水力発電所の出力

水力発電は、水が落ちる時のエネルギーつまり位置エネルギーを電気エネルギーに変える発電方式です。
本項では、水力発電所の出力に関係する要素について説明していきます。

水力発電の出力に関係しているのは、落差と水の流量という二つの要素です。
落差とは、水車が動力を得られる位置までの水位の差のことで、取水口から放水口までの水位差を総落差、総落差から損失分を差し引いた落差を有効落差といいます。

流量は、1秒あたりに流れる水の体積（kg/m³）です。
さらに水が落ちる時にかかる重力加速度も考慮に入れて、理論上の出力を下記の式で表すことができます。

実際の発電機出力は、理論出力に水車効率ηtと発電機の損失を考慮した発電機効率ηgをかけることで求められます。

水力発電は水力学に基づいているのでベルヌーイの定理と連続の定理という2つの法則についても説明しておきます。
ベルヌーイの定理とは、簡単にいうと流水に関するエネルギー保存の法則です。

繋がっている太さや高さの違う管路に水が流れているとき、どの場所でもエネルギーは同じになります。
管路にあるエネルギーは圧力エネルギーと速度エネルギーと位置エネルギーで、水の持つそれぞれのエネルギーを水柱の高さに置き換えたものを水頭といい、この説明をベルヌーイの定理に補足すると次のようになります。

実際には摩擦などエネルギーの損失が発生するので、左辺と右辺には差が出ます。その差を損失水頭といいます。