[일본] 해수에서도 소수력 발전이 가능: 아주 낮은 낙차에 대응
농업용수로 등의 담수에서 사용하는 것이 전제이었던 소수력 발전장치이었지만, 해수에서도 이용할 수 있는 장치가 개발되었다. 새롭게 섬유 강화 플라스틱을 이용함으로써 녹이 발생하지 않고 경량이며 배색 및 형상을 자유롭게 변화시킬 수 있다. 낮은 낙차에서도 발전이 가능하기 때문에 설치장소가 상당히 확대될 것으로 생각된다.
재생가능 에너지분야의 기술 개발을 전문으로 하는 회사가 기계회사와 쇄석 플랜트와 공동으로 개발하였다. “수직 이축 수차”에 의한 소수력 발전장치가 기본이 된다. 수직으로 회전축을 가진 두 개의 원통형 수차를 회전시켜 발전하는 방식으로 1미터 이하의 낙차를 가진 수류에서도 발전할 수 있는 점이 특징이다. 최대 44kW의 발전능력이 있으며, 최근에는 가나가와현 및 토치기현 농업용수로에 도입된 실적이 있다.
새롭게 개발한 섬유강화 플라스틱(FRP)제 소수력 발전장치는 기존 스테인리스제와 비교하여 50% 이상 가벼우며 분리가 가능한 부품구조를 채용하였기 때문에 유지관리가 용이하다. FRP를 사용하면 배색 및 형상을 자유롭게 변화시킬 수 있기 때문에 설치장소에 맞춘 디자인을 도입하여 주위의 경관을 해치지 않도록 설치하는 것도 가능하다.
FRP는 플라스틱에 유리섬유 등을 넣어 강도를 높인 신소재이다. 해수에서도 녹이 발생하지 않아 소수력 발전을 도입하는 장소를 확대시킬 수 있다는 기대가 있다. 예를 들면 공장 등에서 해수를 이용하는 설비가 있으면 그 배수로에 발전장치를 설치하는 것이 가능하다.
문명용수로 시작한 소수력 발전은 가나가와현 내에서 처음으로 재생가능 에너지의 고정가격매입제도의 설비로서 인정되었다. 가나가와현이 추진 중인 “가나가와 스마트 에너지 구상”의 일환으로서 추진하고 있는 프로젝트로 2014년 3월까지 실증실험을 계속한다.
발전기를 설치한 장소는 문명용수의 수문 부분으로 발전에 이용할 수 있는 수류의 유효 낙차는 1.3미터이다. 이 수문을 흐르는 매초 1.3㎥의 수량으로 10kW의 발전을 가능케 하였다. 연간 발전량은 3만 5,000kWh로 예상되며 일반가정 10가구분의 전력사용량에 해당한다.
낙차가 적은 수류를 최대한으로 에너지로서 이용하기 위해 “수직 2축 교차 흐름 수차”를 채용한 점이 특징이다. 수직방향으로 축이 있는 원통형의 블레이드 휠(a bladed wheel)을 두 개 조합시킨 구조를 가지고 있다. 수문에 들어오는 물은 집수판을 사용하여 유효 낙차를 크게 한 후 두 개의 블레이드 휠을 통과한다.
교차 흐름 방식의 블레이트 휠에서는 물이 내부를 교차하여 흐르도록 되어 있어 유입 시 및 유출 시에도 블레이드 휠을 회전시켜 에너지를 발생시킨다. 이 작용에 의해 발전량을 크게 할 수 있다. 폭이 좁고 낙차가 작은 용수로에 적합한 방법이다.
문명용수로 발전한 전력은 고정가격매입제도로 판매하여 지자체의 수입이 되며, 실증실험의 성과를 공표하여 지자체 내의 각 지역에 소수력 발전을 확대시킬 목적이 있다. 실증실험이 종료된 후에도 발전을 지속할 예정으로 연간 전력 판매수입은 120만 엔 정도이다.
[출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』2013. 11. 11]
[원문보기]
海水でも小水力発電が可能に、さびずに低い落差にも対応
再生可能エネルギー分野の技術開発を専門にするシーベルインターナショナルが、機械商社の岡谷鋼機、砕石プラントメーカーの中山鉄工所と共同で開発した。シーベルが特許を保有する「垂直二軸水車」による小水力発電装置がベースになっている。
垂直に回転軸を持つ2つの円筒形の水車を回して発電する方式で、1メートル以下の落差の水流でも発電できる点が特徴だ（図1）。最大で44kWの発電能力があり、最近では神奈川県や栃木県の農業用水路に導入された実績がある。
新たに開発した繊維強化プラスチック（FRP）製の小水力発電装置は、従来のステンレス製と比べて50％以上も軽くなるほか、取り外しが可能な部品構造を採用してメンテナンスを容易にした（図2）。FRPを使うと配色や形状を自由に変えることができるため、設置場所に合わせたデザインを取り入れて周囲の景観を損ねないようにすることも可能だ。
FRPはプラスチックにガラス繊維などを加えて強度を高めた新素材である。海水でもさびることがなく、小水力発電の導入場所を広げる期待がある。例えば工場などで海水を利用した設備があれば、その排水路に発電装置を設置することが可能になる。
3社は淡水と海水の両方で実証実験を繰り返した後、2014年内に製品を発売する計画だ。発売に先立って2013年11月13日～16日に名古屋市で開催される「メッセナゴヤ2013」の岡谷鋼機のブースに参考出品する。
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