揚水発電とは?水力発電との違いは?特徴やその仕組み、運用方式を詳しく解説

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揚水発電とは?水力発電との違いは?特徴やその仕組み、運用方式を詳しく解説

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  • 揚水発電とは?水力発電との違いは?
  • 揚水発電における役割を教えてほしい
  • 揚水発電(水力発電)の運用方式について詳しく知りたい

このような疑問がある方もいるのではないでしょうか。揚水発電とは、余剰電力を活用して水を高所の貯水池に汲み上げ、その水を落下させることで発電する方法のことです。

揚水発電の主な役割は、再エネの蓄電池として活躍する、電力を移動させて安定供給をサポートするの2点です。電力需要に応じて発電の量を調整することができ、電力供給の安定化と効率化を実現します。

本記事では、揚水発電の特徴と仕組み、主な役割、運用方式について詳しく解説します。最後までご覧になれば、揚水発電や水力発電の特徴を深く理解でき、その上で一般家庭に向いている発電方法を知ることができます。

揚水発電とは?水力発電との違い

揚水 発電

揚水発電とは、余剰電力を活用して水を高所の貯水池に汲み上げ、その水を落下させることで発電する方法のことです。揚水発電では電力需要に応じて発電の量を調整することができ、電力供給の安定化と効率化を実現します。

2022年時点において、日本の揚水発電は全国で42地点あり、合計約2,700万kWの発電出力を誇っています。これは、発電量全体の約1.3%を担っており、世界第2位の水準に位置します。

水力発電との違い

水を高所の貯水池に汲み上げる揚水発電と、ダムを使った一般的な水力発電には違いがあります。水力発電は恒常的な水の流れを利用し発電しており、自然環境に依存する点が大きな特徴です。

一方で、揚水発電は電力の需給バランスを調整するために人工的に水を循環させます。この循環システムにより、揚水発電はピークタイムにおける電力供給の迅速な対応が可能となります。

しかし、揚水発電の大きな難点は、余剰電力を利用して高いところに水を汲み上げる必要があることです。この点、水力発電は自然環境を有効活用するため、揚水発電に比べて水を引き上げる際に人工的な労力はかかりません。

揚水発電の特徴とその仕組み

揚水 発電

揚水発電の最大の特徴は、電力の過剰時に水を上げておくことで、電力需要のピーク時に迅速に対応できる点にあります。夜間などの低需要時に水を貯水池に汲み上げ、昼間の高需要時に下へと流し発電します。この仕組みにより、揚水発電は再生可能エネルギーの有効活用にもつながるのです。

そもそも揚水発電所は、主に2つの貯水池から成り立ちます。電力需要が低いとき、特に夜間に余剰電力を使って下の貯水池から上の貯水池へ水を汲み上げます。そして、電力需要が高まる昼間にその水を下の貯水池へ戻し、その過程で発電を行います。この繰り返しにより、揚水発電は電力供給の安定化に貢献するという仕組みです。

【発電(放電)と揚水の仕組み】

発電と揚水仕組み
発電(放電)上部調整池から発電所に向けて水を落とし、ポンプ水車を回転させることで発電する。使用後の水は下部調整池に貯える
揚水送電線を使って電気を逆送し、使用済みの水を下部調整池から上部調整池へ、ポンプ水車を逆回転させて汲み上げる。次回発電のための準備を整える

このように、揚水発電は発電と揚水を用いた仕組みを採用しています。太陽光や風力といった再生可能エネルギー源が不安定な供給をするなか、その余剰電力を利用する形で補完的な役割を果たしています。

揚水発電における2つの役割

揚水 発電

揚水発電は、再生可能エネルギーの効率的な活用と電力供給の安定化の両方に貢献する発電方法です。揚水発電の主な役割としては、以下の2つに分けられます。

  1. 再エネの蓄電池として活躍する
  2. 電力を移動させて安定供給をサポートする

それぞれの役割を知ることができれば、揚水発電に対する理解がより深まります。各役割の詳細について見ていきましょう。

役割1.再エネの蓄電池として活躍する

1つ目の役割は、余剰となった再生可能エネルギーを利用して水を貯水池に汲み上げ、電力として蓄えることです。この役割により、風力や太陽光といった天候や時間帯によって発電量が変動する不安定なエネルギー源を、より効率的に活用することが可能となります。

特に再生可能エネルギーの供給過剰が予想される時間帯において、エネルギーの無駄を防ぐことに寄与します。揚水発電は、ほかの発電方法にはあまり見られないこの「調整力」が大きなポイントです。

電力が余った際に需給バランスを維持する方法はいくつかあります。順番としては、まず火力発電の抑制、そして揚水発電の稼働が優先的に行われます。

役割2.電力を移動させて安定供給をサポートする

電力需要の低いときに蓄えたエネルギーを需要の高いときに放出することで、電力供給の安定化をサポートします。これは、電力需給のバランスを保つことで、供給の安定性を高める重要な役割です。

実際に、2022年3月下旬に発生した電力需給ひっ迫の際には、揚水発電による発電可能量が需要ピークを抜けるまでのポイントの1つとなりました。また、2022年6月末にも電力ひっ迫警報が発令され、そのときにも揚水発電の役割が電力の安定供給に寄与しました。

揚水発電(水力発電)の運用方式

揚水 発電

揚水発電にはいくつかの運用方式があり、それぞれに異なる特徴と適切なシチュエーションがあります。以下、揚水発電の運用方式を4つに分けて解説します。

  1. 流れ込み式
  2. 調整池式
  3. 貯水池式
  4. 純揚水式

運用方式によってメリット・デメリットがそれぞれ異なります。各運用方式の特徴を1つずつ見ていきましょう。

流れ込み式

流れ込み式は、自然の水源から直接水を取り入れ、発電後に下流へ放流する方式です。この方式は、自然環境を最大限利用することができ、設備投資を比較的抑えられるメリットがあります。また、環境への影響が少ない点も大きな特徴です。

特に自然の水流が豊富な地域に適しており、流れが安定している場所では、比較的安定した発電が可能となります。しかし、乾燥期など水量が減少するシーズンには発電量が落ちる可能性があります。

調整池式

調整池式では、中間に調整池を設け、水量の調整を行いながら発電を行います。この方式は、水量の変動が激しい場所での利用に適しており、水流の変化に柔軟に対応できる点が特徴です。

調整池を利用することで、発電に必要な水量を一定に保つことが可能になります。これにより、発電量の安定化を図ることができるため、変動する水量に左右されずに計画的な発電が行えます。

貯水池式

貯水池式は、貯水池を設けて水を蓄え、必要に応じて発電に利用する方式です。具体的には、雪どけや台風、梅雨などの豊水期に水を貯め込み、水期に放流して発電の安定化を図ります。

貯水池式は水の管理がしやすく、安定した発電に期待できるという利点があり、特に発電量を安定させたい大規模な発電所に適しています。また、観光地としての利用や灌漑(かんがい)用水としての活用など、発電以外の目的にも利用することが可能です。

純揚水式

純揚水式は、上部と下部に2箇所の貯水池を設け、余剰電力を利用して水を上部貯水池に汲み上げ、発電時にはその水を下部に放流する方式です。この方式は、電力需給の調整に特化しており、電力が過剰になる時間帯に火力発電や原子力発電の電気で水を貯め、需要が高まる時間帯に放流して発電します。

純揚水式の大きな利点は、電力供給の安定化に大きく貢献できる点です。また、再生可能エネルギーの発電量が不安定な場合の補完手段としても有効です。

一般家庭で発電するなら太陽光発電がおすすめ

揚水 発電

太陽光を用いて発電を行う太陽光発電は、環境にやさしい再生可能エネルギー源の1つです。家庭用としての導入が進んでおり、余剰電力の売電も可能です。

日照条件の良い地域では特に高い効率を発揮し、エネルギーコストの削減にも寄与します。一般家庭での発電なら、比較的ローコストで始められる太陽光発電がおすすめです。

太陽光発電システムの設置は初期投資が必要ですが、長期的に見れば、電気料金の削減により投資費用を回収できます。設置後は太陽の光がある限り電力を生成し続けるため、維持費は比較的安く抑えられます。さらに余剰電力を電力会社に売ることで、売電による収入を得ることも可能です。

【一般家庭で太陽光発電を利用するメリット】

メリット内容
電気料金の削減太陽光発電により生成された電力を自宅で利用することで、月々の電気料金を大幅に削減できる
再生可能エネルギーの活用太陽光発電は環境にやさしい再生可能エネルギーの一種で、化石燃料に依存しない持続可能なライフスタイルを実現できる
余剰電力の売電収入生成した電力のうち、自宅で使い切れなかった余剰分を電力会社に売ることで収入を得ることが可能
CO2排出量の削減太陽光発電はCO2を排出しないため、地球温暖化の抑制に貢献できる
電力供給の安定化自宅で電力を生成することで、大規模な停電や電力不足の際でも電力供給が比較的安定する

太陽光発電は再生可能エネルギーのなかでも、特に家庭での導入が進んでいる技術です。環境に配慮しながら、エネルギーコストの削減を図りたい家庭にとって、太陽光発電は最適な選択肢の1つと言えるでしょう。

ポータブル電源とは?太陽光発電にポータブル電源を利用するメリット

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ローコストで太陽光発電システムを導入できるEcoFlowのセット商品

ローコストで太陽光発電システムを導入したいなら、EcoFlowのソーラーパネルとポータブル電源のセット商品がおすすめです。蓄電池を設置するよりも低価格で導入できるため、予算をできる限り抑えたい方に向いています。

また、太陽光発電システムの設置が簡単なので、一般家庭でもすぐに太陽光発電を始めることが可能です。さらに持ち運びが可能であることから、アウトドア活動に利用したり、緊急時に避難所に持ち込んだりできます。

【EcoFlow製品の特徴】

  • 携帯性と機能性を両立している
  • 使用状況に合わせて好みのタイプを選択できる
  • スマホアプリの連動など機能性に優れている
  • スタイリッシュなデザインを採用している

バッテリー容量やサイズ感の違う製品を販売しているため、用途や目的に合わせてセット商品を選択できます。例えば、キャンプや車中泊といったアウトドア活動をメインに使用するなら、携帯性に優れた「EcoFlow RIVER」シリーズのセット商品がおすすめです。

一方で、日常生活での電気代の削減や非常用電源としての用途を想定している場合は、バッテリー容量と機能性に優れた「EcoFlow DELTA」シリーズのセット商品が向いています。太陽光発電システムは、ご自身の用途や目的を考慮した上で製品を選ぶことが大切です。

「携帯性の高い太陽光発電システムを構築したい」「ローコストで電力供給を実現したい」という方は、EcoFlowが販売するセット商品の導入を検討してみてください。

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まとめ

本記事では、揚水発電の特徴と仕組み、主な役割、運用方式について詳しく解説しました。

揚水発電は、余剰電力を活用して水を高所の貯水池に汲み上げ、その水を落下させることで発電する方法です。揚水発電と水力発電では、「自然環境に大きく依存するかどうか」という点で異なります。

揚水発電における主な役割は、再エネの蓄電池として活躍する、電力を移動させて安定供給をサポートするの2つです。運用方式も複数あり、各方式によって特徴や適切なシチュエーションが異なります。

一般家庭で自家発電を行いたいなら、比較的コストが低い太陽光発電がおすすめです。なかでも、ソーラーパネルとポータブル電源を使った発電方法なら、ほかの方法に比べてローコストで始められます。太陽光発電を検討している方は、以下のEcoFlowセット商品の導入を検討してみてください。

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