水力発電は世界中で最も広く利用されている再生可能エネルギーの電力源です。 水力発電機 発電機は幅広く利用されており、最大のものは貯水池やダムに設置された水力発電所で使用され、最小のものは家庭用や農村用として使用されます。この記事では、要件に最も適した水力発電機を選択するためのガイダンスを提供します。
目次
水力発電機の世界市場予測
水力発電機の紹介
水力発電タービンの種類
利用可能な水力発電機の範囲を見る
最終的な考え
水力発電機の世界市場予測
水力発電機の世界市場は年平均成長率で順調に成長している （CAGR）6.8％ 10年から2022年までの2032年間で、2022年の市場価値は 137.6億米ドル、成長して 264.41億米ドル 2032によります。
市場シェアをリードしているのは 大規模水力発電所固定システム63%、上 小型ポータブルシステム 37%小規模なシステムでは、より速いペースで成長すると予測されているが、 7.8％のCAGR.
アジア太平洋地域は現在の使用状況と予測される市場成長をリードしており、中国は大型ダムをベースとした水力発電の最大の生産国です。再生可能エネルギー源への関心の高まりにより、小規模システムは世界中で成長しています。小規模システムは軽量で、農場や小規模農場などの場所に設置しやすく、他のエネルギー生成源を補完します。
水力発電機の紹介
文明は 2000 年以上にわたって水の力を活用してきました。現代では、世界の電力の 70% 以上が水力発電によって生成されており、水力発電は世界中で最も広く使用されている再生可能電力源となっています。
水力発電機は、流れる水の力を利用して電気を生成します。タービンのファンブレードに水を通すことでこれを行います。ブレードはプロペラのように機能して金属シャフトを回転させ、そのシャフトがモーターを回転させます。モーターは電気エネルギーを生成します。タービンのサイズと水の流れによって、生成される電気の量が決まります。
水の流れは、いくつかの直接的な流れの方法によって実現されます。
- 水は貯水池などの固定された水源から、または滝や川の自然な流れから放出されます。このように、重力がタービンを通して水を動かす主な力となります。
- 水は別の水源からタービンに流されます。これは通常、川などの大きな水域を、より小さな水路やパイプに流すことで発生します。このプロセスにより、タービンブレードを押し通すための高圧が生成されます。
- 水は貯水池などの貯水施設に汲み上げられ、そこから重力によってタービンに流れ込みます。この方法では水を上方に押し上げるための電力が必要なので、再生可能エネルギー源を使用して電力を生成すると最も効率的です。
上の図は 成都フォースターテクノロジー社 重力水流を発電所のタービンに流して貯水池に設置された水力発電所の例を示します。
自然の水源から水を使用することで、水力発電機は再生可能エネルギーになりますが、原理は化石燃料発電と同じです。石炭火力発電所は石炭を使用して水を加熱し、蒸気を発生させ、それをタービンに送り込みます。
中国の揚子江に架かる三峡ダムは、32メガワット（MW）のタービン700基と、発電所自体に電力を供給する50MWの発電機XNUMX基を備えた世界最大の水力発電所です。
5 キロワット未満の容量を持つ水力発電機は、農場、小規模農場、小規模産業、およびオフグリッドまたはハイブリッド電力用途で一般的に使用されています。5 キロワット以上の発電機の場合、小規模コミュニティ、地方産業、および大規模な農業ニーズへの電力供給に使用できます。
水力発電タービンの種類
水力発電タービンは、水圧と水流の組み合わせから電力を生成します。水圧、つまり水の力は、「水頭」と呼ばれる水源の高さによって決まります。水流は、水の量と速度の両方です。
さまざまなタイプの水車があり、さまざまな落差と水流に適しています。主な 2 つのタイプは、反動型と衝動型です。
反応タービン タービンブレードは完全に水流内に設置されており、水がブレード上を流れると回転し、すべてのブレードが水流と接触します。使用されるタービンブレードの種類には、プロペラ（ボートのプロペラなど）、カプラン（調整可能なブレード）、キネティック（流れから直接）、および フランシス水車 (ジェット エンジンのブレードのように)。タービン ブレードの種類は、水の落差と流量に基づいて選択されますが、それぞれに利点があります。ほとんどの反動タービンは、低落差と高流量に使用されますが、カプラン タービンも高落差に適しています。
インパルスタービン 水車は水の流れから動力を得て、車輪（ランナー）を動かします。ペルトン衝動水車では、ランナーの一部だけが水の流れと接触します（工場の水車を想像してください）。水流がランナーを回転させるにつれて、新しいブレードがそれぞれ流れに入り、動きが続きます。ペルトン水車は、高落差と低流量に適しています。クロスフロー水車は、水車ホイールのより広い部分を横切って水流を流し、流入と流出の流れを捉えます。これらは、非常に高い流量と低落差の水に適しています。
利用可能な水力発電機の範囲を見る
世界中の大規模な水力発電所は通常、主要な河川や貯水池に設置されており、それに応じて500メガワット以上の出力が可能な大型の特別に建設された水力発電機が設置されています。農村部の発電、オフグリッド農業および産業システムなどの小規模な用途では、 かなり大きな発電機 オンラインで注文可能です。
このセクションでは、すぐに入手できるさまざまな水力発電機の中からいくつかのものを紹介し、検討すべき用途をいくつか提案します。
大型発電機
発電容量が 1 メガワット (1000 キロワット) を超える場合、生産される電力量は小規模農場や家庭の一般的な需要を超えるため、産業用途や農村コミュニティのオングリッドまたはオフグリッド電源としての使用に適しています。このような大型水力発電機は、川、湖、小さな貯水池などの近くの水源の近くまたはその上に設置されます。水は重力によって直接供給される場合もありますが、近くの水源からポンプで汲み上げたり、方向を変えたりして供給される場合がほとんどです。
小型発電機
1 メガワット未満の容量で、5 ～ 500 キロワット以上の電力を生産できる小型水力発電機は、小規模農場や大規模なオフグリッド住宅に最適です。発電の信頼性を保つために、水の流れが一定している小川や大河のそばに設置されることが多いです。
マイクロ水力発電機
5 キロワット未満の容量のマイクロ水力発電機は、非常に小型で持ち運び可能であり、オフグリッドの住宅や村、小規模な田舎の農場や家内工業向けに簡単に設置できます。小川に設置でき、付属の配管を通じて簡単に流れを方向転換できます。
教育モデル
オンラインで入手できる水力発電機のデモ モデルは多数あります。これらは、理科の生徒に水力発電の仕組みを教える目的で、理科の授業で使用するように設計されています。
最終的な考え
水力発電機は、安定した水の流れを利用して電気を生成します。その規模は、20,000 メガワット以上を生産できる複数の発電機を備えた発電所から、XNUMX キロワット以下の小さな家庭用キットまでさまざまです。大型の発電機は、大規模な発電を利用できる国のニーズに応えます。小型の発電機は、オフグリッド電力のニーズ、小規模な農村発電、再生可能エネルギーに熱心な人々の間でますます人気が高まっています。
適切な水力発電機を選択する場合、購入者は、貯水池や大規模な水域をベースにするか、あるいは小さな田舎の小川に設置するかなど、想定される用途をすでに明確にしています。設置場所と想定される電力が主な考慮事項であり、水圧 (落差) と水流に最適なタービンの種類は二次的な決定事項です。
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