出力２５キロワットのコージェネシステム３０台を設置。発電能力は７５０キロワット、年間発電量は約５５０万キロワット時を見込む。発電に伴う廃熱は消化槽の加温に利用する。月島機械グループとＯＧＣＴＳは今後同市内の処理場３カ所でも消化ガス発電事業を計画し、４カ所合計で４０９０キロワットの発電能力、年間約２５８０万キロワット時の発電を想定する。
下水処理場で使われる電力は国内全体の年間電力使用量の約０・７％を占めるとされ、処理場での消費エネルギーの抑制も重要だ。国土交通省が１４年に定めた「新下水道ビジョン」では、下水道で消費するエネルギーを約１割削減する目標を掲げている。
省エネ技術と組み合わせ
下水道施設の中でも電力消費が大きい水処理の工程で省エネ技術の開発に乗り出したのはクボタだ。東芝と共同で、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）を用いた下水処理システムの電力使用量の削減を目指す。高度処理に使われるＭＢＲシステムは従来の重力沈降による活性汚泥法に比べ設置スペースを取らず、水質の高い処理が可能。既設設備を収容する土木構造物を活用できるため老朽化設備の改築・更新に有用で、小規模の処理場を中心に導入されてきた。
ただ、膜分離装置や反応タンクに空気を供給する送風機の電力使用量が水処理施設全体の９割以上を占めており、中規模・大規模の処理場に普及させるためには電力使用量の削減が不可欠だ。
そこで東芝のビッグデータ（大量データ）解析技術を利用し、各下水処理場の運転状況に応じて供給する空気の量を制御する技術を確立し、膜分離装置との組み合わせにより年間電力使用量を従来比５０％削減する計画だ。名古屋市内の処理場で実証実験を進めている。
メンテナンス性の高さが重要に
日立造船は撹拌（かくはん）状態を維持したまま空気供給が可能な装置「ドラフトチューブエアレーター（ＤＴＡ）」で省エネを提案する。同社は日本下水道新技術機構の省エネ型反応タンク撹拌機の導入促進に関する共同研究に参画し、研究成果は技術マニュアルで紹介された。
新明和工業も１０月に発売する現行比最大４０％の使用電力削減が可能な水中ミキサーや、従来の水中モーター撹拌機に比べ低動力の縦型撹拌機で省エネを促進する。同撹拌機は反応タンクの上部に駆動装置を設置して保守点検をしやすくした。
財政面の制約に加えベテラン職員の退職など人手不足から「メンテナンス性が高い装置が重宝されている」（小森勲流体事業部事業企画部担当部長）とし、こうしたニーズへの対応を強化しつつ更新需要を取り込む。
（文＝大阪・窪田美沙）
2016/09/25
2016年9月25日掲載
農業用水路などの水の流れを利用する「マイクロ水力発電」の見学会と勉強会が２４日、愛媛県西条市安用の「まんがら農園」付近一帯であり、市内外の農家ら約２０人が発電装置の仕組みや再生可能エネルギーの展望などを学んだ。
マイクロ水力発電を身近に感じてもらい、電力の自給自足につなげてもらおうと、県自然エネルギー利用推進協議会員で同農園を営む野満育朗さん（４３）が企画。新居浜工業高等専門学校（新居浜高専）の近藤康夫名誉教授（７８）を講師に招いた。
参加者は、近藤名誉教授が製作し、農園近くの用水路に設置した３種類の発電装置を見学。勉強会では、近藤名誉教授が写真やグラフを見せながら、「国内の小規模水力発電の適地は未利用で、全部合わせると原発１５基くらいの電力があるとされている」などと紹介した。
2016/09/23
経済産業省資源エネルギー庁が主催する「まちエネ大学」。
今年度も引き続き、滋賀県米原市で10月21日（金）から毎月1回、来年2月まで開催されます。
地域資源の活かし方、再エネ活用法、地域協働型事業の形成、事業化にむけたファイナンスなどが学べます。
【日程】
①10月21日（金）米原公民館（終了後、懇親会）
②11月11日（金）米原庁舎
③12月 2日（金）米原庁舎
④ 1月20日（金）米原庁舎
⑤ 2月17日（金）滋賀県文化産業交流会館（終了後、懇親会）
いずれも13:30開始予定です。
※第1回目の翌10月22日（土）には、米原市内の再エネ施設（水力・木室バイオマス）を見学するエクスカーションを行ないます。
詳細はFacebookまちエネ大学 滋賀・湖北スクール 放課後クラブをご参照ください。
https://www.facebook.com/113727049012944/
【申込方法】
●ホームページより：www.greenpower.ws/
●EメールもしくはFAXにて：
希望会場、氏名／所属、連絡先アドレス（携帯アドレス不可）を明記のうえ、まちエネ大学事務局まで事前にお申込みください。
Eメール：gpp@greenpower.ws
FAX：0467-55-9393
【問い合わせ先】：まちエネ大学事務局（株式会社TREE内）
050-3735-8600
主催：経済産業省資源エネルギー庁
協力：滋賀銀行、滋賀県、滋賀県米原市
企画・運営:まちエネ大学事務局（（株）TREE内）
2016/09/23
2016年9月23日掲載
小規模な水力発電を全国の水道施設に導入すれば、年間50億円以上の売電収入になることが、環境省と厚生労働省の調査で分かった。現在、小水力発電を導入している水道事業者は、全国で3%にすぎない。今回の調査結果は、水道事業者が小水力導入を検討するうえで参考になる。
小水力発電事業は、上下水道施設のほか、河川や砂防ダム、農業用水路、ダムの放流口などで、水の落差と一定の流量のある場所であれば導入できる。特に水量が安定している水道施設は、小水力発電を導入できる可能性が高いと言われている。
水道のなかでも導水、送水、配水施設では、標高の高い場所から低い場所へ水を流す場合に、その圧力差がエネルギーとして利用されずに失われている例が多い。例えば、ダムから取水して浄水場に導水するケースなどだ。落差によって生じる高い水圧を抑えるために、途中に配水池を設けて、圧力を抜いている。
厚生、環境の両省が水道施設における小水力発電の導入可能性を調査したところ、全国1500以上の水道事業者が持つ施設のうち、発電が可能な候補地は563カ所あった。発電出力の総量は1万9000kWに上る。
電力量に換算すると年間1億5800万kWh。総務省の統計では、1世帯が1年間に使用する平均電力消費量は5000kWh弱なので、3万世帯ほどの電力を賄える量だ。
全量を再生可能エネルギーの固定価格買取制度に基づいて売電した場合、2015年度の水力発電の調達価格を用いると、年間54億円になる。
将来は20kW未満でも導入可能に
両省はさらに、既存の発電技術で採算が合うとされる20kW以上の出力のある場所を詳細に調査。その結果、全国で274地点あることが判明した。
ただし近年では、20kW未満しか発電できない候補地でも、小水力発電を導入できるような技術開発が進んでいる。例えば、環境省が13年度から試験的に導入している「管路用マイクロ水力発電システム」はその一つだ。
安価な磁石や汎用性の高いポンプを使って、部品を標準化することでコストを低減。そのほか、発電機と制御装置を一体化して、配管上に配置できるコンパクトな発電機が開発されている。
既に富山県南砺市の森清配水池や福島県相馬市の大野台浄水場、神戸市水道局の福谷中層配水池などで実証実験を開始。10kW以下の超小型のマイクロ水力発電システムの開発を目指し、研究を進めている。
国や都道府県認可の水道事業者は、全国に1800以上いる。環境省は厚労省と連携して16年度に、「上水道システムにおける省CO2促進モデル事業」に予算24億円を計上した。水道施設の小水力発電を後押ししている。
真鍋 政彦 ［日経コンストラクション］
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