電気の施設訪問レポート vol.15
「沖縄やんばる海水揚水発電所」を訪問しました
2014年5月1日掲載
2014年2月、パワーアカデミー事務局は、沖縄県北部の国頭村(くにがみそん)にある、J-POWER(電源開発株式会社)の「沖縄やんばる海水揚水発電所」を訪問しました。沖縄やんばる海水揚水発電所は、世界初の海水を使用した揚水発電所です。本レポートでは、海水揚水発電所の仕組みや特徴、意義、そして主な施設についてご紹介します。
電源は海の水!世界初の海水揚水発電所
海水揚水発電所のご紹介の前に、まずは揚水発電所についてご説明します。揚水式発電は、発電所の上部と下部に大きな調整池をつくり、電力供給に余裕のある夜間帯に下部調整池から上部調整池に水をくみ上げ、昼間帯にその水を利用して発電します。これにより、電気を水の位置エネルギーとして蓄えることが可能で、電力需要のピークに合わせて発電するピーク電源として電力系統を安定的に保つことに役立っています。この下部調整池として海を利用したのが、海水揚水発電所というわけです。日本の電力需要は昼夜の差が大きく、揚水発電などによる負荷平準化が必要となります。
※揚水発電については、電気の施設訪問レポート vol.9「九州電力・小丸川発電所を訪問しました」をご覧ください。
海水揚水発電所のメリットと建設の背景
では"海水"の揚水発電にすると、一体どのようなメリットがあるのでしょうか。以下2つが主に挙げられます。
- 1.通常の揚水発電所と違って、下部調整池が必要ないので、建設費が削減できます。さらに無尽蔵な海水を使うので、上部調整池の容量さえ確保できれば大容量の発電が期待されます。
- 2.海岸に位置しますので、大規模な電力需要地や火力・原子力発電所などのベース電源(常にほぼ一定の出力で運転を行う電源)の近隣に建設が可能です。そのため、送電線コスト、ロス、安定度など電力系統の運用上、有利です。
これらに加えて、日本は四方を海に囲まれ、海面との高低差が大きく海岸線の地形が険しいところが多いため、海水揚水発電に有利な面があります。このような背景のもと、当時の通商産業省(現・経済産業省)がJ-POWERに、その実施を委託して世界初の海水揚水発電実証試験プロジェクトがスタートしました。
海水揚水発電所の課題と取り組み
J-POWERは委託を受けて1991年より建設工事を開始し、1999年に建設完了後、5年間の実証試験運転を行いました。実証試験では、海水を使用することによる課題に対して、さまざまな取り組みを実施しています。主な課題と取り組みを以下にまとめてみました。
課題1
上部調整池から地盤への海水浸透が懸念されます。また、地下水へ海水が混入する恐れがあります。
→上部調整池は、周辺地盤への海水の漏洩を防止するため、水密性はもちろんのこと、厳しい気象条件にも耐えられる丈夫なゴムシートで表面を覆いました。また、ゴムシートの下には保護マットがしかれています。さらに万が一、海水が漏れても、漏洩を速やかに検知するとともに漏洩した海水をポンプにて調整池に戻し、周辺地盤への漏洩を防止する仕組みとなっています。
課題2
海生生物が水路、水車などに付着して発電運転や揚水運転に影響がある恐れがあります。また、海水に接するため金属材料の腐食が懸念されます。
→海の水を通す水圧管路のうち直線部300mについては、海水による腐食に強く、海水生物の付着防止対策として、世界ではじめて強化プラスチック(FRP※Fiberglass Reinforced Plastic Pipes)を採用しています。また、曲管部は電気防食を施した鋼管となっています。
課題3
高波浪時における安定した取水・放水の確保が必要となります。
→安定した取放水の確保と放水口の安全のため、消波ブロックで保護する構造を採用しています。この消波ブロック(900個)は、発電時の放流水の流速を減速し海洋環境への影響を低減する効果があります。
課題4
上部調整池内の海水飛散による周辺植生、生物など生態系への影響や海水利用に伴う放水口付近に生息するサンゴなど海生生物への影響も懸念されます。
→建設に先立ち、サンゴ、土壌動物、水生生物、鳥類、両生類、爬虫類動物、水質・騒音・振動、地下水など様々な項目で、環境調査および環境影響評価を実施し、自然環境に与える影響もできるだけ少なくする取り組みを行いました。また周辺の景観に配慮するため、水圧管路、発電所、放水路は、すべて地下式となるようにレイアウトされています。
国による実証試験が2003年度末に終了した後は、J-POWERが国より設備を引継ぎ、運転・保守を行っています。
発電所の概要と意義
それでは、沖縄やんばる海水揚水発電所の概要についてご紹介しましょう。上部調整池と海面との有効落差136mおよび使用水量26m3/sにより、最大出力3万キロワットの発電を行います。上部調整池には約56万m3の海水をためることができます。これは、3万キロワットで発電した場合、1万世帯の電気を6時間供給できる数字です。尚、運転は、うるま市にある石川石炭火力発電所から遠隔制御にて行っています。
電力系統における意義としては、電力ピーク時の使用はもちろんですが、「火力発電所の余剰電力を有効に使う」という役割も持ちます。6時間で3万キロワットの電力をつくるのに必要な海水を上部調整池に汲み上げるためには8時間(3万3000キロワット)を必要とします。海水をくみ上げる時には、火力発電所から電力が供給されるため、3000キロワットがムダになると一見、思われます。しかし、火力発電所はできるだけ効率の良い運転範囲で運転するため、火力発電所の発電電力より消費電力が小さくなった場合などに発生する余剰電力を揚水発電所に使用することで電力を貯めることができ、ムダの少ないエネルギー供給を実現しているのです。
また、沖縄やんばる海水揚水発電所は可変速揚水発電システムを採用しており、一定速度の揚水発電所は発電運転時のみ周波数調整運転が可能でしたが、可変速揚水発電システムではポンプの回転速度を変化させることにより、揚水運転時にも周波数調整運転が可能となり、電力系統の周波数調整に貢献することができます。
当日、ご案内いただいた施設をご紹介します。
地下一階へ
はじめは、地下1階をご案内いただきました。地下1階は、上部調整池より147m下(地上建物管理棟のある地上より132m、海面よりマイナス15m)にあります。東京タワーの第一展望台とほぼ同じ長さを降りていきます。地下発電所は、幅16m、高さ32m、長さ40mの地下空間に設置されています。
ポンプ水車発電機
写真左の青い部分の下にポンプ水車および発電電動機があります。取材させていただいた日は、ポンプ水車や発電電動機の分解、組み立て等に使用する天井クレーンの点検中でした。発電電動機に直結されたポンプ水車ランナは直径2.3m、海水中での使用に耐えられる改良型オーステナイト系ステンレス鋼を使用しています。特徴は、可変速揚水発電システムであること。回転速度を1分間に約450±23回転の間で自由に変えることができ、最大で3万キロワット、最小で9,800キロワットの電気をつくることができます。
放水路連絡トンネル
続いて、放水口を目指してトンネルを通っていきます。トンネルは長さ約200mで海に向かってやや上り勾配があり、歩くのが一苦労です。トンネル内は鍾乳石がつららのように天井から垂れており、地面には地下水が流れていました。
放水口
トンネルを出るとまわりは防波堤に囲まれていました(写真左)。防波堤を超えると、今度は海の中で消波ブロックがぐるっと放水口を取り囲んでいます(写真右)。放水口スクリーンにも耐海水腐食対策として、FRPが使われています。揚水運転時には、この放水口から海水を取り入れ、地下発電所のポンプ水車で標高約150mの上部調整池に海水をくみ上げます。消波ブロックには、波消しブロックには、発電放流時の流水を和らげる効果と、揚水運転時には波の影響を小さくする効果があります。
上部調整池
最後に上部調整池へご案内いただきました。周辺は木々が茂った美しい公園となっており、海岸から約600m、標高約150mのところにあります。上から見ると八角形となっており、深さ25m、幅252m、広さ4万6000m2で東京ドームがすっぽり入る大きさです。その有効貯水容量は、56万4000m3となっています。
編集後記
"やんばる"は絶滅の恐れがある動植物が数多く生息して生物学上、貴重な地域と呼ばれています。その美しい自然と共生した佇まいが印象的でした。那覇から沖縄北部へ車で約2.5時間かかり、なかなか行ける場所ではありませんが、ぜひ多くの方に世界でも珍しい海水揚水発電所をご覧いただきたいと思いました。尚、見学の際は直接、沖縄やんばる海水揚水発電所又は、石川石炭火力発電所にお問い合わせください。
バックナンバー一覧
電気の施設訪問レポート vol.312023年11月掲載
- 「来間島マイクログリッド実証設備」を訪問しました
- 2023年9月、パワーアカデミー事務局は、沖縄県の「来間島マイクログリッド実証設備」を訪問しました。来間島マイクログリッド実証設備は、沖縄電力株式会社(以下沖縄電力)、株式会社ネクステムズ(以下ネクス…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.302023年3月掲載
- JERAトヨタ自動車「大容量スイープ蓄電システム」を訪問しました
- 2023年2月、パワーアカデミー事務局は、JERA四日市火力発電所構内(三重県)に設置された、「大容量スイープ蓄電システム」を訪問しました。株式会社JERA(以下JERA)とトヨタ自動車株式会社(以下…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.292022年3月掲載
- 「Jファーム スマートアグリプラント」をご紹介します
- 今回の電気の施設訪問レポートはエネルギー分野へと展開し、エネルギーを上手く活用した施設のご紹介です。最先端のスマートアグリシステムを活用した太陽型植物工場が、北海道で高糖度ミニトマトなどの栽培に大きな…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.282021年3月掲載
- 「大規模CO2分離回収実証設備」をご紹介します
- 福岡県の最南端に位置する大牟田市。広大な干潟の有明海に面し、かつては炭坑の町としても知られていた同市が、今、エネルギーや環境問題の関係者から熱い視線を浴びています。注目の的となっているのは、バイオマス…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.272020年9月掲載
- 「東北電力奥会津水力館 みお里 MIORI®」をご紹介します
- 2020年7月9日、福島県大沼郡金山町に「東北電力奥会津水力館 みお里 MIORI®」がオープンしました。東北電力としては初めての本格的な水力発電のPR施設となります。パワーアカデミー事務局で…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.262020年3月掲載
- 「沖縄県海洋温度差発電実証試験設備」を訪問しました
- 2019年12月、パワーアカデミー事務局は、沖縄県・久米島町にある「沖縄県海洋温度差発電実証試験設備」を訪問しました。同施設は、太陽からの熱で温められた表層水と深海の冷たい海洋深層水(深層水)との温度…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.252019年9月掲載
- 竹のバイオマス熱電併給事業施設を訪問しました
- 2019年6月、パワーアカデミー事務局は、熊本県南関町(なんかんまち)にあるバンブーエナジー株式会社のバイオマス熱電併給事業施設を訪問しました。同施設は、竹をバイオマス原料として活用するという困難なテ…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.242019年2月掲載
- 「山川発電所/山川バイナリー発電所」を訪問しました
- 2018年12月、パワーアカデミー事務局は、指宿市山川地区にある地熱発電所、九州電力「山川(やまがわ)発電所」および九電みらいエナジー「山川バイナリー発電所」を訪問しました。山川バイナリー発電所は、山…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.232018年8月掲載
- 関西電力「蹴上発電所」を訪問しました
- 2018年6月、パワーアカデミー事務局は、京都市左京区にある関西電力・蹴上(けあげ)発電所を訪問しました。蹴上発電所は、日本ではじめての事業用水力発電所として京都の近代化に大きく貢献、現在でも現役の発…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.222018年1月掲載
- 「新島プロジェクト事業」を訪問しました
- 2017年12月、パワーアカデミー事務局は、東京都新島村を訪問しました。新島村では、再生可能エネルギーを最大限受け入れ可能な電力系統システムの構築を目指した実証試験「電力系統出力変動対応技術研究開発事…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.212017年8月掲載
- 「圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)実証設備」を訪問しました
- 今回、パワーアカデミー事務局は、静岡県賀茂郡河津町にある圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES:Compressed Air Energy Storage)システムの実証試験設備を訪問しました。…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.202016年11月掲載
- 三菱電機「中低圧直流配電システム実証棟」を訪問しました
- 2016年9月、パワーアカデミー事務局は、香川県丸亀市にある三菱電機株式会社の受配電システム製作所「中低圧直流配電システム実証棟」を訪問しました。…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.192016年7月掲載
- 「柏の葉スマートシティ」を訪問しました
- 2016年3月、パワーアカデミー事務局は「柏の葉スマートシティ」を訪問しました。柏の葉スマートシティは、内閣府の地域活性化総合特区に指定されており、国家的事業として取り組んでいる、…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.182015年10月掲載
- 東北電力「新仙台火力発電所」を訪問しました
- 2015年10月、パワーアカデミー事務局は東北電力の新仙台火力発電所(仙台市宮城野区)を訪問しました。仙台市の一番東にある仙台港に位置する新仙台火力発電所は、…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.172015年1月掲載
- 中部電力「南福光連系所」を訪問しました
- 2014年11月、パワーアカデミー事務局は中部電力と北陸電力の電力系統を連系している南福光連系所(富山県南砺市※とやまけんなんとし)を訪問しました。南福光連系所……>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.162014年9月掲載
- 東京電力「常陸那珂火力発電所」を訪問しました
- 2014年7月、パワーアカデミー事務局は東京電力の常陸那珂(ひたちなか)火力発電所(茨城県那珂郡東海村)を訪問しました。緑豊かな自然と太平洋の大海原が広がる常……>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.152014年5月掲載
- 「沖縄やんばる海水揚水発電所」を訪問しました
- 2014年2月、パワーアカデミー事務局は、沖縄県北部の国頭村(くにがみそん)にある、J-POWER(電源開発株式会社)の「沖縄やんばる海水揚水発電所」を訪問しました。沖縄やんばる海水揚水発電所は、世界…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.142013年11月掲載
- 「神之池バイオマス発電所」を訪問しました
- 2013年9月、パワーアカデミー事務局は、茨城県神栖市にある、国内最大級の木質バイオマス専焼発電所「神之池バイオマス発電所」を訪問しました。これは、9月18日(水)に行われた第2回GPAN(パワーアカ…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.132013年10月掲載
- 「浮島太陽光発電所」を訪問しました
- 2013年8月、パワーアカデミー事務局は、神奈川県川崎市にある「浮島太陽光発電所」を訪問しました。浮島太陽光発電所は、川崎市と東京電力株式会社の共同事業として、川崎市の臨海部に建設した大規模太陽光発電…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.122013年7月掲載
- 電気の歴史につながる九州電力・黒川第一発電所を訪問しました
- 2013年4月、パワーアカデミー事務局は、熊本県南阿蘇村にある九州電力の黒川第一発電所を訪問しました。黒川第一発電所は、約100年前の大正3年(1914)につくられた歴史ある水力発電所で、現在も現役で…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.112013年2月掲載
- 新出雲ウインドファームを訪問しました
- 2012年11月、パワーアカデミー事務局は、島根県出雲市にある株式会社新出雲ウインドファームを訪問しました。同社は、2009年4月に営業運転を開始した、日本最大規模の集合型風力発電施設「新出雲風力発電…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.102012年10月掲載
- 宮崎ウッドペレットを訪問しました
- 2012年8月、パワーアカデミー事務局は、宮崎県小林市にある宮崎ウッドペレット株式会社を訪問しました。宮崎ウッドペレット株式会社は、未利用となっている国内林地残材などを「木質ペレット」に加工し、バイオ…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.92012年9月掲載
- 九州電力・小丸川発電所を訪問しました
- 2012年8月、パワーアカデミー事務局は、宮崎県児湯郡木城町にある九州電力の小丸川発電所を訪問しました。小丸川発電所は、九州で最大規模の発電出力を誇る揚水式発電所。本レポートでは、小丸川発電所の仕組み…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.82012年5月掲載
- 電源開発・北本連系設備を訪問しました
- 2011年11月、パワーアカデミー事務局は、北海道・本州間電力連系設備(北本連系設備)の函館交直変換所を訪問しました。北本連系設備は、日本初の高電圧直流送電線という技術で、1979年に完成した北海道と…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.72012年4月掲載
- 東北電力・上の岱地熱発電所を訪問しました
- 2011年11月末、パワーアカデミー事務局は、秋田県湯沢市にある東北電力・上の岱地熱発電所を訪問しました。本レポートでは、震災後、注目を集める再生可能エネルギーのひとつ「地熱発電」の仕組みや特徴、そし…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.62012年4月掲載
- 関西電力堺港発電所と堺太陽光発電所を訪問しました
- 2011年10月、パワーアカデミー事務局は、大阪府堺市にある関西電力 堺港発電所と堺太陽光発電所を訪問しました。堺市の臨海部に位置する堺港発電所は、低炭素社会の実現とより低廉な電力の供給に向け、天然ガ…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.52010年9月掲載
- 四国電力「伊方ビジターズハウス」を訪問しました
- 2010年9月、パワーアカデミー事務局は、愛媛県西宇和郡にある「伊方ビジターズハウス」を訪問しました。伊方ビジターズハウスは、四国の約4割の電力をまかなう伊方発電所に隣接するPR施設です。施設は本館・…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.42009年12月掲載
- 中国電力「水島発電所」を訪問しました
- 2009年12月、パワーアカデミー事務局は、岡山県倉敷市にある、中国電力の水島発電所を訪れました。水島発電所は、水島コンビナートの電力をまかなうため、1961年に運転を開始した火力発電所です。発電所の…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.32009年11月掲載
- 中部電力PR展示施設「でんきの科学館」を訪問しました
- 2009年9月、パワーアカデミー事務局は、愛知県名古屋市にある「でんきの科学館」を訪れました。でんきの科学館は、見て、触れて、体験しながら電気の世界を発見できる参加・体験型の科学館。さまざまな角度から…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.22009年11月掲載
- 三居沢電気百年館を訪問しました
- 2009年11月、パワーアカデミー事務局は、仙台市にある「三居沢電気百年館」を訪れました。三居沢電気百年館は、東北の電気誕生から百年目を記念して、1988年に建てられたものです。主に東北地方における電…>>続きを読む
電気の施設訪問レポート vol.12009年8月掲載
- 関西電力「エル・シティ館」を訪問しました
- 2009年8月、パワーアカデミー事務局は、大阪府にある「エル・シティ館」を訪れました。エル・シティ館は、関西電力南港発電所のエル・シティ・ナンコウ内にあるPR施設。子供から大人まで、科学について遊び感…>>続きを読む