水力

水力発電とは、水の動きのエネルギーを何らかの有用な目的のために利用することです。

運河建設の最盛期である1830年代には、急な坂道を上り下りする艀(はしけ)の輸送に水力が利用されていたが、その際には傾斜面の鉄道が使われた。機械的な動力を直接伝達するためには、水力を利用する産業は滝の近くになければならなかった。例えば、19世紀後半、ミシシッピ川の50フィート(15メートル)の落差を利用して、Saint Anthony Fallsに多くの製粉工場が建設された。これらの製粉所は、ミネアポリスの発展に重要な役割を果たしました。現在、水力発電の最大の用途は発電である。これにより、水路から遠く離れた場所でも低コストのエネルギーを利用することができる。

水力発電の種類

水力発電にはさまざまな形があります。

  • 何百年も前から工場や機械の動力として使われてきた水車
  • 水力エネルギー。通常は水力発電用のダムに使われる言葉です。
  • 水平方向の潮汐からエネルギーを取り込む「潮汐エネルギー
  • 同じことを垂直方向に行う潮力発電
  • 波のエネルギーを利用する「波力

水力発電

主な記事水力発電

水力発電は、燃料を燃やさずに電気を作る手段である。水力発電は約71万5千MWe、世界の電力の19%(2003年は16%)を供給している。大規模なダムの設計も進んでいる。水力発電が豊富にあるいくつかの国を除いて、水力発電は簡単に停止・開始できるため、通常はピークロード需要に適用される。とはいえ、先進国では水力発電は将来のエネルギー生産の主要な選択肢にはならないだろう。というのも、これらの国の主要な場所はすでに開発されているか、環境問題などの他の理由で利用できないからである。

水力発電は、化石燃料を燃やすのとは対照的に、二酸化炭素などの有害な排出物を基本的に出さず、CO2による地球温暖化の大きな原因にはなりません。

水力発電は、化石燃料や原子力で発電した電気よりもはるかに安価である。水力発電が豊富な地域には産業が集まる。貯水池の影響を懸念する環境問題から、経済的な水力発電の開発ができない場合もあります。

潮力発電

湾や河口の潮汐を利用することは、フランス(1966年以降)、カナダロシアで実現されており、潮汐の範囲が広い他の地域でも実現可能である。このシステムでは、閉じ込められた水が潮受け堤防を通ってどちらかの方向に放出されると、タービンが回転する。もう一つの欠点は、このシステムは6時間ごと(潮の満ち引きごと)に爆発的に発電するのが最も効率的だということである。このため、潮汐エネルギーの利用には限界がある。

潮流パワー

潮流発電機は、風力発電機と同じように海流からエネルギーを得る比較的新しい技術です。水の密度が高いため、1台の発電機で大きな電力を得ることができます。この技術は開発の初期段階にあり、より大きなエネルギーを生み出すにはさらなる研究が必要である。

しかし、いくつかの試作品が英国、フランス、米国でテストされました。すでに2003年には、300kWのタービンが英国でテストされている。

カナダのBlue Energy社は、垂直軸タービンのデザインをベースに、「タイダルフェンス」と呼ばれる非常に大規模な潮流装置のアレイを世界各地に設置する計画を立てています。

波力

海面の波動による発電は、潮汐よりもはるかに大きなエネルギーを生み出す可能性があります。特にイギリスのスコットランドでは、波からエネルギーを生み出すことが可能であることが検証されています。しかし、技術的にはまだまだ問題が山積みです。

オーストラリアポートケンブラでは、岸壁に設置する波力発電のプロトタイプが建設されており、年間最大500MWhの発電が見込まれています。波のエネルギーを空気駆動の発電機でとらえ、電気に変換します。海岸線が広く、海が荒れている国では、波のエネルギーを利用して大量の電力を発電できる可能性があります。また、荒天時の余剰電力を利用して水素を製造することも可能です。

油圧タービンと発電機。Zoom
油圧タービンと発電機。

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質問と回答

Q:水力発電とは何ですか?


A:水力発電とは、水を動かすエネルギーを何らかの有用な目的のために利用することです。

Q: 1830年代、水力発電はどのように利用されていたのですか?


A: 1830年代、水力発電は、傾斜面鉄道を使って急な坂道を上り下りする艀の輸送に利用されました。

Q: 機械的な動力の直接伝達のために水力発電を利用した産業は?


A: 直接機械的な動力伝達のために水力発電を利用した産業は、滝の近くにある必要があったのです。

Q: 19世紀後半、多くのグリストミルが作られたのはどこですか?


A: 19世紀後半、ミシシッピ川の落差50フィート(15メートル)を利用するために、多くのグリストミルがセントアンソニー滝に建設されました。

Q: ミネアポリスの発展にとって、なぜセントアンソニー滝に作られた粉ひき機が重要だったのでしょうか?


A: ミネアポリスの発展にとって重要だったのは、水力発電を利用したことです。水力発電は、川を利用した低コストなエネルギーであり、非常に利用しやすいものでした。

Q: 今日、水力発電の最大の用途は何ですか?


A: 現在、水力発電の最も大きな用途は、発電です。

Q: 水力発電は何を可能にするのですか?


A:水力発電は、水路から遠く離れた場所でも安価にエネルギーを利用することができます。

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