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水力発電のしくみ

水力発電による需給調整が不可欠

電気の需要は昼と夜とで大きく差があります。このため、昼夜を通して使われるベース部分は大型の火力や原子力、一般水力で発電し、昼間の時々刻々と需要が変化するピーク時間帯の部分は、電気の需要変動に柔軟に対応できる火力発電や、素早く発電できる揚水発電が加わります。
また、近年は太陽光や風力のような、気象条件等によって出力が大きく変動する再生可能エネルギーが増加しています。そのため、水力発電では揚水式発電所の特徴を活かし、余剰電力が多い時間帯や電気の需要が少ない夜間の電気を使って下部調整池から上部調整池に水をくみ上げることで、需給調整の機能も担っています。
このように、各発電方法の特徴を活かして効率的に発電し、みなさまに電気をお届けしています。

水力発電のしくみ（ダム式発電所の例）

水力発電では、水が高い所から低い所に落ちる時の高速・高圧の水の流れを利用して水車を回し、電気をつくっています。

1.取水口

ダム式発電所で発電に使われる水は、取水口と呼ばれる水の取り入れ口から鉄の管を通って水車まで運ばれます。取水口は貯水池の池底よりやや高いところにあり、土砂や魚、流木などが流れ込むのを防ぐために、丈夫なスクリーンがかけられています。

奈川渡ダムの取水口

今市発電所の水車

2.水車

鉄管によって導かれた高速・高圧の水の流れは水車を勢いよく回転させます。写真は今市発電所のもので、水は横から入って下に流れ落ちます。この水の量は水車の回転数を一定に保つよう調速機によりコントロールされています。この装置により安定した周波数の電気を起こすことができます。

3.発電機

発電機は水車と同じ回転軸でつながっており、水車の回転の力が発電機に伝えられ発電が行われます。水力発電所の出力は水量と落差（放水路の水面からダムの水面までの高さ）によって決まり、理論出力（kW）＝9.8（重力加速度）×水量（m³/秒）×落差（m）の関係があります。写真は発電機の回転部分が静止部分に挿入されているところの様子です。