2022, 2/24
⽇本防⽔⼯法開発協議会
冬季研究開発会議 （オンライン）

未利用の小水力⼩林久
茨城⼤学・名誉教授
全国⼩⽔⼒利⽤推進協議会・理事

未利⽤の⽔⼒

はじめに（未利⽤の出⼒帯，経済性というメガネ）• ⼀般的な未利⽤（エネ庁調査の対象）
Ø 未利⽤の放流
Ø ⽤⽔路の中の未利⽤落差
Ø 余剰圧という未利⽤• 改めて，未利⽤の⼩⽔⼒を考える• ダムのムダØ 落差にムダはないか？
Ø 流量にムダはないか？
Ø 役割は限られるのか？（NPD，砂防ダムの河床固定）• 環境変化と新たな着眼による開発
Ø インフラ整備がつくる開発適地
Ø 期別の遊休容量を活かす（農業⽤⽔）／⾒落としていた未利⽤
Ø ⼩流量・低落差という未利⽤／Water Energy Nexus
Ø その他（稼働率という制約・・・）• 規制による開発制限
Ø 取⽔管理のルール・技術による制約
Ø ⾃然公園，保護・保全区域など（イギリスの事例）• ⼩規模という開発制約
Ø ⼤規模建物の降⽔利⽤の可能性• 電⼒系統（容量）からの開発制約
Ø 系統連系だけか？分散型エネルギーの可能性
ー将来の⽔⼒開発オプションを遠望するー

未利⽤の出⼒帯
発電所数の変化（H14〜H30）
26増14001224 1242 1250

1200
1000
800
600145増4345125794増

400179 182 183200
01,000-30,000

1,000
H14H2430,000

H30

出典：資源エネルギー庁

出力 建設単価 関係(利用)1,000

発電施設単体としての経済性だけではなく，治⽔，利⽔，⽣態系保全，気候変動，地域づくり等とエネルギーを，⽔資源の循環過程の中で俯瞰する⽴場からの経済性で⾒れないか？

建設単価(円/kWh)

経済性というメガネ100

河川維持用水
利水放流水利用発電
農業用水
砂防え 堤
1010100

1,000

10,000出力(kW)

出力 建設単価係 水 利用

図 3.8 出力と建設単価の関係 ダム利用発1,200

業用水

1,000

上水

建設単価 円

800

工業用水
下水

600

400

200

0050

出典：H20年度未利⽤落差発電包蔵⽔⼒調査
図 4.10100

150200250300

発 力

出力と建設単価の関係（水路利用350400⼀般的な未利⽤• 調査の対象（NEF，2009，H20年度未利⽤落差発電包蔵⽔⼒調査）ü 未利⽤の放流
ü ⽤⽔路の中の未利⽤落差
ü 余剰圧という未利⽤
Ø ダム• 維持流量／利⽔放流／農業利⽔Ø 砂防ダムØ ⽔路• 農業⽤⽔／⼯業⽤⽔／上⽔／下⽔

n地点数1,389，総出⼒：33万kW（16.6億kWh）100kW78

5,470

35,28461

4,057

30,109

17

1,413

5,175

500kW

77

15,75991,02450

9,160

69,418276,599

21,6061000kW

159,467

49,35742,18017,375

117,287

31,982

調査結果

0kW以上

46,13021,549

000

4

6,130

21,549496

43,816250,621418

21,924

167,05478

21,892

83,567

地点数
地数の分布

出⼒
出力の分布

ダム利

1000kW以上

1000kW以上

500

1000kW

300

500kW

100300kW

ダム利

未500

1000kW

既300

500kW

100300kW

未既 発

100kW未満

100kW未満
0200

400

600

0800

100200

数の分布

出力の分布

利

1000kW以上

500

1000kW

100500kW

50100kW

300

400500

出力 (MW)

地点数

地発

未既50kW未満

利1000kW以上

未 発

500

1000kW

既100500kW

50100kW発

50kW未満0200400

600

800

050100

地点数

図 1.3 未利用落差発 包蔵水力

150200250

出力 (MW)模別地点数

図 1.4 未利用 差発 包 水力

1.5、図 1.5、図 1.6 に業局別の未利

差

模別出力
包力を した。

改めて，未利用の小水力を考える
ダムのムダn落差をムダにしていないか？

mgh• ダムの貯⽔位を⾼く保つ→発電出⼒増［ダムの⾼⽔位運⽤］［可変発電］

nムダな放流をしていないか？
• ダムの貯⽔位を⾼く保つ→発電出⼒増［引⽔による発電電⼒量増］，n使える施設をムダにしていないか？
• 農業⽤⽔施設／上下⽔道施設／砂防ダム・・・［導⽔路の未利⽤落差］［遊休落差利⽤］

G⼤⾬

既存インフラを活⽤した再エネ普及加速化事業（環境省）
⽬的
既存インフラ等を活⽤して系統制約を克服，再エネ普及を拡⼤する⽅策を検討する。
検討内容• ダムを活⽤した⽔⼒発電事業化検討• 砂防堰堤を活⽤した⽔⼒発電事業化検討• 既存インフラ活⽤による系統制約の解消に関する調査• 地域エネルギーマネジメントのあり⽅
例えば，
Ø NPDの開発は可能か？
Ø 落差にムダはないか？
Ø 流量にムダはないか？
Ø ダムの役割は固定か？（砂防ダム）

NPDの開発
未開発の⽔⼒US Hydropower Potential from Existing
Non-powered Dams (greater than 1MW)

アメリカ，NPDの発電可能性

Over 300MW
of NPD projects proposed

Oak Ridge National Laboratory

NPDs have 12,000 MW of potential capacity
U.S. Department of Energy(2012), An Assessment of Energy
Potential at Non-Powered Dams in the United States

出典：US Energy Information Administration 2019),
Nonpowered dams can be converted tohydroelectric dams for electricity generation
9環境変化と新たな着眼
環境の変化が可能にした開発• インフラ整備がつくる開発適地（⾺⼝川）
新たな着眼による開発• 容量の空き時間を活かす（⼩⾙川）• ⾒過ごしていた未利⽤（このき⾕）

http://j-water.org/news3/1735/

業

容量の空き時間に着眼（⼭⽥新⽥⽤⽔発電所）
山田新田用水発電所

Q=0.342.98m3/s
農業用水

出⼒：520kW
減水区間
発電所
最⼤使⽤⽔量：2.64m3/s
L=3.5km
落差：25.2m
⽔⾞：フランシス
発電機：横軸かご型三相誘導発電機
河川へ放流

良区

水圧管路

Q=0.982.64m3/s

路

期別水量

農業用水
Q=0.98流量

発電使用水量Q=2.64m3/s

発電用水

1.01m3/s

発電使用水量Q=2.64m3/s

かんがい使用水量
Q=2.98m3/s

農業用水に従属しない水利権を新たに取得(m3/s)

月月

14

Q=0.34m3/s
月月月月月

発電用水は、農業用水が使用しない施設容量を使用

月

月

10月

11月

予備協議 約 年
本協議 約 年12月

19４
出典：農⽔省資料

11199 kW

⾒過ごしていた未利⽤（このき⾕発電所）【完成イメージ図】

以 上

出典：J-Power発表資料

最⼤使⽤⽔量：3.22m3/s
有効落差：7.4m
最⼤出⼒：199kW

以 上
12⼩流量・低落差という未利⽤
Ø未利⽤落差調査でも落差1.5m未満，100kW未満（Phase I）は対象外
Ø開発適地の考え⽅の拡⼤
欧州では，落差と流量のバランスのよい地点は開発し尽されたため，落差と流量のバランスが悪い⾼落差・⼩流量（ペルトン⽔⾞の領域），低落差・⼤流量（軸流⽔⾞の領域）の⽔⾞発電機器の開発・導⼊が進んでいる。

低落差を多段で利⽤

落差1mを利⽤

13低落差・⼤流量

2,648kW （⽔⾞出⼒）
最⼤出⼒160㎥／秒最⼤流量
有効落差1.9m
エルベ川（ラベ川）
河川名
ピット形チューブラ⽔⾞
⽔⾞型式
4
⽔⾞発電機台数
14⾼落差・⼩流量

使⽤⽔量：0.04m3/s
落差：258.0m
出⼒：92 kW
⽴軸ペルトン⽔⾞（写真：（株）イズミ）

オーストリア，チロル地⽅
⽔道⽔源→受⽔槽⼿前に設置され発電設備

15

2000 ft

1000 ft

Sea Level

電⼒消費：10,000 GWh／年
発電量：6,500 GWh／年 (総出⼒3,000 MW)• 27 百万⼈のカリフォルニア住⺠と750,000 エーカーの農地への⽔供給• 総延⻑約700 マイルの幹線⽔路，トンネルとパイプライン• 貯⽔施設36，ポンプ場21，発電所5，pumping-generating 施設5
16

Silverwood Lake

EAST BRANCH EXTENSION

Devil Canyon

Lake Perris

Pyramid
Lake

Pearblossom
Mojave Siphon

Castaic

Alamo
Warne

Oso

3000 ftCastaic LakeCALIFORNIA AQUEDUCT

EdmonstonWater Energy Nexus

Chrisman

Teerink

Buena Vista

Devil’s Den
Bluestone
Polonio Pass

Badger Hill

Las Perillas

Dos Amigos

Gianelli
San Luis Reservoir

SOUTH BAY AQUEDUCTSouth BayBanks

Barker Slough

NORTH BAY AQUEDUCT

Cordelia

Lake Oroville
Hyatt
Thermalito Diversion Dam
Thermalito

PerrisSAN DIEGO

3500 ft

出典：SWPパンフレット

【小水力発電設備の概要】
小貝川小水力発電は、小貝川注水時の落差（約１７ｍ）を利用して発電を行い、ＣＯ2を排出しないクリーンエネルギーとして、地球温暖化対策に貢献するもので、経済産業省の地域新エネルギー等促進事業の補助を受けて、実施しました。

トンネル延⻑：14,200m
EL52.5m→46.1m（1/2,000）

南椎尾調整池（つくし湖）
有効落差約１７霞ヶ浦揚水機場

小水力発電設○発電施設の諸元
有効落差：最大 約１７ｍ
使用水量：最大０．７６９ｍ3／ｓ
最大出力：１１０KW
発生電力量：約８１０MWh／年間 ※一般家庭約２２０戸分に相当
CO2削減効果：約４１０tｰ CO2／年間 ※一般家庭約８０戸分に相当
設置場所：筑西市辻地内（県道明野間々田線 黒子橋付近の小貝川右岸側）

⼩⾙川発電所

最⼤出⼒

110kW

有効落差17.372m

使⽤⽔量

0.769m3/s
17稼働率という制約を超える
1⽇数回，計10時間以下の放⽔を利⽤

運河の水を横取り18

規制による開発制限• 取⽔管理のルール・技術によるムダ• ⾃然公園，保護・保全区域など（イギリスの事例）

券儂散,/ 儂䡎撣78 0 1 2 券儂3 凱

電⼒・
流量

䋆乨/ 儂0 1 2 券儂3 凱

喎散㌡扮憫

停⽌電⼒量を削減兂'冋挶時間

出典：⽔⼒発電懇話会資料19小規模という開発制約
⼤規模建物の降⽔【例】⾯積 2000m2，⾼さ10mの屋根のある建物で考える。
年間降⽔量1,800mmのうち75％が使えるとすると，総⽔量：2,700m3 → 50〜60kWh（20万kJ）• 10KWで5-6時間稼働
・・1桁，2桁⼤きくなると考えてもよい？
・・地形の⾼低差が使える⽤地の可能性は？
蓄電池の⼀部として⽔⼒の上げ下げを組み込む（降⽔分は純⽣産）• PVと組み合わせて⾼価格時間帯を⾃家⽣産でカバー
例えば，PV余剰でポンプアップ
n PV: 余剰20kWを4時間
n ⼣⽅のPV電⼒不⾜を⽔⼒10kWで，2-3時間補う

20おわりに⼩⽔⼒は，⽔密，⽌⽔を求める施設が少なくない。
機械設備からの油類の流出も防ぎたい。
防⽔技術と少なからず関わりがある。

ご静聴，ありがとうございました。