水力発電のメリットに負荷の変動に対して比較的柔軟に出力を変動させられる点があります。
しかし火力発電や原子力発電は安定した稼働を行う方が効率が良く、電力消費が少ない時間帯でも稼働させておくことが多くあります。
本項で取り上げる揚水式発電所は、水力のメリットと火力、原子力のデメリットをうまく利用した方式です。
揚水式発電とは、低地の水を揚水つまり汲み上げて、必要な時にその水を流して発電する方式です。
水を流して得た電力を揚水ポンプに使うのではとても効率が悪くなります。しかし、この方式は火力発電や原子力発電で作られた余剰電力を使用するのでエネルギーを有効活用できるのです。
揚水式には、揚水ポンプと落ちてきた水を受けるポンプが必要になりますが、通常はこの2つが1つになったポンプ水車を使用しています。簡単にいうと、水車のランナが揚水の時には逆回転してポンプになるという仕組みです。
加えて水力発電は発電機のみでよいですが、揚水発電ではポンプを動かす電動機も必要です。しかし2種類設置するのではなく、両方の働きをする発電電動機が使用されます。
揚水式をさらに細かくわけると純揚水式と混合揚水式があります。これは水源の違いによるもので、水源の全てを揚水するのが純揚水式、ダムに河川などから水が流入して、揚水とともに利用するのが混合揚水式です。
次に揚水式発電所の効率について説明しましょう。
揚水時にかかる電力と発電時の出力の2つが揚水式発電所の効率に関係してきます。
揚水時に必要な電力は以下の式で求めます。
有効揚程とはポンプで水を汲み上げる高さのことで、総落差と損失揚程を足したものです。
発電機の出力は別項で説明したように、次の式で求めます。
揚水式発電所の効率は下の式のように2つの電力の比で求めます。
揚水式発電所は、余剰電力を使用して必要な電力のためのエネルギーを蓄えておくという考え方をすると、重要な方式と言えるでしょう。
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