水力発電のしくみ
水が高い所から低い所に落ちるエネルギーを利用して、水車と発電機を回転させ、発電するのが水力発電です。
夜間の余剰電力を活用し、水車をポンプとして、発電機を電動機として使用し、水をくみ上げて昼間の電力需要ピーク時に発電するのが揚水発電です。
東芝は、これらの発電システム一式を作っています。
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水力発電の特徴
水力発電は水の持つエネルギーを水車によって機械エネルギーに変換し、水車に結合した発電機によって機械エネルギーを電気エネルギーとして発電します。したがって環境汚染や地球温暖化の一因と言われているＣＯ２の排出が非常に少ないため、その有効的な利用が世界的に見直されています。
水力発電は、出力単位(kW)当たりのＣＯ２の排出量が少ないほかに、次のような特徴があります。
- 水車も発電機も効率が非常に高い（最高効率点では約90%）
- 始動・停止時間が早い（始動から全出力まで3〜5分間）
- 急速な負荷変動に追随できる（1分間程度で負荷を変えられる）
- 火力や原子力発電と比べて、設備が簡単で、運転・保守が容易である
- 運転費用が安い
したがって、大河川を有する国では大規模な水力発電所が建設され、主にベースロード（一日中あまり変化しない負荷）として使用されていますが、わが国ではピークロード（一日のうち朝夕や昼間の大きく変化する負荷）用に使用されています。
東芝の水力発電の特徴
変動するピークロードに対応するため、夜間の余剰電力を活用して水をくみ上げ、昼間のピーク時に発電する揚水発電が行われるようになりました。この揚水発電の分野でも、実績や技術レベルの面で、世界のトップクラスです。
水車の主な型式としては、水の落差エネルギーを圧力として利用するフランシス水車、カプラン水車やバルブ水車があり、落差エネルギーをそのまま回転エネルギーとして利用するペルトン水車などがあります。中でも、地形的な条件から日本でもっとも普及されているフランシス水車の分野においては、その発電効率で世界のトップレベルにあります。
海外の水力発電プラントにおいては、水車や発電機など主要な機器を設計、製作し納入するのみではなく、入口弁、調速機、給排水装置、励磁装置、開閉機器、直流・交流電源設備、各種ケーブルから天井クレーンや照明・消火・電話システムなどの建屋付帯設備を含む、発電所として必要な多くの機器を納入し、組み立てから試験調整までトータルなエンジニアリングサービスを提供しています。
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