水力発電のしくみと種類と方法とは?

発電所

電気をつくりだすためには、発電機をまわす力が必要です。
発電機をどのような動力でまわすかによって
水力発電・火力発電・原子力発電などいろいろな方法があります。

日本では、1952年ごろまでは、水力発電による発電量が
火力発電による発電量より多く水主火従
(水力発電による電気をおもに使い、火力発電は補助的に使うこと)
の時代でした。

その後、効率のよい火力発電所がつぎつぎと建設され
火力発電による発電量のほうがはるかに多くなり
火主水従の時代になっています。

それから、発電の近代化を目指し、原子力発電所が各地で建設され
日本でも、1973年には、およそ240万キロワッ卜の発電が
できるようになる予定です。




水力発電

水力発電では、水車の回転で、発電機をまわします。

水車をまわすには、水の流れが必要です。
しかし、ふつうの川の流では、雨がふればたくさん流れ
晴天が続くと水が減ってしまうので、電気を起こすにはいろいろと不便です。

それに、日本の川では、ふつう水の多い年と少ない年とでは
水の量が3倍以上も違います。

そこで、たくさんの水があるところ
たとえば、大きな湖などから流れ出る川などを利用します。
そして、湖の出口に水門をつけ、水の量を調節しています。

ダム式発電所

湖がないところではダムをつくり、川をせき止めて、人工の湖をつくります。

ダムをできるだけ高くして
ダムの下につくった発砲所に水圧鉄管を通して水を落とし
発電するしくみになっています。

これがダム式発電所です。

ダムの高さが高いほど、たくさんの電気を起こすことができます。
また、大きな川をせきとめるには、横にも広くつくらなければなりません。

ですから、水力発電では、まずダムをつくることが大きなしごとになります。

ダムは、発電に利用するだけでなく
川の流れを調節することができるので
川下の水害や干害をふせぐのにも、役に立ちます。



水路式発電所

大きなダムをつくるかわりに
本流とは別に流れのゆるやかな人工の川(水路)をつくって
それに導いた水を利用して発電する発電所を、水路式発電所と言います。

これは、流れのゆるやかな水路と
流れの急な本流との高さの差を利用したものです。

高さの差が大きくなったところで
鉄管で水を一気に落として、その力で発電機をまわすのです。

ダム水路式発電所

ダム式発電所と水路式発電所の両方の長所を備えた発電所が
ダム水路式発電所です。

この発電所は、ダムでせき止めた水を下流まで水路で導き
高さの差を大きくしています。
黒部川第四発電所は、ダム水路暴発電所です。

揚水式発電所

ダム式発電所で、発電機を電動機として使い
水車をポンプとして使えば、電気を起こすかわりに
水をダムにためることができます。

このようにつくられた発電所を揚水式発電所と言います。

夜の余った電気を使って水をため、昼の必要なときに発電します。

落差

落差というのは、ダムの上と下の水面の高さの違いです。
発電所で起こる電力は、この落差と水量をかけあわせた数に比例します。

ですから、流れが急で水の少ない川の発電所と
流れはゆるやかだが水の多い川とでは
同じくらいの応力を出させることになります。

落差の大小により、発電機に使われる水車が違います。

落差の大きいところではペルトン水車
小さいところではフランシス水車やカプラン水車が使われています。

日本は山国なので、落差の大きい発電所はたくさんありますが
水の量が少ないのがふつうです。

もしも、海の干満の差を利用した発電所ができれば
落差は小さいけれど、水量が非常に多い発電所ができるはずです。

このような発電を潮力発電と言い、フランスにつくられています。







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