소수력발전은 소규모일지라도 물의 흐름과 고저차가 있으면 설치할 수 있다. 다목적 댐 및 농업용수 등에 많이 설치되었다. 미야기현(宮城) 기업국은 “수도관”을 이용한다.

 

관의 내부를 흐르는 인공적인 물의 흐름일지라도 발전에 이용할 수 있기 때문이다. 미야기현 기업국은 수도관 안을 흐르는 물을 사용한 발전사업을 추진하고 있다. 아쿠아 파워 도호쿠(東北)가 사업실시자로서 계약을 맺어 2014년 1월에 착공하여 7월 하순에 운전개시가 예정된 “마고이시 수력발전소”이다.

마고이시 수력발전소의 출력은 250kW이다. 연간 발전량은 약 186kWh이며, 이것은 550세대의 소비전력량에 해당한다. 고정가격매입제도(FIT)를 이용하여 전량을 도호쿠전력에 판매한다. 기업국은 시설 이용량과 토지 임대료를 받고, 아쿠아 파워 도호쿠가 고정가격매입제도에 의한 전력판매 수익을 취하는 형태이다.

 

사업 총액은 약 2억 6,000만 엔이며, 연간 판매수익으로는 약 5,000만 엔을 예상한다. 발전량에 따라 지불하는 시설 사용료는 연간 600만 엔이며, 토지면적에 대해 지불하는 임대료는 연간 19만 엔이다.

기업국은 광역수도와 공업용수를 경영하고 있다. 수도의 흐름을 이용하여 발전하고, 설비에서 사용하는 전력의 일부를 공급할 것인가에 대해 검토한 결과 지금까지는 채산성이 맞지 않는다는 결론을 내렸다.

 

그러나 소수력발전이 고정가격매입제도의 대상이 되어 채산성이 맞게 되었으며, 추가적으로 동일본 대지진 이후 사회적인 요청도 있어 신사업을 추진하고 있다. 고정가격매입제도에 의해 소수력발전의 시장규모가 확대되고, 기기 및 설치공사의 비용저감이 가능하다면 새로운 시장이 개척될 것이다.

수도관이 있으면 발전이 가능한 것은 아니며, 세 가지 조건을 충족해야 한다. 첫 번째 조건은 소수력발전의 일반적인 조건인 수량과 유효낙차이다. 마고이시 수력발전소의 경우, 최대 1.25m3/s를 확보할 수 있으며, 기준 유효낙차는 24.8m이다.

 

이것으로 횡축 프란시스 수차(Francis water turbine)를 회전시키고 삼상유도발전기를 이용하여 발전한다. 나머지 두 가지 조건은 수도 특유의 것이다. 소수력발전을 도입하면 수도의 압력이 내려가기 때문에 시정촌의 저수탱크에 유입되지 않을 가능성이 있다.

 

따라서 이것을 회피해야 한다. 때문에 조정지의 유입측에 소수력 발전기를 설치하였다. 유입측에서 압력이 떨어지더라도 하류의 수도 압력은 조정지의 수위로 결정되기 때문에 영향을 받지 않는다.

세 번째 조건은 공사 진행과 관련된다. 소수력발전의 공사를 위해 수도의 송수를 정지할 수 없다. 마고이시 수력발전소를 설치하는 위치에는 수도관 본관 이외에도 원래 수리 및 점검용 관이 있기 때문에 공사가 가능하다.

 

 

 

 

宮城県企業局は、水道管の中を流れる水を使った発電事業に取り組んでいる。アクアパワー東北が事業実施者として契約を取り交わし、2014年1月に着工、同7月下旬に運転開始を予定する「馬越石（まごいし）水力発電所」（仙台市太白区）だ（図1、図2）。

 

　馬越石水力発電所の出力は250kW。年間発電量は約186万kWhであり、これは550世帯の消費電力量に相当する。固定価格買取制度（FIT）を利用して、全量、東北電力に売電する。

 

　企業局は施設利用量と土地の貸付料を受け取り、アクアパワー東北が固定価格買取制度（FIT）による売電収益を得る形だ。「事業総額は約2億6000万円であり、年間売電収益として約5000万円を見込む。発電量に応じて支払う施設使用料は年額600万円、土地面積に対して支払う貸付料は年額17万円である」（アクアパワー東北）。

 

　「企業局は広域水道と工業用水道を経営している。水道の流れを利用して発電し、設備で使う電力の一部をまかなえないかどうか、検討を重ねてきたものの、これまでは採算が取れないという結論が出ていた。

 

しかし、小水力発電が固定価格買取制度（FIT）の対象となり、採算が取れるようになったことに加え、東日本大震災後の社会的な要望もあり、新事業に取り組んでいる」（宮城県企業局水道経営管理室）。FITによって小水力発電の市場規模が拡大し、機器や設置工事のコスト低減につながっていけば、新しい市場が次々と開けてくるはずだ。

 

　それでは水道管があれば必ず発電ができるのかというと、そうではない。条件が3つあるという。

　最初の条件は小水力発電一般に当てはまる条件だ。水量と有効落差である。馬越石水力発電所の場合は、最大1.25m³/秒を確保でき、基準有効落差は24.8mある。これで横軸フランシス水車を回し、三相誘導発電機を利用して発電する。