[일본] 높은 지대의 맑은 물로 소수력 발전

- 일본 남알프스로부터의 맑은 물로 소수력 발전, 에너지 지산지소(地産地消)의 선진 모델 -

야마나시(Yamanashi, 山梨) 현에서는 2050년까지 현 내의 전력 수요를 모두 재생 가능 에너지로 공급하는 `지산지소 전략`을 추진 중이다. 중심이 되는 것이 태양광과 수력이다. 높은 산이 늘어선 산간부에서는 관민 제휴나 시민 공동출자에 의한 소수력 발전소가 순차적으로 운전을 개시했다. 일본 전국에서도 선진적인 대처로서 주목을 끌고 있다.

3000미터급의 산들에 둘러싸인 야마나시 현은 재생 가능 에너지의 보고이기도 하다. 후지(Fuji, 富士)산의 기슭이 되는 현의 남부나 남알프스가 늘어서 있는 서부에는 수많은 수력 발전소가 가동 중이다(<그림 1> (상)). 현재에도 현 내의 전력 수요(60억 kWh)의 약 35%를 수력 발전으로 조달할 수 있다. 그리고 2050년까지 수력 발전과 태양광 발전을 확대하여 전력 수요의 100%를 재생 가능 에너지로 공급하는 구상을 진행시켜 나갈 예정이라고 한다. 현 내에 연계되어 있는 농업용수로를 활용한 소수력 발전의 도입이 활발하게 시작되어 있어 그 실현 방법은 일본 전국의 자치체로부터 주목을 받고 있다고 한다.

소수력 발전은 다른 재생 가능 에너지와 비교하여 채산성이 낮기 때문에 야마나시 현에서는 소수력 발전소를 효율적으로 건설하는 방법으로서 관민 제휴 프로젝트에 임하고 있다. 대표적인 사례가 북서부의 호쿠토(Hokuto, 北杜)시에서 2012년에 운전을 개시한 3개소의 소수력 발전소이다(<그림 1> (하)). 근처의 나가노)(Nagano, 長野) 현에서 수력 발전 사업을 전개하는 미부가와(Mibugawa, 三峰川) 전력과 호쿠토시와 파트너십을 맺어 공동으로 개발 계획을 추진하고 있다.

이 프로젝트에서 최대의 특징은 호쿠토시가 운영하는 기설의 소수력 발전소와 같은 농업용수로에 3개소를 정리하여 건설했던 것에 있다. 수차 발전기도 동일한 타입의 것을 설치하고 건설・운영비용을 삭감했다(<그림 2> (상)). 3개소 모두 산간부를 흐르는 농업용수로의 50미터 전후 낙차를 활용하여 200~230 kW의 전력을 공급할 수 있다.

기설의 발전소를 포함하여 4개소의 발전 구조는 동일하다. 최초로 설치한 시영의 `호쿠토시 무라야마(Murayama, 村山) 발전소`의 설비를 보면 용수로의 높은 지점에 취수구를 설치하여 거기에서 지중으로 수압관로를 매설하는 방법을 취하고 있다(<그림 2> (하)). 용수로의 낮은 지점까지 수압 관로에서 연결하여 발전소 가운데에 있는 수차 발전기에 물을 보낸다. 발전에 이용한 물은 용수로에 방류되어 흐르기 때문에 하류의 수량에는 영향을 미치지 않는다.

시영과 민영 4개소의 소수력 발전소를 합하면 발전 능력은 970kW가 되어 연간 발전량은 690만 kWh에 이른다. 일반 가정에서 1,900세대분의 전력 사용량에 상당하는 규모가 된다. 이것으로 호쿠토시의 총 세대수(1만 7,000세대)의 10% 이상의 수요를 커버할 수 있다.

야마나시 현 내의 소수력 발전에서는 이미 주목을 받고 있는 프로젝트가 있다. 남동부 츠루(Tsuru, 都留)시를 흐르는 가츄우(Katsyu. 家中)강에서 2006년부터 시작된 시민 공동 발전이다. `Kenki Gun`이라고 이름을 붙인 소수력 발전 설비가 3개소에서 움직이고 있다(<그림 3> (상)). 가장 새로운 `Kenki Gun 3호`는 2012년에 운전을 개시하였다.

1호~3호로 이용하는 수류는 최대라도 3.5미터의 낙차 밖에 없고 발전 능력을 합계해도 46 kW로 작다. 각각 다른 타입의 수차 발전기를 사용하고 있고 연간 발전량은 합계 20만 kWh이다. 발전한 전력을 시청사에서 이용하는 것 외에 야간이나 휴일의 잉여 전력을 도쿄 전력에 매전하고 있다고 한다.

1호와 2호의 건설비 일부는 시민으로부터의 출자로 조달되었다. 출자금은 국채의 이율에 0.1%를 추가해 5년 후에 상환된다. 합계 4,060만 엔(약 4억 200만 원)의 모집에 대해서 약 1억 엔의 응모가 진행되어 재생 가능 에너지에 대한 시민의 관심을 높이는 효과도 컸다. 이미 1호의 경우, 2010년도에 상환을 완료하고, 2호도 2014년도에 완료한다. 시청사의 전기요금의 삭감분과 매전 수입으로 충분히 채산성을 맞출 수 있는 구조로 되어 있다고 한다.

호쿠토시와 츠루시의 소수력 발전소는 고정가격 매입 제도가 개시되기 이전에 운전 개시했다. 그 후에 매입 제도의 대상으로 인정된 설비는 2013년 말 시점에서는 1개도 없지만 2014년에 들어가고 나서 2개소가 인정을 받았다. 향후애도 소수력 발전의 인정 설비가 착실하게 증가시켜 태양광 발전과 더불어 현 내의 공급률을 올릴 예정이라고 한다(<그림 3> (하)).

<그림 1> (상) 야마나시 현 내의 재생 가능 에너지에 의한 발전소 / (하) 관민 제휴에 의한 소수력 발전소의 전개 계획
<그림 2> (상) 호쿠토시의 각 수력 발전소의 수차 발전기・취수구・건물 / (하) `호쿠토시 무라야마(Murayama, 村山) 발전소`의 구조
<(그림 3)> (상) 시민 공동 발전 프로젝트에 의한 `Kenki Gun` / (하) 고정가격 매입 제도의 인정 설비(2013년 12월 말 시점) 

[출처 = KISTI 미리안 『녹색기술정보포털』/ 2014년 7월 28일]

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南アルプスからの清流で小水力発電、エネルギー地産地消の先進モデル

山梨県では2050年までに県内の電力需要をすべて再生可能エネルギーで供給する「地産地消戦略」を推進中だ。中心になるのが太陽光と水力である。高い山が連なる山間部では官民連携や市民共同出資による小水力発電所が次々に運転を開始した。全国でも先進的な取り組みとして注目を集める。

3000メートル級の山々に囲まれた山梨県は再生可能エネルギーの宝庫でもある。富士山のふもとになる県の南部や、南アルプスが連なる西部には、数多くの水力発電所が稼働中だ（図1）。現在でも県内の電力需要（60億kWh）の約3割を水力発電でまかなうことができる。

　
さらに2050年までに水力発電と太陽光発電を拡大して、電力需要の100％を再生可能エネルギーで供給する構想を進めていく。県内に広がる農業用水路を生かした小水力発電の導入が活発に始まっていて、その実現方法は全国の自治体から注目を集めている。

　小水力発電は他の再生可能エネルギーと比べて採算性が低くなりがちだ。山梨県では小水力発電所を効率的に建設する方法として官民連携プロジェクトに取り組んでいる。代表的な事例が北西部の北杜市（ほくとし）で2012年に運転を開始した3カ所の小水力発電所である（図2）。隣の長野県で水力発電事業を展開する三峰川（みぶがわ）電力と北杜市がパートナーシップを組んで、共同で開発計画を推進してきた。

　
このプロジェクトで最大の特徴は、北杜市が運営する既設の小水力発電所と同じ農業用水路に3カ所まとめて建設したことにある。水車発電機も同じタイプのものを設置して、建設・運営コストを削減した（図3）。3カ所とも山間部を流れる農業用水路の50メートル前後の落差を生かして、200～230kWの電力を供給することができる。

　
既設の発電所を含めて4カ所の発電の仕組みは同じだ。最初に設置した市営の「北杜市村山六ヶ村堰水力発電所」の設備を見ると、用水路の高い地点に取水口を設けて、そこから地中に水圧管路を埋設する方法をとっている（図4）。用水路の低い地点まで水圧管路でつないで、発電所の中にある水車発電機に水を送り込む。発電に利用した水は用水路に放流して戻すため、下流の水量には影響を及ぼさない。

　
市営と民営の4カ所の小水力発電所を合わせると、発電能力は970kWになり、年間の発電量は690万kWhに達する。一般家庭で1900世帯分の電力使用量に相当する規模になる。これだけで北杜市の総世帯数（1万7000世帯）の1割以上の需要をカバーすることができる。

　
山梨県内の小水力発電では、もう1つ注目を集めたプロジェクトがある。南東部の都留市（つるし）を流れる家中川（かちゅうがわ）で2006年から始まった市民共同発電だ。「元気くん」と名付けた小水力発電設備が3カ所で動いている（図5）。最も新しい「元気くん3号」は2012年に運転を開始した。

　
1号～3号で利用する水流は最大でも3.5メートルの落差しかなく、発電能力を合計しても46kWと小さい。それぞれ別のタイプの水車発電機を使っていて、年間の発電量は合わせて20万kWhである。発電した電力は市庁舎で利用するほか、夜間や休日の余剰電力を東京電力に売電している。

　1号と2号の建設費の一部は市民からの出資でまかなった。出資金は国債の利率に0.1％を上乗せして5年後に償還する。合計4060万円の募集に対して、約1億円の応募が集まり、再生可能エネルギーに対する市民の関心を高める効果も大きかった。すでに1号は2010年度に償還が完了して、2号も2014年度に完了する。市庁舎の電気料金の削減分と売電収入で、十分に元がとれる構造になっている。

　北杜市と都留市の小水力発電所は固定価格買取制度が開始される以前に運転を開始した。その後に買取制度の対象に認定された設備は2013年末の時点では1つもなかったが、2014年に入ってから2カ所が認定を受けた。今後も小水力発電の認定設備が着実に増加して、太陽光発電と合わせて県内の供給率を押し上げていく（図6）。

2013年版（15）山梨：「富士山のふもとで太陽光を26倍に、2050年にエネルギー自給率100％へ」

2012年版（15）山梨：「日本有数の山に囲まれて、小水力発電から太陽光発電へ」

[원문출처 : http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1407/22/news022.html]