水力発電
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この項目では、発電の一方式とそのしくみ・原理について説明しています。その方式を用いた施設については「水力発電所」をご覧ください。

 
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水力発電(すいりょくはつでん、英語: hydroelectricity)とは、水力で羽根車を回し、それによる動力発電機を回して電気エネルギーを得る(発電を行う)方式のことである[1]


目次

1 概要

2 歴史

3 水力発電の分類

3.1 落差を得る方法による分類

3.2 運用上の分類

3.3 多く見られる組み合わせ


4 理論

4.1 水のエネルギー

4.2 理論水力


5 大型の水力発電施設の構成

5.1 取水口

5.2 沈砂池

5.3 導水路

5.4 水槽

5.5 水圧管路

5.6 発電所

5.7 放水路


6 水力発電の費用や収益の構造

7 脚注

8 参考文献

9 関連項目

10 外部リンク


概要

水力発電は発電の一方式であり、水力発電機を動かし電力を生む方式のことである[2]。ダム式、水路式、揚水式などがある[2]

また、水力発電は、個人が小さな水力発電装置を自作し設置することで行うこともできる[3]。特に小規模の水力発電をマイクロ水力発電といい、最近 実践数が増加してきている。私道脇の水の流れ、小川渓流などの、比較的小さな水の流れを利用して水力発電を行うことが可能である。そもそも、世界最初の水力発電はそうした小規模のものであった。屋外の場合は水利権には配慮しつつ、水利権関連の書類を提出して解決しつつ行う。

一般には、発電の歴史の中で果たしてきた役割の重要さ、発電量の大きさ、その設備の雄壮な外観などによって、水力発電の中でも特にダム式のものや大河を利用したものがよく知られている。水力発電の上位5カ国の近年の総出力の推移

なお、世界的に見ると、特に開発途上国に、年間発電量17兆キロワット時に相当する、未開発の水力発電可能な地点がある[要出典]と言われている。(世界の全電力消費量が12兆キロワット時程度である。)
歴史

水の力を動力として利用するという考えは、古代より続くものである。流れる水の力を水車によって動力にし、製粉紡績などを行っていた。

1832年フランスヒポライト・ピクシーにより現在の仕組みの発電機が発明された。1878年には米国エジソン白熱電球を発明し電力需要が生まれ、発電機の動力として水力を利用した水力発電が1800年代後半に始まった。

世界で最初の水力発電は、1878年イギリスウィリアム・アームストロングが自身の屋敷の照明(1個のアーク灯(arc lamp))を点灯させるために設置したものである。アームストロングは水力発電機の発明者と見なされている[4]垂直型水力発電機の図(en:Terrell Croft著、1917年刊『 Electrical Machinery』171頁掲載)

米国では1881年にナイアガラの滝の近くに水力発電所(en:Robert Moses Niagara Hydroelectric Power Station)が竣工し、1882年には当時の電流戦争(交流方式と直流方式の争い)の最中にいたエジソンによる最初の水力発電所(en:Vulcan Street Plant、直流、出力12.5kW)がアップルトン (ウィスコンシン州)に竣工した[5]。1886年には米国およびカナダに45の水力発電所、1889年には米国だけで200の水力発電所が稼働していた[6]。1890年にはウェスティングハウスが交流長距離送電を開始した[7]
日本

日本の最初の発電所は1887年に竣工した東京の火力発電所であった[4]。水力発電では1888年(明治21年)7月に宮城紡績が設置した三居沢発電所(5kW)で自家用発電を開始し[8]、その後紡績会社や鉱山会社により発電所が設置が続いた[9]

1891年(明治24年)に琵琶湖疏水の落差を利用した米国のアスペン (コロラド州)の水力発電所を参考にした[10]蹴上水力発電所(水路式、直流、160kW)が、運用を開始した。これが日本で最初の一般営業用(電気事業)の水力発電所である[11]

初期の電力の需要は電灯により始まったが、日本では1913年(大正2年)に電力の動力需要が照明用の需要を超え、1914年(大正3年)には工業用の動力で電力が蒸気力を越えた[4]

1915年(大正4年)には猪苗代水力発電所から日本初の長距離送電(228Km)が始まる[4]

大正から昭和初期にかけて大規模な水力発電所が多く作られ、1950年代までは電力の大半は水力発電によるものであった。

1960年代以降は、日本は高度成長期に入り獲得した外貨で安い化石燃料を獲得したことにより火力発電が増大していった。1955年には水力発電は全電力の78.7%であったが、1962年には水力46.1%と、火力が逆転した。2005年は水力発電は8.3%まで落ちた。(なお、2005年は火力が59%、原子力31%であった[12])。

日本では電力利用の初期には水力発電が発電の主力であったわけで、この時代は「水主火従の時代(すいしゅかじゅうのじだい)」と呼ばれている。後に火力発電に軸足が移った日々は「火主水従の時代(かしゅすいじゅうのじだい)」と呼ばれている。

揚水発電所の建設も始まったが、この当時は豊水期に貯水し、渇水期はその水を繰り返し発電に利用することで年間を通じて発電を行うようにするという、年間調整が主だった役割であった。

1962年(昭和38年)からの火主水従、1963年(昭和38年)に原子力発電所の運用開始により、昼間と夜間との電力需要の格差拡大が問題となっていた。火力・原子力発電等の汽力発電は高効率で運用させる必要から、需要にあわせてその出力を頻繁に変動させるということはせず、一定の出力で運転している。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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