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水力発電と魚道

水力発電所は河川を堰き止め、その水を下流にある発電所を通して河川に戻すことから取水地点と放流地点との間は河川が減少し、場合によっては魚類の生息が難しい状況になる。このため取水地点に魚道を設置し、河川に一定量の水を流すとともに魚類の行き来を可能にすることでサケ・マス・アユなどの回遊魚の漁業資源確保を図ってきたが、近年では生態系保全の観点から、回遊魚に限ることなくあらゆる魚と水生生物が対象に含められる傾向にある。

川に棲む生物は、大きな回遊をしない場合でも成長にともなう小規模の生活圏の移動を行っていることが最近分かってきている。例えば、通常の生活域は常時水のある河川であっても繁殖は一時的に水没するヨシ原などで行う魚が多いことや、圃場整備に伴う用排分離が魚類や、湿地・水田(里山)に生息する鳥類の減少・絶滅の原因になっていることなどである。

魚道は、水力発電に取水できる河川の一部を魚道を通して放流することから、使用水量が減少し発電電力量を低下させる要素となるため、放流に必要な流量を最小限に留めたいところである。従って、これまで対象魚を選定し、その生息状況を把握した上で必要な河川の水深を維持する等を考慮した魚道を設計して来ており、階段式、デニール式、バーチカルスロット式などの魚道が使われている。

しかしながら上記の新たな魚道のニーズから、水力発電にもより広い生態系保全を可能とする魚道が求められる。

タテ型壁面魚道
タテ型壁面魚道

また、ダムではその高落差ゆえ、魚を上流に上げるのが困難だが、下る魚を広大な貯水池から魚道の上流部に導くのがそれ以上に困難であるため、設置事例が多くない。

これに対して、最近では「タテ型壁面魚道」が適用されている。これはダムの壁面に設置されて旋回を繰り返す構造のものであるが、従来のらせん式が同一方向に旋回を繰り返すために、下部では流速が加速して魚が遡上しにくい問題があった。これに対して「タテ型壁面魚道」では右旋回と左旋回を繰り返すことにより流速の加速を防ぐことができる。

また、開/閉可能な魚道ゲートを設けて上流河川の状況に応じて流量や水深を調整できるものや、水路そのものを動かして勾配を変化させる可動式魚道も作られている。

また、水車で魚道の確保を図る事例もある。らせん水車は魚の流下は可能であるため、遡上の魚道のみを設ければよい。らせん水車は日本でも1900年~1930年頃まで農業動力用に広く使われていたが、石油動力に置き換わり使われなくなった。

チェコのらせん水車発電所(2015年稼働開始)
チェコのらせん水車発電所
(2015年稼働開始)

しかし1990年頃からドイツで水力発電用として開発が始まり、現在では総合効率75%程度を確保してペルトン水車並みまで仕上がっている。EUの河川、農業用水ではらせん水車の設置可能個所が膨大にあり、またEUの河川では魚保護の規制により、らせん水車しか設置できないこともあり、普及が進んでいる。

日本でもらせん水車の適用が始まり、また水車メーカーも製造を開始している。

【参考文献】

  • ・ウィキペディア「魚道」、EUにおける螺旋水車発電の過去、現在、未来について(Web記事)

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