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» 2016年05月30日 15時00分 UPDATE

自然エネルギー:10kW以下に需要あり、小水力発電 (1/4)

神戸市は海岸近くに人口が集中するものの、六甲山地の北部や西部でも都市化が進んでいる。さまざまな高度に位置する住宅に水道を供給しようとすると、水圧の調整が難しい。この問題を解決できる「超小型マイクロ小水力発電システム」の共同研究を、ダイキン工業と神戸市が共同で開始した。

[畑陽一郎,スマートジャパン]

 神戸市とダイキン工業は2016年5月26日、出力が10キロワット(kW)以下という「超小型マイクロ小水力発電システム」の共同研究を開始したことを発表した。

 環境省の実証事業として3年間で進める*1)。10kW以下の発電システムの技術開発を2年目までに完了し、神戸市の水道施設へ試作機を設置、実証実験を完了する予定だ。

図1 神戸市における小水力発電設備の位置 千苅浄水場(北区道場町、青色)と、福谷中層配水池(西区櫨谷町、赤色)。海岸に面した7区の北半分は六甲山地に属する。

 神戸市水道局には解決したい問題が2つある。環境負荷低減と、水道の水圧調整だ。超小型マイクロ小水力発電システムを導入することで、2つの問題を同時に解決する絵を描いている。

 環境負荷低減は分かりやすい。水道には水圧があり、水圧を利用できれば水車を回して発電できる。「1998年から1999年にかけて、太陽光発電や小水力発電など未利用エネルギーが活用できないか、検討を開始し、2002年には北区の千苅(せんがり)浄水場(図1)に180kWと規模の大きな小水力発電の導入工事を開始、2004年には供用を開始した(図2)」(神戸市水道局事業部施設課)*2)

*1) 環境省は予算総額65億円で「平成28年度CO2排出削減対策強化誘導型技術開発・実証事業」を公募。ダイキン工業が「既設管水路の未利用エネルギーを最大限活用するマイクロ水力発電システムの開発と実証」として採択された。環境省の内示額は1億2000万円。神戸市は水道設備内の機器設置場所を無償で貸し出し、水運用のノウハウを提供する。神戸市としての予算措置は必要ないとした。
*2) 水道以外でも小水力発電を導入している。「公共部門における小水力発電システム導入の先駆けは、下水道事業だ。2002年に完成した湊川ポンプ場(出力85kW、1日の発電量2000kWh)である」(神戸市環境局環境政策部環境貢献都市課)。下水の高度処理水を用いた発電だ。

図2 千苅浄水場に導入した小水力発電設備 標高は約140m。 出典:神戸市

 「さらに小水力発電の導入を進めようとしたものの、費用対効果などに課題があり、計画が中断していた。近年、国の補助率が上がったこと、固定価格買取制度(FIT)が始まったこと、小水力発電システムの価格が下がったこと、小型の機器が登場したことによって、小水力発電の導入計画を再スタートすることができた」(同施設課)。

水圧問題を解決したい

 住宅に水道水を供給する際、一定以上の水圧を保つことができないと、水の出が悪くなり、使い勝手が大幅に下がる。逆に水圧が高すぎると、漏水の原因になる。

 神戸市の課題は、標高931mの六甲山を擁する六甲山地が大阪湾に面する市街地から約3kmまで迫っていること。六甲山地の北側や西側を含め、さまざまな高度に住宅が広がっており、全ての住宅に適切な水圧で送水することが難しい。

 「高度30mごとに池や水槽からなる『配水池』を配置して、自然流下で水道水を供給している。神戸市には126カ所に配水池がある。これは日本有数だと考えている。さらに配水池を増やした方がよいのだが、費用対効果から難しい。現在は圧力調整用のバルブ(弁)を設置することで対応しているものの、流量が変動すると水圧が安定しにくいという課題がある」(同施設課)。

 そこで小水力発電システムを使う。「住宅と配水池の間に出力10kW以下の小水力発電システムをバルブの代わりとして導入し、遠隔調整できれば、費用対効果が最も良くなる(図3)」(同施設課)。

図3 多数の配水池からなる神戸市の配水システム 出典:神戸市
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