2016/11/15
2016年11月15日掲載
ＣＯ２削減効果は９万トン 普及拡大に期待
全国の水道施設で小水力発電を導入した場合、１万９０００キロワットの電力を生み出せ、約３万世帯分の電力を賄えることが、環境省と厚生労働省の調査で分かった。全量を売電すると約５３億５０００万円になり、９万２０００トンの二酸化炭素（ＣＯ２）削減効果があるという。小水力発電は、大規模な開発・工事を伴わず、太陽光や風力発電に比べて効率的、安定的に発電できる。特に水道水は不純物が少なくメンテナンスも容易なため、環境省は普及拡大に力を入れていく。
調査は全国１８８８カ所の全水道事業者を対象に昨年度、小水力発電の導入が可能かどうかなどについて行った。発電の導入可能な候補地は５６３カ所あり、そのうち２７４カ所は２０キロワット以上の発電ができることが分かった。水道施設の流量や落差、管路口径などを基に試算したところ、導入可能候補地で生み出される発電出力の総量は１万８７４２ワットで、年間発電量は１億５８４８万キロワット時になる。
環境省によると、約３万世帯分の電力が賄え、年間のＣＯ２の削減量は９万２３８９トン。昨年度の水力発電調達価格で売電した場合は５３億５１００万円になる。自家消費した場合には２２億６５００万円の節約になるという。
水力発電はこれまで大規模ダムなどによる電力会社の大型発電が中心で、河川や農業用水などを利用した１０００キロワット以下の小水力発電は、それほど注目されていなかった。水利権などで河川法の手続きや関係者との調整が煩雑なことや、発電規模が小さくコスト的に見合わないことなどが主な要因だった。
しかし、固定価格買い取り制度（ＦＩＴ）が導入され水力発電や太陽光発電、風力発電などの再生可能エネルギーへの関心が高まった。環境問題などから新たな大規模ダム開発が難しいため、季節変動や天候に左右されず、２４時間発電が可能で、比較的小さな場所でできるなどの利点がある小水力発電に対して政府として普及に力を入れ始めた。国土交通省は13年に河川法を改正し、既に利用の許可を得た水を利用して発電する場合には登録制にするなど手続きの簡素化を図った。
環境省は河川や農業用水に比べると季節的な変動が少なく安定的に水を供給できる水道に着目し、配送水の高低差によって生み出されるエネルギーを有効活用することで、ＣＯ２削減対策にもなるとして、水道施設への発電装置の導入を進めている。特に２０３０年の４０％削減目標（水道事業を含む業務その他の部門）達成に向けて普及・拡大の取り組みを強化している。
同省は水道施設への導入のメリットとして、安定的で効率的な発電だけでなく、小石やごみなどの不純物が少なく管理された水を利用するため維持管理が比較的容易であることや、既にある施設内での導水管などを利用するため新たな用地買収や大規模な土木工事の必要がないことなどを挙げている。ただ、発電装置がそれぞれの設置場所に合わせて作るため高価になり、コスト的に見合わないことや、施設の設置スペースが狭いために導入可能な場所が限定されるという課題があった。
同省は１３年から３カ年事業として空調メーカーのダイキンに委託して新たな発電装置の開発を進めた。同社は汎用ポンプの活用や部品の標準化によって低コストの発電機や水流の速さに応じて効率的に発電する水車を開発し、さらには発電機と制御装置を一体化して発電装置のコンパクト化が実現した。「管路用マイクロ水力発電システム」として14年度に富山県南砺市の森清配水池で、１５年度には福島県相馬市の大野台浄水場で実証実験を行った。
南砺市の森清配水池では、最大出力２２キロワットの発電機１基を取り付けた。設置面積は従来の２分の１程度で、年間最大発電量は一般家庭の３８世帯分に相当する１３万５０００キロワット時が見込まれた。同市水道局では発電装置の低コスト化により本体工事も含め、１０年で償却できるとしている。
相馬市大野台浄水場内には最大出力２２キロワットの発電機２基と７５キロワットの発電機１基を設置した。７５キロワットの発電システムの最大年間発電量は１２８世帯分の４６万キロワット時の能力があるという。
これまでの実証実験の結果、同省はほほ想定通りの効果が得られたとして、全国の水道事業者に展開・拡大することを目指して小水力発電導入可能性などについての調査を行った。同省によると、現在、２．７％の水道施設が小水力発電を導入している。
さいたま市では白幡配水場、北部配水場など５カ所の配水場で小水力発電を行い、合計２７４万キロワット時、７６０世帯分の電力を発電している。同市によると、０４年から運転を始めた白幡配水場では、埼玉県営大久保浄水場からの上水をバルブで減圧していたが、バルブから出る騒音の対策として、水車を回して音を鎮めるとともに発電をするようにしたという。現在は４１万キロワット時、１２６世帯分の電力を起こしている。同市では５カ所のうち３カ所での発電は自家消費にあて、２カ所は売電している。
また、同県川口市は横曽根浄水場に出力２７キロワットの小水力発電を設置し、昨年５月から運転を開始している。さいたま市と同様に大久保浄水場からの水を利用して、３５世帯分の年間１２万５０００キロワット時を発電する計画で、自家使用により、同浄水場で排出するＣＯ２約６５トンが削減できる。
奈良県葛城市では山口地区のため池から落差約１００メートル下の新庄浄水場に入る直前の導水管に発電装置を設置、今年３月から稼動が始まった。３キロワットの発電機４台をつなぎ、１２キロワットの出力で電気は自家消費する。年間１７０万円の節約になるといい、工事費を含め３４００万円のうち２分の１を国からの補助金で賄うため、設置費は１０年で採算が取れると試算している。このほか、松江市や大阪府交野市、新潟県胎内市も国の助成制度を使って小水力発電装置を設置した。
一方、東京都は村山下貯水池から東村山浄水場までの１３．５メートルの落差を利用して出力１４００キロワットの水力発電装置を設置し、年間２８４万１０００キロワット時を発電しているほか、南千住、亀戸、八雲、葛西給水所などでも小水力発電を行っている。
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）
2016/09/23
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］
2016/09/20
2016年9月20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。
2016/09/15
2016年9月15日掲載
環境省と厚生労働省が全国1500以上の水道事業者を対象に、水道の施設を利用した小水力発電の導入ポテンシャル調査を実施した。水源から浄水場や配水池へ流す水の圧力差を使って、全国の274カ所で発電できることがわかった。北海道から九州・沖縄まで各地に可能性が広がっている。
[石田雅也，スマートジャパン]
水道事業の中核になる浄水場や配水池には、標高の高い場所にある水源から大量の水が常に流れてくる。この水流が生み出す圧力差のエネルギーを発電に利用できるのだが、実際に発電設備を導入している水道施設は全体の2.7％に過ぎない。
環境省と厚生労働省は小水力発電によるCO2（二酸化炭素）の排出量削減と水道事業者の収入拡大を推進するため、全国1500以上の水道事業者を対象にアンケート調査を実施した。その結果、小水力発電を実施できる可能性がある施設は全国に563カ所あることが明らかになった。
地域ブロック別に見ると、中部が最も多くて103カ所、次いで中国・四国の99カ所、九州・沖縄の91カ所と続。関東にも83カ所あり、そのうち発電能力が20kW（キロワット）以上になる可能性がある施設数は65カ所で最も多かった。
全国で20kW以上の発電能力を見込める施設は合計で274カ所にのぼり、発電能力を合計すると1万9000kWに達する。水量をもとに算出した年間の想定発電量は1億5800万kWh（キロワット時）になった。一般家庭の使用量（年間3600kWh）に換算して4万4000世帯分に相当する。設備利用率（発電能力に対する実際の発電量）は95％になり、水道を流れる安定した水量で電力を供給できるメリットがある。
1カ所あたり年間1900万円の売電収入
小水力発電による電力の供給量が増えることで、CO2排出量は全国で年間に9万2000トンを削減できる。さらに発電した電力を固定価格買取制度で売電すれば、1kWhあたり34円（税抜き）で年間に53億円の収入を見込める。1カ所の平均額は1960万円になり、買取期間の20年間の累計で4億円近い収入を得られる計算だ。売電収入によって水道施設の維持管理費を軽減できる効果は大きい。
水道施設で小水力発電を実施する方法の1つとして、水道管そのものに発電設備を組み込む方法がある。環境省の実証事業で開発した「管路用マイクロ水力発電システム」が代表的な例で、これまでに富山県の南砺市、福島県の相馬市、兵庫県の神戸市の水道施設で導入実績がある（図4）。
発電能力は1台で22kWと75kWの2種類がある。水道管1本ごとに1台ずつ水車発電機を設置する方法で、1カ所の施設に複数台を導入することも可能だ。相馬市の水道施設では3台を導入して、最大79kWの電力を供給できるシステムを構築した。
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1609/15/news038_2.html
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