1 浄土寺川ダム管理用小水力発電の可能性について（調査報告） About

浄土寺川ダム管理用小水力発電の可能性について（調査報告）
About the examination of the possibility of electricity for the jyoudoji river dam management
久保 光
赤沢一夫＊
竹内茂夫＊＊
要旨
最近の地球温暖化等、環境問題への関心が高まる中で、CO２排出量の少ない自然エネルギーの活用が注目され
ている。また、最近小水力発電用に安価な発電設備が開発された。そこで、福井県が勝山市で建設を進めている
浄土寺川ダムの管理用小水力発電について妥当性を検討した。その結果、現在の社会情勢では、経済性が優先さ
れることから、小水力発電設備の設置は難しい。しかしながら、経済性だけでなく CO２削減など、環境への負荷
も考慮して妥当性を評価する手法を考えることが課題である。
キーワード：水力、CO２削減
１．はじめに
最近の地球温暖化等、環境問題への関心が高まる
型 式
重力式コンクリートダム
提 高
72ｍ
中で CO２排出量の少ない自然エネルギーの活用が注
提頂長
233m
目されている。そこで、福井県が勝山市で建設を進
提体積
260,000m3
めている浄土寺川ダムの管理用小水力発電について
越流部標高
経済性の観点から妥当性を検討した結果および小水
非越流部標高 EL364.0m
力発電のメリットについて報告する。
基礎岩盤標高 EL291.0m
EL359.5m
貯水池諸元
２．浄土寺川ダムの概要
流域面積
7.7km2
２．１ ダムの目的
湛水面積
0.1km2
総貯水容量
○洪水調節
ダム地点の計画高水流量 100ｍ３/s のうち、
2,160,000m3
有効貯水容量 1,880,000m3
70ｍ３/s の洪水調節を行うことにより、ダム上
堆砂容量
流域の開発による流出増を含めて浄土寺川沿川
設計洪水位
地域の水害を防除する。
サーチャージ水位 EL359.5m
○流水の正常な機能の維持
280,000m3
EL362.0m
常時満水位
EL355.5m
最低水位
EL327.5m
既得用水の補給を行うと共に、勝山市の流雪
３．小水力発電設備
用水の取水を可能とする等、流水の正常な機能
放流設備からは、水道用水、正常流量を常時放流
の維持と増進を図る。
（放流量 0.15～0.4m３）している状態である。そこ
○水道用水
で最近小水力発電用に開発された安価な発電設備を
設置する計画とした。設備規模の選定のため、放流
勝山市に対し水道用水として新たに
別（常時放流量 0.15～0.4m３の範囲で 0.05m３/s ピ
2,900m3/日の取水を可能とする。
ッチ）に設備費用と年間発生電力量を整理した結果
を表－１に示す。
２．２ ダム及び貯水池諸元
ダム諸元
４．発電所の経済性評価
＊
元福井県土木部河川課
建設省河川砂防技術基準（案）同解説 2) およびダ
＊＊
元福井県浄土寺川ダム建設事務所
ム管理用発電設備計画の手引き
1
1)
によると、管理用
発電所の設置は、妥当投資額が管理用小水力発電設
備費用を上回っていることが前提となる。
表－１　放流量別の妥当投資額と評価
項　目
①
単位：円
放流量（m3/s）
0.15
0.20
φ300
φ300
0.30
φ400
0.35
φ400
0.40
水車口径
mm *1
水車発電機
円
17,500,000
21,000,000
24,500,000
28,000,000
31,500,000
35,000,000
発電機盤
円
8,500,000
8,500,000
8,500,000
9,200,000
9,200,000
9,200,000
入口弁
円
1,500,000
1,800,000
2,100,000
2,400,000
2,700,000
3,000,000
配管材料
円
1,600,000
1,920,000
2,240,000
2,560,000
2,880,000
3,200,000
据付工事費
円 機器費の35％
10,185,000
11,627,000
13,069,000
14,756,000
16,198,000
17,640,000
諸経費
円 工事費の15％
5,892,750
6,727,050
7,561,350
8,537,400
9,371,700
10,206,000
送電建設費
円
15,500,000
15,500,000
15,500,000
15,500,000
15,500,000
15,500,000
円 *2
60,677,750
67,074,050
73,470,350
80,953,400
87,349,700
93,746,000
設備費用の合計
φ250
0.25
φ400
② 出力
kw
43
58
72
87
101
116
③ 年間発生電力量
kwh
372,000
492,840
598,080
705,240
782,280
824,760
2,400,000
2,400,000
2,400,000
2,400,000
2,400,000
2,400,000
636,000
998,520
1,314,240
1,635,720
1,866,840
1,994,280
④ 年間買電料金節減額
円 既設ダム平均
⑤ 年間売電収入
円 =3円/kw *3
⑥ 年効用
円 =④+⑤
3,036,000
3,398,520
3,714,240
4,035,720
4,266,840
4,394,280
⑦ 年間修繕費
円 *4
950,000
950,000
950,000
1,100,000
1,100,000
1,100,000
⑧ 減価償却費
*5
1,365,200
1,509,200
1,653,100
1,821,500
1,965,400
2,109,300
円 =⑦+⑧
2,315,200
2,459,200
2,603,100
2,921,500
3,065,400
3,209,300
720,800
939,320
1,111,140
1,114,220
1,201,440
1,184,980
9,365,000
12,204,000
14,436,000
14,476,000
15,609,000
15,395,000
⑨ 年経費
⑩ 年効用－年経費
⑪ 妥当投資額
*6
⑫ 妥当投資額－設備費用
-51,312,750 -54,870,050 -59,034,350 -66,477,400 -71,740,700 -78,351,000
評価
1
2
3
4
5
6
163
136
123
115
112
114
評価
6
5
4
3
1
2
総合評価
6
5
4
3
1
2
発生電力量当たり建設単価 円/kwh =①/③
＊１ 落差はすべて 41.5ｍ（＝洪水期制限水位(344.5)-放流口標高(303.0)）として計算。
＊２ 見積もりによる。
＊３ 聞き取り調査による。
＊４ 見積もりによる。
＊５ 減価償却費＝設備費×負担率（50％）×0.9／償還年（20 年）
＊６ 下式による。
年効用－年経費
妥当投資額＝
資本還元率×（１＋0.4×建設中平均利率×工期（年））
資本還元率＝
資本還元率＝
0.07425
ｉ（１＋ｉ） ｎ
ｎ
（１＋ｉ） －１
×　{1-
ここに ｉ： 利子率＝
（１＋ｉ） ｎ
}
0.0458
ｎ： 水車の耐用年数＝
（１＋ｉ） ｎ ＝
0.1
20
2.4489
a1:アロケ率（河川）
工　期　＝ 2.0年 （工場製作＋現地据付）
a2:アロケ率（特定かんがい）
利子率　＝ a1×0.045＋a2×0.055＋a3×0.070＋a4×0.065
a3:アロケ率（上水道）
＝ 0.0458
a4:アロケ率（工業用水道）
2
0.968
0
0.032
0
を考慮して、見積もりを採用した。
４．１ 設備費用
設備費用には、機器費（水車発電機、発電機盤、
４．８ 減価償却費
入口弁、配管材料）
、据付費、諸経費、送電建設費を
ダム管理用発電事業費の地元負担について、総合
含む。
耐用年数を 20 年、残存価格率を 10％として定額償
却額を計上する。減価償却費は以下の式で求められ
４．２ 出力
出力は以下の式で求められる。
る。
Ｐ＝9.8×Ｑ×Ｈ×ηｔ×ηｇ
減価償却費＝設備費×負担率（50％）×0.9／償還
ここに、Ｑ：水量(m3/s)
年（20 年）
Ｈ：有効落差(m)
４．９ 妥当投資額
ηｔ：水車効率(80%)
ダム管理用水力発電設備の妥当投資額の算出方法
ηｇ：発電機効率(90%)
は、複利年金現価方式による資本還元方式が採用さ
れ、表－1 下の計算式で求められる。
４．３ 年間発生電力量
年間発生電力量は、以下の式で求められる。
５．経済性の検討結果
年間発生電力量＝出力×24ｈ×365 日×稼働率
５．１ 建設単価による評価
ダム管理用水力発電設備の経済評価は、一般的に
稼働率：水車の稼働率は年間流量発生比率より算出
（過去 32 年間の水資料より）
建設単価法が用いられる。発生電力量当たり建設単
価は、120～160 円／kwh が多い。一応の目安とし
ての建設単価は、160 円／kwh 以下が望ましいと考
４．４ 年間買電料金節減額
えられる。1) 表－１から放流量 0.15 m3/s の場合以
年間買電料金節減額は県内既存ダム(笹生川、広野、
龍ヶ鼻、永平寺)の平均年間電気料金とした。
外は妥当性が認められるといえる。
４．５ 年間売電収入
５．２ 妥当投資額による評価
年間売電収入は、年間発生電力量から既存ダムの
表－１から妥当投資額が管理用小水力発電の設置
平均年間電気料金2,400,000円を1kw当たり電気料
費用を大幅に下回っていることから、残念ながら現
金15 円で割ったもの
（160,000kwh）
を差し引いて、
段階では、小水力発電設備を設置することは、妥当
売電価格 3 円/kw（聞き取り調査）を掛けて算出し
でないと考えられる。また、買電しない場合のケー
た。
スも検討したが、妥当投資額が管理用小水力発電の
設置費用を下回った。
４．６ 年効用
年効用は、余剰電力の売電収入、管理用電力を自
６．小水力発電によるメリット
家消費することによる買電料金節減額の合計である。
表－１の総合評価において最も良かった放流量
0.35m3/s の場合、年間発生電力量は 782,280kwh であ
４．７ 年間修繕費
り、これは火力発電所（0.23l／kwh）3) で年間使用す
年間修繕費は、以下の式で求められる。
る重油のドラム缶の 180 本に相当し、これから排出
修繕費＝最大出力×1,182×2.7
される CO２を軽減できる。
（CO２削減量は 782,280 kwh
（円） （ｋＷ）
×0.7308kg／kwh 4）：石油火力＝571,690kg／年）
（円／ｋＷ）
ここでは、この式で求めた修繕費より、メーカー
また、仮に放流量 0.15m3/s で 43kw の出力の場合
の見積もりの方が高くなるため、将来の維持管理費
の 20 年間に必要な経費を算出してみる。すると、建
3
設費は 60,677,750 円である。しかし、送電建設費は
4)ライフサイクル CO2 排出量による発電技術の評価,（財）電力中央
この程度の発電機であれば、元々浄土寺川ダムに送
研究所
電される容量で兼ねられることも考えられる。
その場合の建設費は 60,677,750 円－15,500,000
円（送電建設費）＝45,177,750 円となる。修繕費は
年間 950,000 円（見積もり）であるが、見積もりの
0.8 掛けとして 20 年間の修繕費を算出すると
950,000 円×0.8×20 年＝15,200,000 円となり、20
年間に必要な経費は 45,177,750 円＋15,200,000 円
＝60,377,750（20 年）となる。
一方、20 年間に必要な経費は、3,036,000 円×20
年＝60,720,000 円（20 年）となる。
よって、20 年間に必要な経費から、20 年間の効用
を差し引くと約 34 万円の黒字となる。
すなわち、経済性の検討結果で示した妥当投資額
による評価ではなく、採算性（20 年間に必要な経費
－20 年間の効用）から考えると妥当性があると考え
ることもできる。
７．終わりに
小水力発電は CO２を発生しない純国産のエネル
ギーで環境負荷の少ないクリーン性を有しているこ
とから積極的に取り組むべきである。しかし、現在
の社会情勢では、経済性が優先されることから、小
水力発電設備の設置は難しい。しかしながら、日本
は京都議定書（COP3）によって 2008～2012 年間
でCO２を1990年レベルまで削減することを達成しな
ければならないことや、エネルギー危機問題を考慮
すれば実施が必要となることも十分予想される。
このような社会情勢の中で、経済性だけでなく CO
削減など、環境への負荷も考慮して妥当性を評価
２
する手法を考えることや、小水力発電に対する助成
制度の整備が課題である。今回検討した小水力発電
設備は直接放流管につなぐ方式なので、ダム完成後
にも設置可能なことから、社会情勢に応じて設置を
考えていくべきである。
参考文献
1)ダム管理用発電の手引き P110～120
2)建設省河川砂防技術基準（案）同解説 計画編 P138～139
3)岩手県鷹生ダム管理用発電計画,2001
4