水力発電

水だけで都市全体の電力をまかなえるのでしょうか？

再生可能エネルギーの中でいちばんパワフルで、風力や太陽光よりずっと多くの電力を生み出すものがあります^[1,2,3]。それが水力発電で、水の動きを使って莫大なエネルギーを生み出します。

エネルギー転換が進む今、水力発電には大きな可能性があります^[3,4,5]。風力と太陽光が急速に伸びる中、2050年までにネットゼロを達成するには、水力発電の開発も同じように加速させる必要があります^[5-9]。

では、この技術にはどんな新しい進歩があり、その本当の力をどう引き出せるのでしょうか？

文明の始まりから、人類は水には力があると気づいてきました。2,000年前の古代ギリシャを振り返ると、美しい山々と日差しの降り注ぐ草原の中で、ギリシャ人はすでに水車を使って小麦を粉にひいていました^[10,11,12]。

その後、ローマ人はこの仕組みを産業化し、フランス南部のBarbegalにすごい生産施設をつくりました^[13-18]。考古学者によると、16基の水力式の製粉所を使い、毎日最大25トン^[16,17]の小麦粉をひいていたと考えられています。これは近くの都市Arlesの全住民を養える量です^[11,16,18]。

何世紀もの間、人類は水の力を活かす新しい方法を見つけ続けてきました。今では、水力発電は世界の発電量の約14%^[1,2]を支え、石炭と化石ガスに次ぐ規模です。

でも、どうやって動くのでしょうか？水力発電所には主に3つのタイプがあります^[19]：

タイプ1: 貯水池。

最も一般的なタイプでは、川を横切る大きなダムで、川のほかの部分より高い場所に貯水池をつくります。エネルギーが必要になると、高い場所の貯水池から水を放流し、下流へ流します。高低差のおかげで、流れる水が低い場所に設置され、発電機につながった一連のタービンを回します^[19]。ほら、発電機が電気をつくります。

ただし、貯水池をつくるのは大事業で、土地を水没させ、川の自然な流れを断ち切ってしまいます^[20]。でも、ほかの選択肢もあります…

タイプ2: 流れ込み式。

世界中で広く使われているこのシンプルな仕組みは、ダムがあってもなくても使えます。基本的には、川が自然に下って流れている場所に小さな分水路をつくります - すると、川の水の一部が水路へ流れ込みます。次に、水路の水が管を下り、タービンを回せば、ビンゴ: 電気のできあがりです！^[19,20]

でも、近くに川がなくても水力発電はできるのでしょうか？できます…

タイプ3: 揚水発電。

ここでは、低い場所と高い場所に1つずつ、2つの貯水池があります。これは太陽光発電のような、ほかの再生可能エネルギー源と組み合わせることができます。

昼間、太陽が照っていると、太陽光パネルは電気を余分につくることがあります。普通ならこの余った電気は無駄になりますが、ポンプを動かすために回せば、水を高い場所の貯水池までくみ上げられます^[19-23]。

夜、太陽が照らず、ふつうは電力需要が高くなるときには、高い場所の貯水池から水を放流してタービンを動かし、必要なときに電気をつくれます。

これは巨大な充電式の水の電池のようなものです。実際、こうした揚水発電の仕組みは、世界の長期エネルギー貯蔵の90%以上を占めています^[5,22]。

水力発電の仕組みに、必ずしも大規模な建設は必要ありません。もっと小さくできて、裏庭にも収まることがあります。必要なのは高低差と、十分な量の落ちる水を使えることだけです^[24]。そして、サイズであなどってはいけません！小さな地域の仕組みでも、小さな村に十分な電力を届けられます^[19,25,26]。

では、水力発電はネットゼロへの道を先導できるのでしょうか？

残念ながら、水力発電はすべてが順風満帆というわけではありません: いくつかの課題があります^[27,28]。

1つ目の問題は社会的なものです: こうした建設事業によって、地域の人たちが移転を迫られることがあります。実際、大きな貯水池ダムでは、何十万人もの人が家を離れ、別の場所へ移らなければならないこともあります^[29-32]。

2つ目の問題は環境面です: きちんと計画しなければ、ダムは周囲の環境や、そこに暮らす野生生物に大きな被害を与えることがあります^[33-36]。

でも、正しい進め方と工夫があれば、水力発電はCO₂排出量の削減で大切な役割を果たせます^[27,37]。解決策も提案されています: ^[38,39]

たとえば、地域の人たちと話し合えば、意思決定に参加してもらえ、事業から直接メリットを得られるようになります^[40,41]。

環境への被害を最小限にするため、環境影響評価、つまりEIAも実施しなければなりません^[42,43,44]。

専門家たちは、魚道や魚に安全なタービンなど、よりよい技術の開発にも取り組んでいます^[45,46,47]。

世界は水力発電を忘れてしまったようですが、まだ世界的な可能性の大半が使われていない、眠れる巨人のようなものです。むしろ好都合です。2050年までにネットゼロを達成するには、世界の水力発電容量を2倍にする必要があると見積もられています^[5,6]。

風力と太陽光が伸びる中、こうした変動するエネルギー供給を支えるためには、揚水発電によるエネルギー貯蔵を拡大することも欠かせません^[5,22,23]。

責任を持って計画すれば、水力発電はパワフルで、安定していて、必要なときに使えるため、化石燃料からの転換を先導できます。