水力発電の特徴と仕組みを解説！メリット・デメリットも把握しよう
水力発電は、再生可能エネルギーのひとつとして近年注目を集めています。この記事では、水力発電の仕組みに加え、メリットやデメリットを解説します。記事の最後には、水力発電に関する日本と世界の取り組みを紹介しているので、ぜひ最後まで目を通してみてください。
目次
水力発電とは？
水力発電は、自然の力を利用した「再生可能エネルギー」です。水力発電と聞くと、川に設置してある水車を回して発電する方法を思い浮かべる人も多いのではないでしょうか。近年では、川に設置された風車ではなく、ダムや水路を活用した水力発電設備が多く作られています。
水力発電はダム式・水路式・揚水式の3パターン
近年は、水力発電の技術が進化し、川などで発電する方法に加え、ダム式・水路式・揚水式の3パターンの発電方法があります。
ダム式とは、川をせき止めてダムを作り、ダムに溜めた水を使用して発電を行う方法です。ダム式の水力発電は、水量が少ない川や池、湖でも安定して発電ができる点がメリットです。ダムに溜めた水を落とし、水が落ちる力で発電を行うので、発電量を調整することもできます。
水路式とは、水の流れや量が安定している川で採用される方法です。水路式の水力発電では、川の上流に水を取り込むための設備を設置します。上流で取り込まれた水は、適度な落差がある部分にまで運ばれ、水の落ちる力で発電を行います。
揚水式とは、ダムに溜めた水を電気の力で上部に戻し、発電を行う方法のことを指します。いつでも電気を作れる点が揚水式のメリットです。太陽光発電や風力発電は、夜や風が出ていないときには発電ができません。他の再エネ設備で発電ができないとき、揚水式を活用して電気を作り出します。
潮力発電と波力発電との違いとは？
水力発電は、水の力を利用してタービンと呼ばれる水車の歯車部分を回転させ、電気を作り出します。水力発電と似た発電方法として、潮力発電や波力発電があることをご存知でしょうか。水力発電と潮力発電、波力発電は似ていますが、実際には全く異なる発電方法です。
まず、潮力発電とは、海の潮の満ち引きを利用して電気を作り出します。海の中に設置された発電機器が、潮の満ち引きで回転することで電気を作り出す発電方法です。潮力発電は、潮の満ち引きがある限り発電を続けることができます。
波力発電とは、海で起こる波の上下運動を利用した発電方法です。波力発電では、海上に設置された発電設のなかの波が、上下運動をすることによる空気の動きを利用して発電を行います。水力発電や潮力発電とは違い、水ではなく、波によって起こる空気の力を利用して発電する方法です。
水力発電はなぜ必要？
水の力で発電を行う水力発電は、電気を作るときにCO2を排出しません。近年、地球温暖化の影響が世界全体で問題になっており、CO2の削減が重要課題だとして世界中で取り組みが始まっています。
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を活用することで、CO2の排出量を抑えることが狙いです。とくに、日本では川や海が多く、環境的に水力発電が向いているという背景があります。水力発電は、夜に発電できない太陽光発電や、風がないと発電できない風力発電とは異なり、安定した発電を行えるとして注目を集めています。
水力発電のメリットとデメリット
水力発電には、昼夜問わず発電できるなどのメリットがあります。しかし、水力発電設備は大型なものが多く、設備を作るのに時間やお金がかかってしまう点がデメリットです。ただ、水力発電設備は適切に管理することで他の発電方法よりも、長く発電を続けることが可能です。
水力発電のメリット
水力発電は、CO2を排出しない環境にやさしい発電方法です。CO2を削減しなければいけない現代にとって、水力発電はデメリットよりもメリットの方が大きいのが現状です。
- 電気への変換効率が高い
- 環境にやさしい
- 発電量を調整できる
とくに、他の発電設備に比べて変換効率が高い点は、水力発電の大きなメリットです。変換効率とは、水や風、太陽光などのエネルギーを電気に変える力のことを指します。変換効率が高いほど、効率的に発電できるということです。太陽光発電などの再生可能エネルギーの変換効率は、おおよそ20%から40%です。対して、水力発電の変換効率は約80%で、ほかの発電方法に比べて倍以上効率よく電気を作れる発電方法です。
水力発電のデメリット
水力発電は、ほかの再生可能エネルギーを作る設備よりもお金と時間がかかります。とくに、ダムなどの大型の設備を建築するときは、時間もお金も必要になる点がデメリットです。水力発電のデメリットは、以下の3つです。
- ダムの建設にお金と時間がかかる
- ダムの建設により自然への影響が出るケースがある
- 降水量が少ないと発電が少なくなる
さらに、他の再生可能エネルギーと同様に、降水量によって発電量が減ってしまう点もデメリットです。ただ、水量によって発電量が変動しないような設備が存在するので、水量に変動がある場所では、安定して発電できる設備を導入することでデメリットを解消できます。
さまざまな水力発電活用の取り組み
CO2削減のため、日本を含めた世界中で再生可能エネルギーが多く活用され始めています。水力発電も、今後活用していかなければいけない再生可能エネルギーのひとつです。最後に、日本と世界の水力発電への取り組みを紹介します。
日本の取り組み
日本の再生可能エネルギーの中で、最も活用されているのは2021年時点で太陽光発電（8.3%）でした。対して、2021年度の水力発電の割合は7.5%です。2021年度は、太陽光発電の次に水力発電が活用されていました。日本は、水力発電で作られた電気を活用するため、人材育成や既にあるダムの活用、新しいダムの建設などの取り組みを積極的に行っています。
水力発電は、適切に管理すれば100年を超えて発電し続けることが可能な設備です。水力発電設備を、なるべく長く活用し続けるために必要なのが、水力発電設備を適切に管理できる体制です。水力発電を適切に管理するため、正しい知識を持って管理できる人材や、デジタルで管理できるシステムを開発しています。
また、今ある水力発電設備を活用するため、老朽化した水力発電設備の改修や、デジタル技術を取り入れた管理などを普及させていく予定です。水力発電は、1950〜1960年代に多くの設備が作られました。しかし、1950〜1960年代以降に作られた水力発電設備は多くありません。現在、積極的に活用されていないダムなどの水力発電設備を活用して、再生可能エネルギーの電気量を増やす取り組みを積極的に行っています。
世界の取り組み
水力発電の導入率が一番高い国は、ノルウェーです。水力発電が多く活用されているノルウェーでは、国内で使用する電気量のほとんどを水力発電でまかなっています。国内で採れた石油やガスは、国内でほとんど使うことなく輸出しています。
さらに、中国でも水力発電が積極的に活用されています。中国は、他国に比べて再生可能エネルギーを活用している割合が多い国です。水力発電も、中国が活用している再生可能エネルギーのひとつで、ほかにも太陽光発電や風力発電などの発電方法も多く活用されています。
まとめ
水力発電は、今後再生可能エネルギーのひとつとして活躍の場が広がることが予想されています。日本だけではなく、世界でも水力発電は多く活用され、今後も設備が増えていくでしょう。
参考記事
水力発電の特徴と仕組みを解説！メリット・デメリットも把握しよう
水力発電は、再生可能エネルギーのひとつとして近年注目を集めています。この記事では、水力発電の仕組みに加え、メリットやデメリットを解説します。記事の最後には、水力発電に関する日本と世界の取り組みを紹介しているので、ぜひ最後まで目を通してみてください。
目次
水力発電とは？
水力発電は、自然の力を利用した「再生可能エネルギー」です。水力発電と聞くと、川に設置してある水車を回して発電する方法を思い浮かべる人も多いのではないでしょうか。近年では、川に設置された風車ではなく、ダムや水路を活用した水力発電設備が多く作られています。
水力発電はダム式・水路式・揚水式の3パターン
近年は、水力発電の技術が進化し、川などで発電する方法に加え、ダム式・水路式・揚水式の3パターンの発電方法があります。
ダム式とは、川をせき止めてダムを作り、ダムに溜めた水を使用して発電を行う方法です。ダム式の水力発電は、水量が少ない川や池、湖でも安定して発電ができる点がメリットです。ダムに溜めた水を落とし、水が落ちる力で発電を行うので、発電量を調整することもできます。
水路式とは、水の流れや量が安定している川で採用される方法です。水路式の水力発電では、川の上流に水を取り込むための設備を設置します。上流で取り込まれた水は、適度な落差がある部分にまで運ばれ、水の落ちる力で発電を行います。
揚水式とは、ダムに溜めた水を電気の力で上部に戻し、発電を行う方法のことを指します。いつでも電気を作れる点が揚水式のメリットです。太陽光発電や風力発電は、夜や風が出ていないときには発電ができません。他の再エネ設備で発電ができないとき、揚水式を活用して電気を作り出します。
潮力発電と波力発電との違いとは？
水力発電は、水の力を利用してタービンと呼ばれる水車の歯車部分を回転させ、電気を作り出します。水力発電と似た発電方法として、潮力発電や波力発電があることをご存知でしょうか。水力発電と潮力発電、波力発電は似ていますが、実際には全く異なる発電方法です。
まず、潮力発電とは、海の潮の満ち引きを利用して電気を作り出します。海の中に設置された発電機器が、潮の満ち引きで回転することで電気を作り出す発電方法です。潮力発電は、潮の満ち引きがある限り発電を続けることができます。
波力発電とは、海で起こる波の上下運動を利用した発電方法です。波力発電では、海上に設置された発電設のなかの波が、上下運動をすることによる空気の動きを利用して発電を行います。水力発電や潮力発電とは違い、水ではなく、波によって起こる空気の力を利用して発電する方法です。
水力発電はなぜ必要？
水の力で発電を行う水力発電は、電気を作るときにCO2を排出しません。近年、地球温暖化の影響が世界全体で問題になっており、CO2の削減が重要課題だとして世界中で取り組みが始まっています。
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を活用することで、CO2の排出量を抑えることが狙いです。とくに、日本では川や海が多く、環境的に水力発電が向いているという背景があります。水力発電は、夜に発電できない太陽光発電や、風がないと発電できない風力発電とは異なり、安定した発電を行えるとして注目を集めています。
水力発電のメリットとデメリット
水力発電には、昼夜問わず発電できるなどのメリットがあります。しかし、水力発電設備は大型なものが多く、設備を作るのに時間やお金がかかってしまう点がデメリットです。ただ、水力発電設備は適切に管理することで他の発電方法よりも、長く発電を続けることが可能です。
水力発電のメリット
水力発電は、CO2を排出しない環境にやさしい発電方法です。CO2を削減しなければいけない現代にとって、水力発電はデメリットよりもメリットの方が大きいのが現状です。
- 電気への変換効率が高い
- 環境にやさしい
- 発電量を調整できる
とくに、他の発電設備に比べて変換効率が高い点は、水力発電の大きなメリットです。変換効率とは、水や風、太陽光などのエネルギーを電気に変える力のことを指します。変換効率が高いほど、効率的に発電できるということです。太陽光発電などの再生可能エネルギーの変換効率は、おおよそ20%から40%です。対して、水力発電の変換効率は約80%で、ほかの発電方法に比べて倍以上効率よく電気を作れる発電方法です。
水力発電のデメリット
水力発電は、ほかの再生可能エネルギーを作る設備よりもお金と時間がかかります。とくに、ダムなどの大型の設備を建築するときは、時間もお金も必要になる点がデメリットです。水力発電のデメリットは、以下の3つです。
- ダムの建設にお金と時間がかかる
- ダムの建設により自然への影響が出るケースがある
- 降水量が少ないと発電が少なくなる
さらに、他の再生可能エネルギーと同様に、降水量によって発電量が減ってしまう点もデメリットです。ただ、水量によって発電量が変動しないような設備が存在するので、水量に変動がある場所では、安定して発電できる設備を導入することでデメリットを解消できます。
さまざまな水力発電活用の取り組み
CO2削減のため、日本を含めた世界中で再生可能エネルギーが多く活用され始めています。水力発電も、今後活用していかなければいけない再生可能エネルギーのひとつです。最後に、日本と世界の水力発電への取り組みを紹介します。
日本の取り組み
日本の再生可能エネルギーの中で、最も活用されているのは2021年時点で太陽光発電（8.3%）でした。対して、2021年度の水力発電の割合は7.5%です。2021年度は、太陽光発電の次に水力発電が活用されていました。日本は、水力発電で作られた電気を活用するため、人材育成や既にあるダムの活用、新しいダムの建設などの取り組みを積極的に行っています。
水力発電は、適切に管理すれば100年を超えて発電し続けることが可能な設備です。水力発電設備を、なるべく長く活用し続けるために必要なのが、水力発電設備を適切に管理できる体制です。水力発電を適切に管理するため、正しい知識を持って管理できる人材や、デジタルで管理できるシステムを開発しています。
また、今ある水力発電設備を活用するため、老朽化した水力発電設備の改修や、デジタル技術を取り入れた管理などを普及させていく予定です。水力発電は、1950〜1960年代に多くの設備が作られました。しかし、1950〜1960年代以降に作られた水力発電設備は多くありません。現在、積極的に活用されていないダムなどの水力発電設備を活用して、再生可能エネルギーの電気量を増やす取り組みを積極的に行っています。
世界の取り組み
水力発電の導入率が一番高い国は、ノルウェーです。水力発電が多く活用されているノルウェーでは、国内で使用する電気量のほとんどを水力発電でまかなっています。国内で採れた石油やガスは、国内でほとんど使うことなく輸出しています。
さらに、中国でも水力発電が積極的に活用されています。中国は、他国に比べて再生可能エネルギーを活用している割合が多い国です。水力発電も、中国が活用している再生可能エネルギーのひとつで、ほかにも太陽光発電や風力発電などの発電方法も多く活用されています。
まとめ
水力発電は、今後再生可能エネルギーのひとつとして活躍の場が広がることが予想されています。日本だけではなく、世界でも水力発電は多く活用され、今後も設備が増えていくでしょう。
参考記事