태평양 연안 지역의 일사량이 풍부한 시즈오카현에서는 태양광발전이 확대되는 것과 병행하여 넓은 평야를 흐르는 농업용수로를 이용한 소수력발전이 활발하게 되었다. 용수로에 설치된 “낙차공”의 수류를 살린 발전방식으로 농작물의 재배에 영향을 주지 않고 전력을 생산한다.
시즈오카현의 중앙을 종단하는 오오이강(大井川)을 수원으로 하여 국영 “오오이강 용수”가 산간부에서 태평양 연안의 평야지역을 흐르고 있다. 9개의 시와 마을을 포함한 7,450만 평방미터의 농지에 물을 공급하는 전국 유수의 농업용수로이다. 이 대규모 용수로를 이용한 소수력발전 프로젝트가 유역의 각지에서 실시되고 있다.
그 선구가 된 것은 “이타(伊太)발전소”이다. 오오이강 용수의 상류를 차지하는 시마다시(島田市)에서 2013년 7월에 운전을 시작하였다. 발전능력은 893kW이며, 용수로를 이용한 소수력발전으로는 규모가 크다. 연간 발전량은 430만kWh로 예상되고 있으며, 일반가정 1,200세대분의 전력사용량에 상당한다.
발전기를 설치한 장소는 “낙차공”이고 불리는 용수로 설비 속에 있다. 오오이강으로부터 흘러 온 용수로의 물이 지류의 강에 흘러 들어가는 지점에 수류의 낙차를 완화하기 위하여 계단 모양의 낙차공을 설치한다. 이 낙차공이 노후화하여 개보수가 필요하게 되었기 때문에 발전설비를 도입하였다. 강에 걸쳐져 있는 다리에 발전소를 건설하여 횡축의 프로펠러 수차에 의한 발전기를 설치하였다. 그리고 수차의 회전을 빨리하는 증속기를 추가하여 프로펠러의 회전수를 3배로 증가시켰다. 수류의 낙차는 6미터가 되고, 최대 매초 17입방미터의 물이 흘러 발전한다.
설비이용률(발전능력에 대한 실제 발전량)은 55%로 통상 60% 이상이 되는 소수력발전으로서는 낮다. 수량이 계절에 따라 크게 변동하기 때문이다. 용수로의 수량은 경작시기에 해당하는 5월~9월에 많으며, 그 이외의 시기는 적어진다. 발전에 이용할 수 있는 수량도 10월~4월의 7개월간은 최대 시의 40%뿐이다. 농업용수를 소수력발전에 사용하는 경우의 특성이다.
이타발전소는 용수로의 개수와 함께 23억 엔의 비용을 투자하여 건설하였다. 발전능력이 200kW 이상인 소수력발전은 매입가격이 1kWh당 29엔(부가세 미포함)이다. 연간 전력판매 수입은 1억 2500만 엔에 이르며, 매입기간인 20년간 약 25억 엔으로 예상된다. 낙차공의 개보수비를 전력판매 수입으로 커버할 수 있다.
국영인 이타발전소에 이어 현영인 소수력발전소를 3개소에 건설하는 계획이 결정되었다. 그 중 한 개는 이타발전소와 동일한 시마다시내에, 남은 2개는 오오이강의 서측을 흐르는 “오오이강 우안용수”에 건설할 것이다. 우안의 2개소는 발전능력이 100kW 전후로 연간 발전량은 60만~70만kWh로 예상된다. 2014년 중에 운전을 개시할 예정이다. 이 외에도 용수로와 댐의 수류를 살려 소수력발전소의 검토 프로젝트가 현내의 5개소 이상에서 추진되고 있다.
지역의 유지가 시작한 소수력발전도 있다. 시즈오카현의 동부에 있는 후지노미야시에서는 1인의 시회의원이 중심이 되어 추진하고 있다. 시내를 흐르는 농업용수로의 “기타야마용수(北山用水)에 소형의 발전설비를 도입하였다. ”상반전방식“으로 불리는 독특한 발전방법으로 발전기의 외측과 내측이 반대방향으로 회전하여 속도가 2배가 되는 구조이다. 통상은 소수력발전으로 향하는 1미터 이하의 낙차에서도 발전할 수 있다. 기타야마용수는 낙차는 1미터 정도로 수량은 매초 0.25입방미터인 상황에서도 1.4kW의 전력을 만들어 낸다. 발전한 전력은 겨울철 온실재배에도 이용한다. 발전기 이외의 설비가 불필요하므로 건설비는 200~300만 엔 정도이다.
시즈오카현의 재생가능 에너지는 태양광발전이 압도적으로 많다. 소수력발전도 착실히 증가되어, 고정가격매입제도에 의한 인정설비의 규모는 전국에서 제5위가 되었다. 그런데도 운전을 시작한 발전설비에서는 전국의 탑이 되었다. 은혜를 입은 자연환경을 살린 재생가능에너지에 대한 노력이 도시부와 농촌부 모두에 전개되고 있다.
(그림 1) “이타발전소”의 전경과 설비
(그림 2) 발전소 설치전과 설치후
(그림 3) “기타야마용수”의 발전설비
[원문보기]
「ふじのくに」を潤す農業用水、米と野菜と電力も作る
静岡県の中央を縦断する大井川を水源にして、国営の「大井川用水」が山間部から太平洋沿岸の平野部を流れている。9つの市と町を含む7450万平方メートルの農地に水を供給する全国でも有数の農業用水路だ。この大規模な用水路を利用した小水力発電プロジェクトが流域の各地に広がってきた。
その先がけになったのは「伊太（いた）発電所」である（図1）。大井川用水の上流を占める島田市で2013年7月に運転を開始した。発電能力は893kWあって、用水路を利用した小水力発電では規模が大きい。年間の発電量は430万kWhを見込んでいて、一般家庭で1200世帯分の電力使用量に相当する。
図1 「伊太発電所」の全景と設備。出典：農林水産省
発電機を設置した場所は「落差工（らくさこう）」と呼ぶ用水路の設備の中にある。大井川から流れてきた用水路の水が支流の川に注ぎ込む地点に、水流の落差を緩和するために階段状の落差工が設けられている。この落差工が老朽化して改修が必要になったことから、合わせて発電設備を導入することにした（図2）。
図2 発電所の設置前と設置後（画像をクリックすると拡大）。出典：農林水産省
川にかかる橋に発電所を建設して、横軸のプロペラ水車による発電機を設置した。さらに水車の回転を速くする増速機を追加してプロペラの回転数を3倍に増やしている。水流の落差は6メートルになり、最大で毎秒17立方メートルの水が流れて発電する。
設備利用率（発電能力に対する実際の発電量）は55％で、通常は60％以上になる小水力発電としては低めだ。水量が季節によって大きく変動するからである。用水路の水量は稲作の時期にあたる5月～9月に多くて、それ以外の時期は少なくなる（図3）。発電に利用できる水量も10月～4月の7カ月間は最大時の4割くらいしかない。農業用水を小水力発電に使う場合の特性である。
図3 農業用水と発電用水の水量。出典：農林水産省
伊太発電所は用水路の改修と合わせて23億円の費用を投じて建設した。発電能力が200kW以上の小水力発電は買取価格が1kWhあたり29円（税抜き）である。年間の売電収入は1億2500万円になり、買取期間の20年間では約25億円を見込める。落差工の改修費を売電収入でカバーすることができる。
国営の伊太発電所に続いて、県営の小水力発電所を3カ所に建設する計画が決まっている。そのうちの1つは伊太発電所と同じ島田市内に、残りの2つは大井川の西側を流れる「大井川右岸用水」に建設する（図4）。
図4 「大井川右岸用水」に建設する2つの小水力発電所。出典：静岡県交通基盤部
右岸の2カ所は発電能力が100kW前後で、年間の発電量は60万～70万kWhを想定している。2014年度中に運転を開始する予定だ。このほかにも用水路とダムの水流を生かした小水力発電所の検討プロジェクトが県内の5カ所以上で進んでいる。
地域の有志が始めた小水力発電の取り組みもある。静岡県の東部にある富士宮市では1人の市会議員が中心になって推進している。市内を流れる農業用水路の「北山用水」に小型の発電設備を導入した（図5）。「相反転方式」と呼ぶ独特の発電方法で、発電機の外側と内側が反対方向に回転して速度が2倍になる仕組みだ。通常は小水力発電に向かない1メートル以下の落差でも発電することができる。
図5 「北山用水」の発電設備。出典：静岡県富士農林事務所、協和コンサルタンツ
北山用水は落差が1メートル程度で、水量は毎秒0.25立方メートルしかない状況でも、1.4kWの電力を作り出す。発電した電力は冬季の温室栽培にも利用する。発電機以外の設備が不要なため、建設費は200～300万円くらいで済む。地域の農業関係者が草の根方式で導入することが期待できそうだ。
静岡県の再生可能エネルギーは太陽光発電が圧倒的に多い。小水力発電も着実に増えて、固定価格買取制度による認定設備の規模は全国で第5位になった。しかも運転を開始した発電設備では全国のトップに立っている（図6）。恵まれた自然環境を生かした再生可能エネルギーの取り組みが都市部と農村部の両方で広がっていく。
図6 固定価格買取制度の認定設備（2013年12月末時点）
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