台風で使えなくなった町営の小水力発電所、パワーアップして5年ぶりに運転開始：自然エネルギー（2/2 ページ）

[石田雅也，スマートジャパン]

水量の変化に対応しやすい水車を選択

　復活した白滝発電所で注目すべき点は、設備利用率（発電能力に対する実際の発電量）の高さである。小水力発電の設備利用率は標準で60％程度だが、白滝発電所では95％にも達する。水車発電機の能力をフルに発揮できる状態になっている。

図4　「S型チューブラ水車」のプロペラと断面。出典：三井三池製作所

　高い設備利用率をもたらした要因として、水車発電機に「S型チューブラ水車」を採用したことが大きい。S型チューブラ水車はプロペラを回転させて発電する方式の一種で、プロペラの前後をS字状に水を流す構造になっている（図4）。

　小水力発電に適用する水車にはさまざまな方式がある。発電量を左右する水量と落差をもとに選択するのが通例だ。白滝発電所の水流の落差は10メートル程度で、水量は毎秒1立方メートル以上を見込める。こうした条件に合致したのがS型チューブラ水車である（図5）。

図5　水量と有効落差による水車の選択例。出典：三井三池製作所

　以前は渦巻き状に水を取り込む「横軸フランシス水車」を採用していた（図6）。国内の水力発電所では最も多く使われているタイプで、落差が10メートルを超える場合に適している。特に水量が安定していると効率よく発電できる。白滝発電所では水量の変動があることから、変動の影響を受けにくいS型チューブラ水車を選択して効率を高めた。

図6　「白滝発電所」の以前の設備。出典：日本工営

　さらに従来よりも落差を大きくするために、発電所の建屋を半地下構造で建設して、水車発電機を低い位置に設置できるようにした（図7）。水車まで水を送り込む水圧管路は直径1.2メートルで、距離は515メートルに及ぶ。

図7　水圧管路・発電所・放水路の更新工事（画像をクリックすると拡大）。出典：日本工営