古いけれど、実は新しい自然エネルギー「小水力発電」。その秘めたる発展性とは？《No.2》

2019年2月、小水力発電システムの開発・販売を手がける東北小水力発電は、トヨタグループの総合商社である豊田通商と早稲田大学との共同事業で、トヨタ自動車のハイブリッド車「プリウス」の電源装置を再利用した小水力発電システムを開発したと発表。19年度に商用化へに向け、記者会見の席上で東北小水力発電の和久礼次郎社長は次のように発言。

「20年を過ぎた初代プリウスについては年間数万台の廃車が出ていますが、自社の水車と使用済みハイブリッド部品と、プリウスのモーターやーターを動かすバッテリーやインバーターなどのハイブリッド部品を再利用することで、従来において1基約1200万円のコストが必要だったシステムが、性能とコストの両面で優れた画期的なシステムに生まれ変わり、大幅なコストダウンが実現する」。

プリウスといえば、日本での初代モデルの発売開始は1997年のこと。既存のガソリン車と同等の走行性能を保ちながら、約2倍の低燃費と二酸化炭素排出量半減などを実現した「未来型のハイブリットカー」として、当時大きな話題を集めたことは周知の通りです。2000年から世界初の量産ハイブリッド乗用車の輸出が始まると、レオナルド・デカプリオ、ブラッド・ピット、キャメロン・ディアス、メグ・ライアンをはじめとするハリウッドスターたちがマイカーとして使用したことで、プリウスに乗っている人に対して「環境意識が高いインテリジェンスな人」というイメージが米国内で定着するようになります。そのイメージに則り、ハリウッド映画の主人公が愛用するクルマとして数多くの作中に登場したほか、アカデミー賞の授与式でもステージにスターがプリウスに乗って登場するなど、大きな話題になりました。

そんな未来型のエコカー（低公害車）・プリウスに搭載された機能と水車のコラボレーションによっても話題になった「小水力発電」。この発電システムは日本の地形に適した新エネルギーとして政府も導入を後押ししており、さまざまな開発がなされるとともに、小水力発電はいまや急成長を遂げている再生可能エネルギー（自然エネルギー）のひとつなのです。

── 今回は、前回ご紹介した再生可能エネルギーに続いて、いま最もタイムリーな自然エネルギーのひとつ「小水力発電」についてご紹介しましょう。

小水力発電の定義とは？

「水力発電」と「小水力発電」の違いは、ザックリといえばその字のごとく「小規模、大規模」かの違いになります。

この“規模”の区分に明確な定義はないのですが、日本では従来から出力1000kW以下の発電設備を「小水力発電」と呼び、出力1万～3万kW以下のそれを「中小水力発電」と総称してきました。

加えて、2008年4月施行の「新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法（新エネ法）」では「1000kW以下が小水力」となっていることから、近年では同法にそった基準によって扱われることが多くなってきています。本記事では「新エネ法」の基準にそって記載をしていきますが、細かな区分については「NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）」のガイドブックに区分がありますので、図表1をご参照ください。

また、水力発電における規模については世界においても明確な基準はないため、統一となる定義はないようです。しかし国による違いを見ていくと、「小水力発電」について以下のような基準がありますので、その一例をご紹介しましょう。

●ヨーロッパの小水力発電：1万kW未満

●米国の小水力発電：3万kW未満

●カナダの小水力発電：5万万kW未満

●IEA（International Energy Agency／国際エネルギー機関）：ダムなどの大規模開発などが伴わない環境に配慮したもの

130年以上の歴史をもつ、日本の小水力発電

高いところから低いところへ流れ落ちる水の力を利用して水車やタービンをまわし、これと直結した発電機で発電する……これが水力発電の基本的な原理になります。

日本は、急峻な山と水の流れが激しい河川が多い地形に加えて、降雨量が比較的多い気候にあることから、水力発電に非常に適しているといわれています。そのためかつては、水力発電が日本の電力源の主軸に置かれていた時代もありました。

小規模水力発電の歴史をひもとくと、130年以上前の文明開化の頃までさかのぼります。その起源については諸説ありますが、日本で初めて水力発電が実用化されたのは、鹿児島県鹿児島市吉野町の「仙巌園（せんがんえん）別名：磯庭園（いそていえん）」の「磯庭園発電所」といわれています。「仙巌園」は「明治日本の産業革命遺産」のひとつとして世界遺産に登録されたほか、最近では大河ドラマ『西郷どん』の舞台にもなった大名庭園と知られます。「仙巌園」の「磯庭園発電所」は、1882（明治15）年に薩摩藩の第12代藩主・島津忠義が建設した自家用水力発電所。この発電システムは、「仙巌園」内に設置された白熱灯約130本を灯す電源として落差35mの滝を利用した、まさに小規模水力発電によるものであり、渡辺謙さんが演じた豪傑（ごうけつ）な薩摩藩第10代藩主・島津斉彬は、「磯庭園発電所」を建設した島津忠義の祖父にあたります。

その後の1888（明治21）年頃になると、仙台の宮城紡績会社が紡績機械の動力用として設置していた「三居沢発電所」や、日本初の電気事業用である京都の市営「蹴上発電所」などにおいても本格的な水力発電が始まり、現代でもこれらの歴史ある発電所は作動しています。

電力需要増加に伴い、巨大ダム建設ラッシュの時代に

時代は進み、第二次世界大戦後の復興のさなかになると電力需要は急速に拡大し、巨大ダムによる水力発電設備が各地に建設され始めることになります。

“くろよん”の愛称で親しまれ、1956（昭和31）年に着工された富山県の日本最大級の巨大ダム「黒部ダム（黒部川第四発電所）」は、513億円の工費、延べ1000万人の人手を要した巨大インフラ整備の代表格として知られます。少しの工事ミスが命に直結するといわれた工事の困難さから、結果として同ダムの建設過程で171名にのぼる尊い犠牲を出すことになり、その被害の大きさから“世紀の事故”とも呼ばれました。

この水力発電専用ダムの大規模工事は、それまで慢性的な計画停電を強いられていた関西地方の深刻な社会問題を解消するための秘策とされ、「7年の計画工期が少しでも遅れれば関西の電力は破綻する」と言われるほど逼迫した状況のなか、未開の地におけるまさに“命がけ”の建設が進んでいくことになります。そして、1963（昭和38）年のダム完成後は、関西地方の電力需要の50％にあたる25万kWを賄い、電力消費不足解消に見事に成功。これを機に重工業への転換を図ることが可能となり、関西地方の戦後復興が加速するとともに、高度経済成長期へと突入するきっかけを生み出すことになります。

大町トンネル（現関電トンネル）の掘削工事を中心にして描かれ、石原裕次郎さんが主演を務めた映画『黒部の太陽』は、「世紀の難関工事」といわれた苦闘の様を克明に描いた日本の映画史に残る名作。1968年公開当時、同作は興行的大ヒットを記録しますが、実は工事の迫力あるシーンを再現するために大掛かりなセットを組んだことで、行興収入をうわまわる規模で制作費がかさみ、結果的には赤字になったともいわれいわれています。

このように大規模水力発電の黎明期には、そま規模の大きさからさまざまな困難を伴いましたが、年月の流れのなかで電力システムは原子力発電、火力発電へと様変わりしていきます。そして、東日本大震災発生時の原発事故によってもたらされた甚大な被害や環境問題によって、いま再び、水力電力が脚光を浴びるようになっているのです。

新規巨大ダム開発は、“限りなく不可能”？

さまざまな自然エネルギーのなかで、水力発電が注目を集めている理由として、以下の3つが主要なメリットとして挙げられます。

①太陽光や風力による発電と比べ、昼夜や年間を通じて安定した発電が可能。

②二酸化炭素、廃棄物の排出量が少ないクリーンなエネルギー。燃焼しない水の性質から二酸化炭素は0％。発電設備による間接的排出量もわずか11％程度。

③純国産エネルギー + 再生可能なエネルギー 。

上記の3つのメリットを見ると、もっと巨大ダムを建設すればよいのではないか……と考えがちですが、巨大ダムの建設をするためには、さまざま問題をクリアしなくてはなりません。それは例えば「周囲の環境や生態系に影響をおよぼす」「巨額な建設資金が必要」「巨大なコンクリート建設物への投資への拒否的意見」などに加えて、「巨大ダム建設に適した土地がない」といった物理的な現状もあり、今後における新規巨大ダムの開発は“限りなく不可能”に近いとまでいわれているのです。

上記に挙げたデメリットと、新規巨大ダムの開発が “限りなく不可能”と言われる点から、昨今大きな注目を集めているのが、小規模水力発電となることがおわかりいただけたでしょうか。何よりこの小水力発電は、デメリットが少ないうえにメリットの恩恵を存分に享受できる点から、いま大きな期待が集まっている古くて新しい電力発電システムなのです。

小水力発電の3つのメリット

小水力発電ならではの主要メリットは、主に①大規模な建設物が不要、②「固定価格買い取り制度（FIT制度）」で売電ができる、③エネルギーの「地産地消による地域内経済効果」の3つが挙げられます。ひとつずつ見ていきましょう。

①大規模な建設物が不要

小水力発電の発電原理は大規模な水力発電と同じで、水位差による水圧で水車（タービン）を回転させて発電しますが、ダムのような大規模な構造物の建設が不要なので、建設コストを大幅におさえることが可能です。また、建設可能範囲はかなり広く、河川はもちろんのこと農業用水路や浄水場、ビル・工場の循環水・排水などで発電ができ、資源エネルギー庁と環境省の調査では、河川部で1万9686カ所（898万kW）、農業用水で595カ所（30万kW）のポテンシャルがあると推計されています。そして何より、大規模工事を要さないことに加えて、もともとあったしくみや地形を利用することができる点から、周囲の環境や生態に影響を与えにくい点が、大きなメリットとされています。

②「固定価格買い取り制度（FIT制度）」で売電ができる

FIT制度とは、再生エネルギーの普及を目的に、“再生可能エネルギー源を用いて発電された電気を、国が定める一定の期間（調達期間）・価格（調達価格）により、電気事業者に買い取ることを義務づける”制度のこと。調達価格や調達期間は、各電源ごとに適正な利潤などを勘案して毎年定められます。FIT制度が適用される水力発電は、「5000kW以上3万kW未満」「1000kW以上5000kW未満」「200kW以上1000kW未満」「200kW未満」の4つに区分されており、200kW以上1000kW未満における2012〜2019年の調達期間は20年、調達価格は29円+税になっています。

③エネルギーの「地産地消による地域内経済効果」

地域の水資源を活用して発電し、地域内で発電された電力を地域内で使用すると、その対価は、地域内の使用者から地域内の供給者へ支払われます。そしてその利潤が産業や雇用の創出を生み出すなど、地域内の経済循環が発生するメリットがあります。

河川法の規制緩和で広がった、小水力発電の間口

前章で紹介した通りメリットの多い小水力発電ですが、FIT制度の対象になっているにもかかわらず、太陽光発電などに比べると普及の広がりに後れをとっていました。その最大の原因といわれているのが、いわゆる「水利権（許可水利権）」の問題といわれています。

「河川法23条」によると、河川水を利用する場合には、河川管理者である国や都道府県から、水を利用する許可（水利権）を取得することが定められています。小水力発電の申請をする場合でも、巨大ダムを利用した水力発電のそれと変わらぬ、極めて煩雑（はんざつ）な手続きが必要とされ、さらに、時間とその取り引きを継続するためのコスト・人員が必要になる点が、これまでの多くなネックとされ、後れをとる要因とされてきたのです。

小水力発電の導入を推し進める政府は、農業用水など、すでに許可を得ている流水を利用して水力発電を行う場合は、河川環境等に新たな影響を与えないことから、2013年12月に同法律を許可制に代えて登録制とすることに改正。あわせて水利使用区分を見直し、小水力発電においては、関係行政機関との協議等を不要とし、一級河川指定区間では、国土交通大臣から都道府県知事等に対し、許可権限を移譲。申請書類や手続の簡素化、水利権取得までの期間の大幅な短縮化などが図られました（図表2参照）。

これによって、それまでおよそ5カ月かかっていた水権利取得が1カ月に短縮される想定になっています（河川区域内の工事などが必要な場合は3カ月）。

過疎地や、中山間地域活性のカギとなるか？　

日本全体が少子高齢化による人口減少の局面を迎えたなか、財政が危機的状況にある中山間地域の過疎地や、人口の50%以上が65歳以上を高齢者が占め、社会単位としての存続が危ぶまれている集落も少なくなく、国土省が1999年に公表した統計によると、やがて消え去る集落の数は日本全体で約2000集落以上にのぼるとされています。また、昨今ではふるさと納税などで地方行政に注目が集まっていますが、都市部以外の地域では、その地域ならではの景観や特産品、工芸品、自然環境をいかした多様な取り組みがなされており、転居してきた家族向けの子育て支援や、高齢者の生活支援といった多彩なサービスも全国各地の行政で展開されています。また、福島県の昭和村では、20～30代の女性の転居を目的とした地域活性も展開。その取り組みは子ども・高齢者から目線を変えた興味深いものとして、話題になっています。

福島県昭和村では、江戸時代の頃より栄えてきた「からむし（苧麻）」の栽培と、それを原料にした織物づくりをいかし、1年間の「からむし織体験生制度」を応募。すると、全国から大きな反響が！　これを機に、村内に定住した20～30代の女性の数は29人にのぼり、その数はこれまで受け入れてきた体験生の26.4%にもおよぶ数値を叩き出す結果に……。こうした地域活性の取り組みは全国規模でおこなわれていますが、そうしたなか、地域活性化促進の取り組みのひとつとして、小水力発電を導入する地域も昨今増えてきているのです。

前述したとおり、大がかり（巨大）な設備が不要なうえ、水位の落差を利用して発電ができる小水力発電は、険しい山や流れの早い川、農業用水路の多い中山間地域にとって非常に適したたものであり、1970年頃以前までは盛んに活用されていました。しかしながら、高度経済成長に伴うエネルギー転換によって小水力発電は次第に廃れていきますが、昨今のFIT制度での売電や河川法の規制緩和により、導入する地域が非常に多くなってきているのです。なかには導入に際して、新規の小水力発電建設に限らず、廃れて稼働を停止していた発電所を再稼働させている事例も多くあり、例えば、大正時代から1963（昭和38）年まで稼働していた奈良県東吉野村の「つくばね発電所」では、2017年7月に稼働を復活。FIT制度が定める買取期間の20年間で、4億3000万円の収入増と、17年間で投資費用の回収を推計しているといいます。

このように小水力発電は、直接的な雇用創出に加え、増収分から福祉や新しい産業にチャレンジする資金ともなりうる貴重な“資源”として、地方で熱い注目を集めているのです。

大手企業も続々！ 小水力発電事業へ参入

2017年3月末時点の経済産業省の調べによると、FIT法施行後に導入された小水力発電所の件数は251件にのぼり、着実に新エネルギー電力への歩みが進んでいる、と報告しています。

また近年では、地方行政に限らず、大手企業も続々と小水力発電事業に参入しており、2015年には大阪ガスや、住宅メーカーの大和ハウス工業、2016年には精密機器メーカーのリコーをはじめ、大手建設会社の清水建設も2019年1月に「小水力発電事業」に本格参入することを発表するなど、発電事業に対する異業種企業の参入に大きな注目が集まっています。

大手建設会社の清水建設では、2016年12月から事業化の検討を重ねてきたプロジェクトの第一弾として、富山県内に出力960kW、水路式の発電所を建設。2020年12月からの運転開始を目指し、すでに2019年5月から建設は始まっており、開始後は20年間のFIT事業で北陸電力に売電される予定とのこと。また同社は、日本国内の十数カ所に小水力発電所を建設する計画をすでに示しており、2030年までに全発電所の「合計出力1万kW」「総売上20億円」の目標を掲げています。

市場調査会社である矢野経済研究所の発表（2017年7月）によれば、中小水力発電所の建設市場規模は、2016年度が1245億円（8.5万kW）。今後もプラス基調は続き、2020年度は1680億円（10.5万kW）、さらに2030年度には2700億円（20万kW）に拡大する見通しとしています。さらには、建設や運営にかかわる業者をはじめ、小水力発電の稼働に必要な水車、付属装置等の開発を担う業者にも需要があることから、ジャンル・業種を横断し、さまざまな企業が興味を示している小水力発電。今後さらなるスピードで進化、普及していくことは間違いないといっていいでしょう。

国家資格「ダム水路主任技術者」

水力発電にかかわる資格に、国家資格「ダム水路主任技術者」があります。

ダム水路主任技術者の具体的な仕事内容は、水力発電による電気の安定供給のため、水力発電設備（ダム・導水路・サージタンク・水圧管路など）の工事や維持、運用にかかわる保安の監督にあり、水力発電所を設置する者は、電気事業法第43条第1項に基づき、ダム水路主任技術者を選任しなければなりません。また同資格は、第一種と第二種に区分されていて試験はありませんが、専門的な実務経験（学歴により異なる）を満たす必要があります。同資格は経済産業省の管轄にあり、各地方の産業保安監督部を通じて経済産業大臣に申請することで免状が交付されます。

環境問題をはじめとするさまざまな要因から、ライフラインのひとつであり、健全な生活を送るうえで欠かせない電気・電力の専門知識を養ったエキスパートのニーズは、今後さらに高まることが予想されています。何より、官民が注力している水力発電、業務独占の必置資格と、常に需要が見込める資格である点からも、水力発電に従事していくうえで取得しておいて損はないといえる資格でしょう。

尚、参考までに経済産業省が発表している試験概要は以下のとおりです。資格の概要については表もご参照ください。

【免状と保安監督の範囲】

●第一種／水力発電所（小型のものまたは特定の施設内に設置されるものであって別に告示するものを除く）の工事、維持および運用。

●第二種／水力設備（小型のものまたは特定の施設内に設置されるものであって別に告示するものまたはダム、導水路、サージタンクおよび放水路を除く）、高さ70cm未満のダムならびに圧力588Pa未満の導水路、サージタンクおよび放水路の工事、維持および運用。

── 日本の原風景のひとつである水車も小水力発電のひとつですし、疎水の横に建てられた田園の景観に溶け込む蔵造りの外観が特徴の小規模発電所も、地方に行くと目にすることがあります。一方の 都市部でも、すでに下水処理場で小水力発電設備が稼働するなど、私たちの身近なシーンで水力を活用した電力づくりがおこなわれています。

今回ご紹介した通り、130年以上もの歴史をもつ小規模水力発電がいま新たに見直され、さまざまな方面で期待されています。未来的の自然エネルギーの普及に期待するとともに、環境問題で大きな課題を突きつけられている日本にとって、小水力発電がなんらかの解決策の緒（いとぐち）となるか否かにも、大いに期待したいものです。

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