こ う えい フ ォ ー ラ ム第 22 号 / 2014.3

栃木県寺山ダムにおけるダム ESCO 事業
THE INTRODUCTION OF “TERAYAMA DAM-ESCO PROJECT” IN TOCHIGI
鷹尾伏 亮 * ・ 三木將生 * ・ 酒井盛雄 *Toru TAKAOBUSHI, Masao MIKI and Morio Sakai

The ﬁrst Japanese ESCO （Energy Service Company） PROJECT for a dam started operations inSeptember 2013 at the Terayama Dam in Tochigi prefecture. Nippon Koei submitted the business planof the project to the prefectural government and was awarded the ﬁrst negotiation rights. The plan
included planning, designing, installation, and maintenance of a new hydropower plant attached tothe dam along with comprehensive energy solutions. After the detailed design was completed, a new
SPC （Special Purpose Company） , NK Dam-ESCO TOCHIGI, was established. The SPC contractedwith Tochigi prefecture to execute the business plan. This article describes the project structure andbeneﬁts of Dam-ESCO Projects.

Keywords : Dam-ESCO, ESCO, TOCHIGI, hydropower

１． はじめに2． ダム ESCO 事業

平成 25 年 9 月に、 栃木県矢板市に位置する寺山ダム （写ダム ESCO 事業は、 栃木県が考案した本邦初の仕組みで

真－ 1） において、 本邦初となるダム ESCO 事業のサービスがある。 栃木県及び事業者の利益配分を含むダム ESCO 事業開始された。のイメージを図－ 1 に示す。

本事業は、 「寺山ダムの管理用発電の活用による ESCO 事

本事業では、 事業者が自らの資金と経営能力により、 既存業 （ダム ESCO） 以下」 （以下、 本事業） と称し、 栃木県がのダムに管理用水力発電を導入し売電する。 また、 既存設備事業者を公募した。 水力発電設備の計画、 導入、 製造、 維の省エネルギー化を同時に進め、 売電事業と省エネルギー持管理に関する技術、 並びに、 省エネルギーにおける ESCOサービス事業を栃木県から受託して、 契約に定められた期間事業等、 豊富な実績に裏付けられた技術提案の結果、 日本中の事業運営を行う。 契約期間内は、 事業者がダム管理に係工営が事業者として特定された。

る電気料金を栃木県に代って支払う。 事業者は、 売電収入か日本工営が本事業の実施を目的として設立した特定目的会社 （NK ダム ESCO 栃木株式会社） が栃木県と契約を締結し、本事業を運営している。
本稿では、 ダム ESCO 事業の紹介、 並びに、 本事業の報告及び今後の展望を記述する。
㻌ら投資費用、 事業運営費及び利益を確保する。
一方、 栃木県は、 管理用水力発電設備の設置場所、 発電用の流水と落差を事業者に提供する。 栃木県は、 事業の委託料を事業者に支払い、 従前のダム管理に係る電気料金と委託料との差額から利益を得る 1）。

㻌㻌

㻌

㻌㻌
㻌

㻌

㻌㻌㻌

㻌

㻌㻌

㻌

㻌

契

約後

よ水る力売発電電額に㻌

ダム管理に係る㻌 電気料金㻌㻌
写真－ 1 寺山ダム （栃木県矢板市）、 栃木県提供㻌
＊

契 約 前

㻌

電力事業本部 プラント事業部 エネルギーソリューション部

事業者利益
ダム管理に係る
電気料金
維持管理費等

県利益
委託料

委託料

㻌 （支出）（支出）（収入）

㻌 【栃木県】

【栃木県】

初期投資

（支出）

【事業者】

[ ダムＥＳＣＯ事業のイメージ図 ]

図－ 1 ダム ESCO 事業のイメージ
出典） パンフレット 「栃木のダム」25栃木県寺山ダムにおけるダム ESCO 事業
平成 43 年 8 月末に事業が終了する。

（1） 事業の目的
ダム ESCO 事業は、 栃木県が民間活力を活用し、 ダム管

平成 23 年 12 月

事業者の募集開始

理に係るエネルギーのマネジメントを行うことにより、 賦存の水優先交渉権者の決定

平成 24 年 3 月

力エネルギーの有効活用とダム管理における環境負荷の低優先交渉権者と詳細協議

平成 24 年 4 月～

減、更に管理費 （光熱費） の削減を図ることを目的としている。

事業者の決定平成 24 年 8 月

契約の締結 ･ 設計製作着手

平成 24 年 10 月～（2） 事業内容
事業者は、 事業開始から終了までの間、 水力発電や省エネルギー化のノウハウを活かして、 事業者自らの資金で水力発現地工事

平成 25 年 6 月～

発電所竣工、 サービス開始

平成 25 年 9 月

事業終了

平成 43 年 8 月末
（事業期間 18 年）

電設備を含む設備機器の設計・施工を実施し、 その後の運転・維持管理等を行うとともに、 県に対して省エネルギーなどの効（3） 事業実施体制果を保証する。

栃木県との合意により、 日本工営の 100％出資により 「NKダム ESCO 栃木株式会社 （東京都千代田区麹町 2 － 5）」 を（3） 事業者の募集
事業者は公募型プロポーザル方式にて募集され、 サービス設立し、 同社が栃木県と契約後、 本事業を運営している。 設

期間は最長 20 年間と設定された。 事業者は、 単独のみでな計、 施工、 維持管理、 売電事業を含むトータルサービスを提くグループでの提案も可能であり、 事業期間や具体的な事業供するにあたって、 専門要員体制による事業実施体制の構築内容についても自由に提案できた。 また、 提案提出後に、 設が事業実施において効果的であると判断し、 特定目的会社に立条件について栃木県と合意したうえで、 事業運営を目的としよる事業運営を採用した。
図－ 3 に、 栃木県、 NK ダム ESCO 栃木および日本工営た特定目的会社の設立が可能とされていた。との契約関係と、 電力会社を含む事業実施体制を示す。

3． 本事業の概要（4） 寺山ダムにおける維持管理上の効果
本事業を導入することにより、 主に以下の 3 つの維持管理

本事業の概要を以下に示す。

上の便益が得られる （以下に示す数値は、 栃木県砂防水資（1） 導入設備

源課計算値）。

本事業では、 水力発電設備 （最大出力 190kW） および省

1） 県民への安定的な電力の提供

エネルギー設備を導入した。 水力発電設備は寺山ダムの利水放流を利用し、 発電した電力を電力会社に全量売電する。 年・2） CO2 排出量 （環境負荷） の低減

間約 60 万 kWh の発電量を見込んでいる。 省エネルギー設

・

年間で杉の木約 16,600 本が吸収する CO2 と同量の排出を削減できる。

備としては、 ダム管理所及びダム監査廊内に設置されている蛍光灯を LED 化し、 ダム管理所内の空調機 1 台を高効率タ

一般家庭約 170 世帯分の電力量を提供できる。

3） ダム管理費の削減
・イプに更新した （図－ 2 参照）。

従前の電気料金 294 万円 / 年 （5,290 万円 /18 年間）の支出が寺山ダムで不要となる。

（2） 事業スケジュール・以下に示すとおり、 平成 23 年 12 月に事業者の募集が開更新費や管理費が不要となる。

始され、 詳細協議を経て、 平成 25 年 9 月に工事が完了した。
㻌㻌
東京電力配電線6.6kV
㻌

全量売電

ダムの管理に充てることができる。

㻌

㻌

購入電力

㻌DG

㻌

㻌

㻌
ダム管理施設

㻌
寺山ダム

発電機 190kW

26LED照明㻌

高効率空調機新設
M

寺山ダム
電気代事業委託㻌 栃木県

フランシス水車WT

㻌

㻌

GM

㻌

㻌

電力会社

㻌

㻌

㻌

事業者との契約終了後は、 県に設備の所有権が移転され、 水力発電や省エネルギー化による利益を全て寺山商用受電

㻌

㻌

・

㻌

系統連系6.6kV

設置から 27 年経過した既存の空調設備、 照明設備のM

既設

㻌削減保証

売電収入

ＮＫダムＥＳＣＯ栃木（特定目的会社）

委託

日本工営
出資

利水放流管
放流

図－ 2 導入設備

㻌図－ 3 契約および事業実施体制

こ う えい フ ォ ー ラ ム第 22 号 / 2014.3

工営の製造部門で最も実績が多く、 かつ、 寺山ダムの利水放4． 水力発電設備

流の現行運用に追従できるフランシス水車を採用した。

売電方法、 最適規模、 変流量 ・ 変落差への対応の観点か

流量および落差に対する効率特性は、 水車の模型実験によら最適な水力発電設備を検討し、 日本工営製のフランシス水り得られる。 本事業においては、 日本工営 （福島事業所 - 須車を採用し、 寺山ダムに導入した。

賀川工場） の特許技術である効率曲線 （流量及び落差に対する効率特性） を用いて、 寺山ダムの変流量 ・ 変落差を考慮（1） 売電方法

した最大年間発電量を算出し提案している。 日本工営の水車本事業は、 平成 24 年 7 月に施行された再生エネルギー固メーカーとしての特許技術による提案力である。

定価格買取制度の利用を前提として計画した。 同制度は、 再生可能エネルギーによる電気の買取を電力会社に義務づけ、（3） 最適規模社会全体で再生可能エネルギーを普及 ・ 拡大させるものであ

水車の最適な規模を選定するために、 寺山ダムの利水放り、 電気の買取単価および買取期間が法律で保証されている。

流量の範囲に応じた水車規模を複数立案し、 比較検討した

水力発電設備からの送電線は、 寺山ダム近傍に位置する電（表－ 1 参照）。 比較の結果、 最も年間発電量が多く、 かつ、力会社の高圧配電線 （6.6kV） に接続し、 発電した電力の全機器サイズが小さい D 案 （流量 0.2 ～ 0.8m3/s、 フランシス水量を電力会社に売電している。

車 1 台） を採用した。 なお、 最適規模の選定後に施行された固定価格買取制度の買取単価が、 最大出力 200kW 未満の場合で 34 円 /kWh、 200kW 以上の場合で 29 円 /kWh と設定（2） 変流量 ・ 変落差への対応
水力発電設備は寺山ダムの利水放流を利用し発電するため、 既存利水放流設備の放流バルブの役割を代替する。 従っされた。 同表の D 案では、 最大出力を 220kW としているが、採算性を考慮し、 最大出力を 190kW に変更した。
また、 最大出力を 200kW 未満に変更したことで、 ダム水路て、 現行のダム維持放流の運用を継続する必要がある。
水力発電設備の出力は流量及び落差で決定され、 本事業においては、 ダムの利水放流量が流量、 ダムの貯水位と放水主任技術者の選任および工事計画書の届出が不要になり、 行政手続きが緩和された。

位との標高差が落差に該当する。
寺山ダムの利水放流量は 0.2 ～ 1.2m 3/s、 貯水位は季節に応じて、 およそ EL. 393 ～ 405m で変動する （図－ 4 参照）。

表－ 1 㻌 最適規模の検討 㻌㻌

水車の放水位が EL. 369.2m であることから総落差は 23.8 ～㻌35.8m の間で変動する。 すなわち、 変流量・変落差に追従し、A案発電できる水車が求められる。

水車考え方流量㻟㼇㼙 㻛㼟㼑㼏㼉
横軸フランシス1台

総落差㻔㼙㻕

出力

年間
発電量

コスト

最低㼇㼗㼃㼉

[kWh/年]（高い順番）

評価

全流量域に対応す0.2～1.2
㻌 立軸フランシス1台 るため、2台の水車で発電する。

㻞㻝㻚㻞㻤㻢㻜㻗㻞㻤㻜㻢㻣㻢㻘㻤㻜㻥

㻝△

A案に対し、大流量0.4～1.2域を1台で発電する。

㻞㻝㻚㻞㻤㻞㻤㻜㻡㻞㻤㻘㻝㻤㻥㻞

△

B案に対し、対応流量域を最大1.0に下 0.2～1.0げた。

㻞㻝㻚㻞㻤㻞㻤㻜㻢㻟㻟㻘㻢㻣㻡㻞

○

B案に対し、対応流量域を最大0.8まで 0.2～0.8下げた。

㻞㻝㻚㻞㻤㻞㻞㻜

㻢㻠㻤㻘㻢㻝㻤

㻟◎㻌

一般に、 変流量 ・ 変落差の追従については、 導水管の流量および圧力 （落差） を流量計と圧力計で検知し、 水車の機構により取水量を制限し出力を制御する。 流量制御の機構としては、 フランシス水車ではガイドベーン開度の制御、 クロスフ㻌

B案 立軸フランシス1台

㻌
C案 立軸フランシス1台

㻌㻌

ロー水車では 2 枚ガイドベーンによる多段制御、 ペルトン水車

D案 横軸フランシス1台

ではニードルによる噴射量制御等がある。 本事業では、 日本備考）日本工営株式会社 技術提案書より抜粋

㻌㻌㻌
利水放流量及びダム貯水位

1.40

利水放流量[t/s]㻌（4） 運転制御
408

利水放流量

ダム貯水位

水力発電設備は自動運転を基本としている。 ただし、 ダム

406

㻌1.20404

㻌1.00402

㻌

400

0.80398

㻌

396

㻌0.60

本来の目的である洪水調整、 流水の正常な機能維持及び上ダム貯水位[m]㻌392㻌

3900.20㻌
㻌

よび手動制御機能を導入した。

394

㻌0.40388386

・ 放流量およびダム貯水位をカレンダー機能で設定した
自動運転
・ カレンダー機能の設定値では放流量が不足又は過剰となった場合の手動運転 （遠方制御含む）

1112131415161
718191
101111
121131141151
161
171
181
191
201211
221
231
241
251
261
271
281291301311321
331341
351
361

㻌0.00

水道用水の供給を優先確保するため、 次に示す自動運転お日数

図－ 4 寺山ダムの流況 （栃木県提供資料に基づき作成）

なお、 水力発電設備が故障等により自動停止した場合は、ダムの維持放流を、 栃木県の職員が手動で、 水車から既設の27

栃木県寺山ダムにおけるダム ESCO 事業放流バルブに切換える運用としている。 ただし、 夜間等切換ていない。

え操作ができない場合があるので、 上水道用水の供給を優先

既設の照明器具は 27 年前に特注で製作された。 同器具的に確保するために、 0.1m /s の放流が可能なバイパス放流の形状に取付できるソケットの調達を試みたが、 現在は各メー管 （自動制御） を別途計画し導入した。

カーとも製造を中止している。 ソケットの特注を検討したところ、3鋳型を成型する必要があるため、 ソケットの数量に関わらず、（5） 監視システム数百万円の費用 （今回のヒアリングでは 600 万円） が必要で寺山ダム管理所に、 固定 IP を用いたインターネット回線をあることが分かった。従って、本事業で採用したリニューアルキッ整備し、 発電所の状態をリアルタイムで監視できる監視システ

トのメーカー （ユメックス株式会社、 本社 : 埼玉県熊谷市） とムを導入した。 インターネットを利用できる端末 （パソコン、 ス共同で、 安価に対応する方法を検討した。

マートフォン） があれば、 パスワードの入力により同システムを日本工営が現地から既設照明器具の実機を持ち帰り、 ソケッ閲覧できる。 また、 発電所の故障 ・ 事故発生時には、 登録しトと器具の接合部の不具合状況を検証し、 ユメックスに対し金ているメールアドレスに自動通報する機能も有する。

具又は両面テープ等による補強について提案を求めた。

この監視システムを利用し、 NK ダム ESCO 栃木、 日本工ユメックスの提案から、 金具による補強が効果的であると判営の各拠点 （福島事業所、 半蔵門オフィス等）、 栃木県のダ断し、 補強金具の試作品提示を 3 回受け、 最終的に同社のム統合管理事務所等において、 本事業の関係者が 24 時間体汎用ソケットに金属製の補強金具を組合せる事で、 安定した制で発電所を監視している。

取付けが可能となった。 同補強金具は、 ばねの伸縮性をもつSUS 素材を加工したものである。 簡単な加工により 1 個 2005． 省エネルギー設備円で製作できた。 必要な金具の数量は約 250 個であり、 僅か5 万円の費用により、 約 600 百万円のコスト縮減を実現した。

省エネルギー設備として、 LED 照明設備および高効率空調機を本事業で導入した。 水力発電設備の売電収入に比べると、 削減による経済効果は低いが、 導入の背景に老朽化設備に対する更新の目的がある。

（2） 高効率空調機
寺山ダム管理所には、 空調機が 3 台設置されている。 照明設備と同様に、 空調機は設置してから約 20 年で更新が必要となるが、 同空調機は設置から 27 年が経過していた。

（1） LED 照明設備

近年の実績では、 空調機 3 台のうち、 2 台は稼働時間が年

ダム管理所及び監査廊等に設置されている FLR 蛍光灯約数時間程度と非常に短く、 殆ど稼働していない。 唯一、 管理130 台を LED ランプに交換した。 器具本体を交換する LED所操作室の空調機は、 操作室内機器の適正温度を確保する照明器具は高価であるため、 既設照明器具の外箱を流用し、ために、 夏季に一定時間稼働する。 近年故障が頻発していた電源部とランプのみを更新するリニューアルキットを採用した。

ため、 老朽化が著しいと判断した。 よって、 同空調機 1 台を1） 照明器具の老朽化対策高効率タイプに更新した。

一般的に、 蛍光灯は設置してから約 20 年で老朽化するため器具を更新する。 照明器具は主に電源部が老朽化する。

空調機の高効率化により、 年 8 万円の電気料金削減を見込
み、 また、 設備更新を同時に実現した。

寺山ダムの蛍光灯は設置してから 27 年が経過しており、 同様に電源部等が老朽化していた。 ただし、 その他の部分は良好な状態であり、器具全体の更新は必要ないと判断した。 リニュー

6． 今後の展望

アルキットによる LED 化により、 電源部が新品に更新された

寺山ダムを皮切りに、 同様のダム ESCO 事業が栃木県およので、 本事業では照明器具を更新した場合と同等の効果が得

び福島県で公募された。 栃木県の塩原ダム及び福島県の四られた。 LED 化により、 年間 7 万円程度の電気料金の削減

時ダムにおいて、 日本工営が事業者として決定された。 ダムを見込む。

ESCO 事業は、 今後も他県で公募される見通しである。

2） 監査廊内照明におけるコスト縮減

ダム ESCO 事業の今後の展望を以下に記述する。

照明器具の使用において、 監査廊内は湿度が高く、 防湿又は防水仕様の照明器具が要求される。 監査廊内の既設照（1） 事業スキーム

明器具の調査において、 ランプと照明器具の接続する部分でダム ESCO 事業は、 水力発電による売電収入により、 ダムあるソケットの腐食が確認された。 絶縁劣化、 漏電等の不具合管理設備の電気代削減を目的の一つとしている。 よって、 水が予測されたので、 監査廊内の LED 化については、 電源部

力発電設備はダムの維持管理費を削減するための管理用発に加え、 ソケットも更新した。

電設備として位置付けられている。

本事業で採用したリニューアルキットは、 LED ランプ及び電本事業は、 事業主体が栃木県であり、 栃木県が売電事業を源部の取替えのみを対象としており、 ソケットの交換は含まれ事業者に委託するスキームである。 よって、 水力発電に必要28㻌 22 号 / 2014.3
こ う えい フ ォ ー ラ ム第な水利権の手続は栃木県が実施した。 また、 本事業では事業者に対する流水占有料が免除されるなど、 事業者が参入しやすい事業スキームとなっている。
事業者の立場としてダム ESCO 事業スキームの最大のメリットは、 事業への参入が容易である点である。
例えば、 県が事業主体となり、 水利権取得の手続を実施するため、 事業者は技術支援が主となり負担が軽減される。 これは、 水利権を持たない事業者にとっては大きな利点である。 また、 県が事業主体となり、 ダムを管理するための管理用発電設備を県が導入する位置付けであるため、行政財産の利用 （設備スペース、 既存利水放設備と水力発電設備との接続等） において事業者が事業を実施しやすい環境にある。 すなわち、事業者に対する県の支援がダム ESCO 事業スキームの最大のメリットといえる。

㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌
写真－ 2 寺山ダム発電所のフランシス水車（最大出力 190kW）
㻌㻌

一方、 県のメリットは、 民間活力を活用し、 ダム管理に係る㻌エネルギーのマネジメントを行うことにより、 賦存の水力エネル

㻌

ギーの有効活用とダム管理における環境負荷の低減、 更に管㻌理費 （光熱費） の削減を図ることにある。 すなわち、 事業者

㻌の技術ノウハウ及び資金を活用できる点にある。

㻌ダム ESCO 事業は、 県と事業者が共同でそれぞれが得意㻌とする分野において互いにメリットを享受し、 行政支援、 技術、㻌資金力が三位一体となって推進するものである。 また、 水力

㻌

発電を含む再生可能エネルギーの導入にあたっても、 極めて㻌効果的なスキームであると言える。 従って、ダム ESCO 事業は、

㻌今後も全国の行政機関で採用されるスキームになると期待され

写真－ 3 発電開始式 （2013 年 9 月 11 日）

る。
（2） 日本工営の強みと展望
日本工営は、 計画 ・ 設計部門、 水車製造部門、 工事部門を社内に有し、また、ESCO 契約に関する知見と実績を有する。

参考文献1）

栃木県環境森林部地球温暖対策課 松本 茂 : 既存ダムにおけるすなわち、 ダム ESCO 事業を単独で実施できる技術力を保有

民間活力を活用した管理用発電の導入と省エネルギー化の取組－しており、 事業提案、 事業実施、 維持管理の各段階において、「とちぎ発 ! ダム ESCO 事業」 の報告－、 土木学会論文集 F4 （建短期間で意思決定、 合意形成が可能である。

設マネジメント）、 Vol.69、 No.4、 I291－I301、 2013

日本工営の強みが活かせるダム ESCO 事業を今後も推進

2）

栃木県 : パンフレット 「栃木のダム」

し、 電気事業者としての地位を確立するために、 今後は年 1～ 2 カ所の地点を継続的に開発し拡大する計画である。 全国のダムを有する行政機関に対して、 ダム ESCO 事業の推進を提案し、 売電事業の基盤整備を目指す。

7． 発電開始式
平成 25 年 9 月 11 日に寺山ダム発電所（写真－ 2）が完成し、発電開始式を開催した。 式典は、 栃木県知事、 矢板市長、 栃木県議長はじめ多数の来賓の列席のもと、 当社および県関係者を含め総勢約 100 名が参加し盛大に開催された （写真－ 3）。

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