水は重力の影響を受けて、高いところから低いところに向かって流れます。その流れを水車に導いて発電機を回し電力を発生させます。
小水力発電の規模は、数10kWから1,000kW程度の比較的小規模で、一般的には1,000kW以下の発電設備を小水力発電としています。
2点間の高低差(有効落差H)と流れる水の量(流量Q)が与えられると以下の計算式からどれだけの電力を発生できる可能性があるかを計算できます。
P(kW)：発電電力 Q(m3/s)：流量 h(m)：有効落差 η：効率(発電機や水車などの効率≒0.72)
※全国小水力利用推進協議会：小水力発電がわかる本―しくみから導入まで―
長所
●昼夜、年間を通じて安定した発電が可能。
●設備利用率が50～60％と高く、太陽光発電と比較して5～8倍の電力量を発電できる。
●出力変動が少なく、系統安定、電力品質に影響を与えない。
●経済性が高い。(ただし、小水力は地点ごとに経済性が異なる)
●未開発の包蔵量がまだまだたくさんある。(全国小水力利用推進協議会では、1,000kW以下の未開発包蔵水力を300万kWと概算している)
●設置面積が小さい。(太陽光と比較して)
短所
●設置地点が限られる。(落差と流量がある場所に限定される)
●水の使用について、利害の調整が必要。(風や太陽光には、利害関係はほとんどなし)
●太陽光や風力に比べ、法的な規制のクリアや多くの申請を必要とする場合がある。(注：電気事業法や河川法の一部で規制緩和が進んでいる)
●発電施設ごとに2つの要素(落差と流量)による機器開発が必要。
●他の再生可能エネルギーに比べて一般市民の認知度が低い。
| 自然河川 | 農業水利施設 | |||
|---|---|---|---|---|
| 発電ポテンシャル | 地形条件・流量によって大きな発電が可能 |  |
流量・落差に制限があり小規模な発電になる(ダムでは大規模も可) |  |
| 流量変動 | 河川流量の自然変動を把握した上で、安定した使用水量が定められている |
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期別の変動が大きく、特に冬季の流量が激減する |
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| 水利権 | 新規に発電用水利権を取得するためには相当の準備が必要。漁業権交渉も難 |
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従属発電として手続きが簡易 |
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| 調査コスト | 流量・地形を把握するだけでも相当な調査・測量を要する |
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流量（変動）や施設構造が容易に把握でき、短期間で可能性を判断できる |
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| ごみ | 計画時に沈砂池や除塵機などの対策が施される(上流域なので人為的なゴミも少ない) |
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居住地や農地に隣接しており、落葉や人為的なゴミが無視できない |
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農業水利施設を利用した小水力発電は、農村地域に存在する未利用エネルギーを活用し発電するものです。
農業水利施設を活用した小水力発電の導入によって期待される効果は、揚排水機場等の土地改良区の維持管理費節節減効果に加え、農村振興への寄与、地球温暖化防止への貢献、土地改良区や市町村等の社会貢献によるイメージアップ等の効果が期待されます。
農業水利施設の維持管理費の節減
土地改良区等の施設管理者が、農業用水の落差を利用して水力発電を行い、発電した電力をポンプやゲート等の運転・操作に必要な農業用電力として直接利用する、または、発電した電力の全量(または一部)を電力会社に売電し、その収入により維持管理費を節減することができます。
農村振興への寄与
農業地域に広く存在する農業用水の持つエネルギーを有効に活用すれば、農村地域の電力需要に応じることとなり、農村振興に寄与することができます。この場合、農村地域の電力需要としては、土地改良施設の運転・操作に必要な電力の他、公共・公用施設に必要な電力、一般向けの電力が挙げられます。
農業用としては、揚排水機場、頭首工、ゲート等が挙げられ、公共・公用施設としては、農業集落排水処理施設、農村集落の集会施設、農村公園等の照明施設、街路灯、防犯灯等が挙げられます。
地球温暖化防止への貢献
地球規模での温暖化の影響が懸念される中、IPCC(気候変動に関する政府間パネル)は、2007年12月に第4次評価報告書(総合報告書)を公表し、21世紀末には地球の平均気温が、1.1～6.4℃上昇すると予測し、食料、水資源、生態系や健康等に重大な影響を与えると警告しています。また、平成21年12月に政府が閣議決定した「新成長戦略」においては、温室効果ガスを2020年度までに1990年度比で25％削減する目標を掲げています。
そのためにも、二酸化炭素を発生する石油・石炭等の化石燃料の利用から太陽光発電・風力発電・水力発電等の再生利用エネルギーの利用に転換することが求められています。
イメージアップ
クリーンエネルギーである小水力発電施設を導入することにより、整備主体である土地改良区や市町村が環境に貢献しているという取組姿勢をPRし、イメージアップを図ることができるとともに、地域住民や農村の将来を担う子供たちに対してエネルギーや環境に関する教育の場の提供や、広報・啓発活動を行うことも可能です。
発電施設と電力消費施設(ポンプ場、ゲート等)が必ず近傍に位置するとは限らないことや、発電時期・時間と電力需要・時間が一致しないことから、電力会社と売電契約を結び、発電した電力を一旦全量売電し、発電施設と共用となる農業水利施設の維持管理等の応分を発電事業経費として計上することにより、維持管理費を節減することが可能となります。
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①発電原価：34円+税/KW （2019年3月時点再生可能エネルギーの固定価格買取制度（FIT制度）における買取価格） ②施設の費用が以下を満足すること。 |
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