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農業用水路に設置した水力発電機のメインテナンスについて会員〇

大友 哲（山梨自然エネルギー発電株式会社）

Maintenance of hydroelectric generator
wasinstalledin AgriculturalCanal

ついて検討します。

２．水力発電システムの概要

Satoru OTOMO
Yamanashi Greenenergy Co.,Ltd.
Address :について報告し、水力発電所建設に対する課題に

水力発電機は、ベトナム（本社はカナダ）パワーパ

3545-3902kiyosato, Takane-cho,

ル社製の MHG－200LH です。最大出力は 200W です。発Hokuto-shi, Yamanashi-ken, 407-0301,Japan

電機の必要水量は３５リットル毎秒・落差は 1.5m でTel/Fax＋81-551-48-3822

す。総合効率は約 40%です。発電機の仕様は、永久磁

E-mail: satoruot@eps4.comlink.ne.jp

石交流発電機です。
出力は単相 220V・50～60 ヘルツで、負荷により周波数が変動します。発電機は図 1 のよう

ABSTRACT
isの水路と同じ高さに設置した水槽に直径 200mm の塩ビ

essential to improve its capacity utilization.

管で水を導き、垂直に設置した直径 150mm の塩ビ管を

The Company has established a hydroelectric

水が落下し発電機の水車が回転します。

Hydroelectric

generatorに、農業用水路の落差を利用して設置しました。上部

generator in agricultural

maintenancecanal at Hokutocity, Yamanashi prefecture in 2008. To examine
and improve the working efficiency of thegenerator of the waste removal device thathydroelectric generator.
キーワード：水力発電機,農業用水路,ゴミの除去, 稼働率,メインテナンス
Keywords: hydroelectric generator ,agricultural canal , waste removal , capacity
utilization , maintenancePic.1 200W hydroelectric generator

１．はじめに農業用水路に水力発電機を設置して発電し、そのエネルギーを有効活用することが近年注目されてきています。しかし、小規模な水力発電設備は、設置コストが割高であるばかりでなく、設置後のメインテナンスが困難なために実際の普及は遅れています。
当社は、2008 年に山梨県北杜市の農業用水路に200W 小型水力発電機を設置しました。この発電システムを 2 年間実際に稼働してメインテナンスを行い、稼働率の向上を目指しています。その結果

Fig.1 hydroelectric generator installation diagram

写真 2 は、水車の回転部分です。このタービンの上部に発電機が接続されています。

合わせる必要があります。そのために、ボルトスライダーで交流電圧を降圧しています。AC220Vを直流に整流すると理論値として√2 倍のDC310V となり電圧が高過ぎると考えられます。
したがって発電した電力を降圧して適切な電圧にしてインバータに入力しています。しかし発電電力が極端に少ないために、そのほとんどがインバータで消費されており、売電には至っていません。
夜間は、インバータが停止しているために、水力発電で発電された電力は、インバータの待機電力として消費されますが、残りはダミーロードで熱として廃棄されていました。そこで夜間電力のPic2. turbine of hydroelectric system

有効活用のために夜間照明を設置しました。また

写真 3 は、水力発電機設置前の水路の状況です。水ダミーロードが破損したために、新たなヒーター路に設置されている塩ビ管は当社の水田に水を引き込むための設備です。写真 4 は、発電機設置後の状況です。水路の上段から下段への落差は約 1.5m で、発電機も設置しました。
写真５はコントロールシステム全体です。それらの回路構成は図 2 の様になっています。の性能に大変適合しています。

Pic.5 overall control system
Pic.3 before construction

Pic.4 after construction

３．夜間照明の設置
水力発電電力は、交流で発電した電力を直流に整流し、15kW 太陽光発電インバータに入力し利用します。その際、太陽電池アレーの発電電圧にFig.2 Wiring Diagram

写真 6 のコントロールボックス 1 にはダミーロ

４．稼働率向上のための改良ードの回路とインバータに接続する回路が収めら

農業用水路に設置する水力発電機はゴミの影響で頻れています。右下がダミーロードのコントローラ

繁に停止します。稼働時間を延ばすため、ゴミを除去です。右上にあるトランスはダミーロードのヒーする網を設置しました。ホームセンターで市販していターに接続されています。また、発電電圧・電流る側溝の網や棚板の網等を組み合わせて使用していまとインバータへの入力直流電圧・電流を計測するす。当初設置した網は強度不足のために破損し、そのメータも設置しました。発電電力量計は 1 次側・2

後改良を加えながら2009 年11 月に現在の構造に落ち次側ともにボックス内で結線しています。ダミー着きました。水路に 3 重構造に網を設置しています。

ロードはその 1 次側に接続しています。

図 3 は網にゴミが蓄積する様子を表しています。当初設置していた 1 枚の網では発電機の連続稼働時間は24 時間未満でした。
3 重構造の網に改良後は最大で 48時間まで連続稼働が可能になりました。

Pic.6 control box1
写真 8 のコントロールボックス 2 には、夜間照明の回路が収められています。30VA のトランスと、
Pic.10 waste removal device

2 次側の電圧計とコンセントです。

Pic.7 90W heater

Pic.8 control box2
Pic.11 waste removal device

Pic.10 LED Illumination
LED のイルミネーションは、ホームセンターで販売している市販品です。専用の AC-DC アダプターに接続して点灯します。全体の消費電力は約 30Wです。

Fig.3

accumulates over time to wasteグラフ 1 は毎月の発電量を表しています。ダミ

農業用水路に流れるゴミの量は季節や天候によってーロードにより廃棄した電力は含んでいません。5

大きく変化していることが分かりました。11 月～12月から 9 月までの期間は、稲作期間で水路の水量月は落葉が多く、特に風の吹く日は著しく増加していが減少するために、発電機を停止しています。

ます。そのために短時間で網の目がふさがって発電が停止します。逆に積雪時には落葉が少なくなります。
写真 12 は、落葉の多い 11 月の状況です。網のゴミを除去しても、翌日にはゴミでふさがってしまいます。
それでも発電機は停止しないこともありました。その場合には電圧が低下します。写真 13 はその時の LED街路灯の状況です。電圧が 30V でも点灯しています。
この街路灯は水銀灯を点灯する機種ですが、そのまま100Vの電源に接続して7WのLED 電球を装着しています。夜間照明設置当初は、11W の電球型の蛍光灯でしたが数日で破損して交換することになりました。

５．水路の修復
Graph.1 monthly production of electricity

水力発電設置後に、増水により水路の側面の土手の2009 年 10 月 8 日に、日本列島を台風 18 号が直撃し流出があり、その修復を数回行いました。その後、2009ました。その時の増水で配管が破損して 10 月 27 日ま

年 10 月 8 日の台風 18 号増水により、大規模な崩壊がで発電停止しました。その影響で 2009 年 10 月の発電あり、再び修復を行いました。水の迂回路も設置しま量が少なくなっていますが、その後の網の改良で発電した。写真 14 はその修復後の状態です。この修復を最量が著しく増加しました。
また 2010 年 1 月は渇水によ

後に土手の崩壊は起きていません。

り発電量が減少しています。

Pic.14 repair of embankment
Pic.12 large amount of fallen leaves

６．まとめ
水力発電設備は設置後のメインテナンスが不可欠であり手間がかかります。そのために発電コストが高く現時点では採算に合いません。しかし初歩的な技術で容易に問題解決が可能です。したがって個人や企業では無く、水路や河川に係わる行政機関が取り組む必要があると感じました。原子力発電に比較して容易な技術です。国のエネルギー政策全般を見据えて取り組んでいただきたいと考えます。
Pic.13 LED street Light

参考文献
太陽/風力エネルギー講演論文集 2008 年 No.123