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ヒトも含む生物の間接の摩擦係数μは、非常に低いし、それを内部的に保つ仕組みがあります。その仕組みの応用の研究、開発例です。
河川用小水力発電:滑らか回転、水汚さず自然に優しい ヒト関節を応用、ＮＰＯと熊本大が開発−−近江八幡 ／滋賀毎日新聞 2013年03月30日 地方版
発電用水車の抵抗を減らすために、ヒトの関節の軟骨の仕組みを応用した河川用小水力発電システムを、クリーンエネルギーの開発を目指す近江八幡市のＮＰＯ法人「アスクネイチャー・ジャパン」と熊本大が共同開発。２８日、近江八幡市十王町の日野川で公開試験を行った。軸受けの潤滑剤に油を使わないため、水を汚さず自然にも優しいという。【斎藤和夫】
川の水流で発電するには効率よく水車を回す必要があるが、これまでは回転軸に潤滑油を使うため川が汚染される恐れがあった。そこで、人工関節などを研究する熊本大大学院自然科学研究科の中西義孝教授は、人間の関節の軟骨と同様の仕組みを軸受けに使い、低摩擦、高効率のベアリング（軸受け）装置「Ｂｉｏ−Ｓｔａｒ（バイオスター）」を開発した。生物の仕組みを工業部品に応用する技術を「バイオミメティクス（生物模倣）」といい、近年医学や材料工学などの分野で注目されている。
中西教授によると、ヒトの関節の軟骨には無数の小さな穴があり、体が動いて摩擦が生じると潤滑液が出て滑りが良くなる。装置はこれをまね、水車の軸受け部分に多孔質の樹脂を使用、摩擦が生じると潤滑液が出て抵抗を減らす仕掛け。
この日は、装置を搭載した小舟（長さ・幅１・２メートル、重さ約２０キロ）を日野川に浮かべ、約１時間実験。小舟の両側に設置した水車は水流を受けて軽快に回り、約３０ワットの発電に成功した。中西教授によると発電効率は従来の５００〜１０００倍といい、小舟内への浸水もなかった。
中西教授は「このシステムは非常に小型で軽量。複数を連結すれば必要に応じた発電ができ、取り外しも簡単。将来の再生可能エネルギーのあるべき姿となるのでは」と話し、企業などに活用を呼び掛けたいとしている。
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小水力発電
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コメント（4）
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滋賀県米原市伊吹の棚田で開始された小水力発電の動画です。
2013年3月21日 正式に発電開始、落差約8m、流量0.008m3/s
出力178Wで、照明と電柵の電源になっているそうです。 発電機は、ストリームエンジンです。
関西広域小水力利用推進協議会からの情報です。
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本日、関西広域小水力利用推進協議会の学習会に参加してきました。
京都、鴨川上流の砂防ダムにて小水力発電が出来ないか可能性を検討する学習会で、その内容自体は、始まったばかりなので、詳しくは述べませんが、地元の方々を始め、沢山の人が参加され、熱心に議論が行われました。
この記事の本題で、地元の人にもあまり知られておらず当方も知らなかった内容で、鴨川上流の山間部に、既に小水力発電が古くからあり、今も稼働しています。
以下、発電所の諸元、場所、模式図を公開情報より示します。
明治41年(1908年）に洛北水力電気が建設し、その後各電力会社を経て今は関西電力が、継承しています。
京都洛北発電所
発電所の総出力は４５０KW、取水口、水路は複数有、それを以下の写真の様に、ひとつの発電所建屋で発電しており、明治の先人の設計は、非常に優れていると言えるでしょう。発電所へは２つの水路があり、落差は４７ｍです。
第１水路の取水口も見てきました。以下鴨川上流の取水口です。水路は、長く、発電所までは、直線距離でも約１．３ｋｍもあります。
典型的な水路式の発電方式で、取水口からの水路を長くする事により、落差を稼いでいます。
水路は、鴨川沿いを蛇行しながら設置されていて、途中で、鴨川を以下の様な鉄管で、渡しているところもあります。
各所で、小水力発電所の可能性を探る上で、先人の造った小水力発電所を見る事は非常に重要です。
以上
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茨木製作所が開発中の落差不要の新しい水力発電システムです。
小水力発電より小型のイメージで軽水力発電機「Cappa」と名付けられています。
川や水路の自然な水流で発電する新しい水力発電「Cappa」[2012/12/13]
茨城製作所は、川や水路の自然な水流から発電する水力発電装置「Cappa」を開発しました。
この装置は、従来の水力発電のような落差を利用せずに、水流エネルギーを倍増させて回収できる新技術で効率よく発電します。従来のような土木工事が不要で、川や水路に置いて固定するだけで簡単に設置可能です。
"ディフューザーという特殊な筐体を用いることで、エネルギーを取り出す羽の部分で水流の速度が増速されるという特殊な技術を用いています。そのエネルギーで羽を回して発電機で電気に変えて、その発電した電気を制御装置とバッテリーで、家庭で使えるような50/60Hzの商用周波数の100Vの交流電流で取れるシステムにしています。"
"流速2.0m/sの水流だと、250Whの電力量を取る事ができます。制御などの損失を考慮すると、これを5台並べて約1kW取れますので、非常用電源などとして用いることができます。"
Cappaは、24時間天気に左右されないため、稼働率はほぼ100パーセントです。また、使用後のマシンは100パーセントリサイクル可能です。
"基本は地産地消のエネルギーとして売電は考えていません。充電ステーションのように蓄電して、急速充電でなければ電気自動車にも対応できますし、あとはイルミネーションなど観光資源として地域活性化に用いて頂きたいです。"
"今、最終開発と実証試験を行ってまして、2013年春くらいからの発売を検討しています。川の水深と幅と流速によって、羽の径が変わって来て、羽をより大きくした方がパワーが取り出せるので、具体的には河川ごとに取れる出力を調べて、お客様の要望する出力に合った組み合わせを提案したいと思っています。この250Wモデルだと軽自動車くらいの価格をイメージしていただければと思います。"
以下、茨木製作所の「Cappa」の詳細内容です。
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以下の駒ケ根の小水力発電が稼働しました。
毎秒０・１立方メートルの流量で水車を回して出力５・５キロワットを発電する。総事業費は約１０００万円。年間約１８０万円の売電
小水力発電では、安定して運営するには１００ＫＷ以上の規模が必要と言われているので、維持管理を含めて、利益が出るか確認したい案件です。
駒ケ根の農業排水路で小水力発電
駒ケ根市内の企業経営者ら有志10人で10月に設立した駒ケ根自然エネルギー（窪田雅則社長）は、同市赤穂の太田切川右岸の農業用排水路に小水力発電機を設置し、17日、通電式を行った。再生可能エネルギーの固定価格買い取り制度を利用し、20日から中部電力に売電する。民間事業者が電力会社へ売電できる再生可能エネルギー発電設備認定を経済産業省から受けたのは、県内で初めて。自然エネルギー促進と河川敷周辺の観光公園化構想が相乗効果となって実現した。 太田切川から取水して、農業用に使った後の水を再び同河川へ戻す排水路を利用したため、水利権申請は必要なかった。駒ケ根土地改良区が土地を所有し、北の原維持管理組合が管理しており、両団体の許可を得て設置した。 高低差15メートルの水路に、長さ45メートルの導水管（直径25センチ）を設置。毎秒０・１立方メートルの流量で水車を回して出力５・５キロワットを発電する。総事業費は約１０００万円。年間約１８０万円の売電することで、６〜７年で採算が取れる試算という。市は、小水力発電開発補助事業の第１号として事前調査、設置工事を合わせて94万６０００円を補助する。 河川敷周辺については、土地改良区などを中心に太田切川環境景観整備準備委員会が２０１０年に発足し、自然に特化した総合観光公園として活用しようと研究していた。 関係者約20人が出席した通電式で、窪田社長（59）は「小水力発電の先駆者としてノウハウや実績を提供していくとともに、発電所、地域に大勢の人が訪れ、自然豊かな魅力ある場所になる努力もしていきたい」とあいさつし、地域活性化の役割を強調した。 |
