電力会社に聞いても判らないので・・

Question

ある環境保護団体のコラムで
「日本の場合、水力発電をフル稼働すれば日本国内で必要な電気は全て賄える」
という記事を読みました。

また、その記事では、ダムの側に作った排水用パイプから大量の水を捨ててまで
原子力発電所を稼動させている、とありました。
どこかのダムと、そのパイプの写真が載っていました。

そのことを都内ＴＥＰＣＯのショールームの質問コーナーで係員に質問したら、
「後日資料をお送りします」と言われました。

それから一年経ちます。

という訳で、

「日本の場合、水力発電をフル稼働すれば日本国内で必要な電気は全て賄える」
「ダムの側に作った排水用パイプから大量の水を捨ててまで
原子力発電所を稼動させている」
の真偽の程、詳しく知っている人いたら教えてください。

そのコラムの載っていた雑誌名やライターは憶えていません。

ryon2 · Accepted Answer

結論から言います。とても足りません。
　経済産業省資源エネルギー庁発行の「電気事業便覧」によると、日本全国の水力発電所の設備を合計すると、４,６３２万ｋＷの発電能力があります。（２００１年３月末現在）
　対する需要ですが、東京電力だけでも２００１年７月２４日の１４時にに６，４３０ｋＷの最大需要電力がありました。
　つまり、日本中の水力発電所全て集めても、東京電力のエリアすらまかなうことができません。

uni050 · Answer

再びuni050です。本題とはずいぶんずれていますけれど

＞素人としては核分裂の熱エネルギーを 
＞直接電気エネルギーにすればいいのになあ、 
＞などと思ってしまいます。 

直接ではないのですが・・・

通常の原子炉(ＢＷＲ、ＰＷＲ)よりも炉心を高温にし、それによって水素を製造する高温ガス炉という物が原研で研究されていました(今もしてるかは知らないです)。効率はわからないのですが燃料電池のほうはエネルギー利用効率は８０％を超える(電気＋熱)というのでうまくいけば現行の原子炉よりも高い変換効率を実現できるかも(あくまでかも)しれません。

原子炉はタービンを回すという形をとる以上熱＝電気変換効率は３０％後半から４０％くらい迄ですので(これは火力発電所も同じ。これでも風力や太陽光に比べればずいぶん高い)

このようにすれば送電ロス(数％以下だそうですけど)をなくす事もできます。ただし水素の輸送料はかかりますが。

燃料電池が普及するためには水素の安価かつ大量の製造法が求められるので、案外これが原子力の生き残る道なのかなと考えたりもします(ちょっと悲観的か)。

kenchin · Answer

我ながら、見にくい文章を書いたな....と思っていまし
たけど、「読みやすい」と云っていただいて、非常に
嬉しく、「書いて良かった」と感じております。

で、中にありました以下の文について少し

>Gパン姿で女の子も連れていたのに 
>「非常にメンドウな難しい専門的な人間」に見えちゃっ
>たのかな・・

なんちゅーか、そうではないと思います。
今回のは明らかに怠慢ですわ。

TEPCOの場合はどうか、確信が無いのですが、服装で
お客様を判断したりしないといいますか、どんなお客様
にも「わかりやすく、丁寧に、出来たら全部」お伝えし
たいと、非常に悩んで回答するときがあります。

　※：身構え過ぎなんでしょうけどね。
　　　ただ、どうしても技術屋ってのは「全部のこと
　　　を出来るだけ正確に」って意識が先ず働いて
　　　くるようでして、そこに「お客様にわかりやす
　　　い用語使わなきゃ....」っとなると、これは
　　　相当苦しいことなんです。
　　　（説明の仕事に長年携われば別ですが....。
　　　　そうなると、新しい技術に疎くなって、別の
　　　　面でお客様対応が不味くなりますしね。）

ですから、私も「早くお伝えしなくちゃ....」っとは
肝に銘じているんですが、部下等が出した説明資料なん
てのには、「正確か？わかりやすいか？」って面から
徹底的にチェック（時間がかかります）してました。
ま、恐らくどこの会社も同じとは思いますし、この面に
ついては、ある程度信頼してやってくださいませ。

今回の「１年間お待たせ」ってのは、上の事を割り引い
ても長すぎでして.....。
誠に申し訳ない限りです。

kenchin · Answer

決して非難なんて気持ちはありません。
ただひたすらに「電力として正しい情報をお伝えする
努力が足りていない」ってところに恐縮しながら、これ
を書いております。

　※：結局、この努力の不足はdagakki1さんの場合
　　　（１年放りっぱなし）と同じな訳ですね。

また、何かの資料もしくは誰かの話を元に、そのような
事を記憶されたのだとも推測するのですが、その資料の
訂正の意味を含めて駄文を書かせていただきます。

□
edogawaranpoさんがご理解いただいている事について。

確かに「原子力には保安電源が必要」ということは事実
でして、こいつを喪失すると、最悪は炉心溶融という
シナリオも見えてきます。

　※：実際はそうも単純では無いのですけども、そこ
　　　までテキストだけで説明すると、辛すぎる量に
　　　なりますからご勘弁ください。

□
で、「原子力の保安電源確保のために水力の出力を増減
することがあるか？」といいますと、これは現実的には
発生しないんですね。

　○第一に遠近感を考えてみます。
　　浜手にある原子力の事情で、山にある水力側（恐
　　らく送電系統も別でしょう）の出力増減ってのは
　　ちょっと考えにくいんです。
　　それだけ長い系統なら、間には他の火力発電所等
　　が沢山ぶら下がっている訳でして、わざわざ低コ
　　ストの水力を絞ったりしなくても、火力を絞れば
　　事足りますから。

　○次に「水力の出力を絞る」って事です。
　　簡単に云うと、発電所も運転中には電力を消費し
　　ているのは事実でして、これは、その発電所が
　　送電系統に繋がっていれば、送電系統に充満して
　　いる電気をちょっと拝借して賄います。
　　ところが、水力で出力を絞る（発電系統以外で水を下
　　流に流す）ってのは、要するに
　　　｜その送電系統には電気が充満しすぎているから
　　　｜そのままでは送電線容量の問題等が出るので
　　　｜水を捨てても出力を落とさなくては仕方ない。
　　って状態でして、結局、送電系統には電気が余って
　　いる状態なんですね。
　　で、この時に片方で「保安電源の確保」という
　　「電源が足りない」状態があるとしたら、これは
　　矛盾した状態な訳です。
　　（片方では足りない、他方では余っている）

ですから、ご理解いただいている内容は実は「ほぼ起こ
り得ない」状態なんですね。

　　※：確かに、複雑な送電系統の運用上、一瞬たり
　　　　ともあり得ないとは断言できませんが、常用
　　　　されることは考えられないです。


□
　○原子力が乗っている送電系統の需要が多すぎて
　　電力が不足している。　だから水力を動かす。

　○何らかの理由で、原子力が今までに水力が送ってい
　　た送電系統に入ってきた。
　　そのままでは送電線が過送電（造語ですが）状態
　　になって送電線が溶けちゃう。
　　かといって原子力は負荷追従しにくいし、停止し
　　てしまうと、uni050さんの書かれた様な理由で
　　再起動しにくい（再稼働までに電力需要が急に
　　上がったら、停止している原子力分の不足で停電
　　が発生する）なんて理由から、一時的に水力に
　　しわ寄せが行って、水力が発電停止する。

　　　※：この時にバイパス系統で放流しなくては
　　　　　ならない理由は、他の方のご説明の通り。

□
次に、保安電源（所内電源）の供給方法について。
まずは以下のような送電系統があると考えてください。

　原子力--A--発電所変圧器----B--変電所--C--ご家庭
　火　力--A--発電所変圧器----B----↑
　（"↑"は火力が原子力と同じ変電所に入る意味）

この系統のA～Cのどの部分で事故が起こっても、発電所
の電力を消費してくれるご家庭と発電所は切り離されま
すから、発電量を捌ききれない状況になりまして、発電
所の出力を少なくしつつ、自分で消費する電力は、どこ
からか調達する必要があります。

【例えばCでの事故なら】
　出力については、絞っても良いのですが、変電所から
　別のお客様に電気を振り替えて、振り替え先の送電線
　に乗っていた負荷追従の容易な水力をや、水力の次に
　負荷追従が容易（最悪は、送電先が全くなくても運転
　しておける）火力の負荷を落として捌きます。
　で、重要なのは、「この場合なら、原子力の運転or
　安全な停止に必要な電力、変電所を経由して他の発電
　所から貰うことも可能」ってことですね。

【例えばAやBでの事故なら】
　この場合、発電所は外部の送電系統から全く切り離
　された状態になりますから、先の様に送電先の振り
　替えも不可能ですから、原子力自体も出力を絞る
　事になります。（実際は停止ですが）
　で、重要なのは「送電系統と切り離されているので
　所内で使う電源も外から貰うことができまない」と
　いうことです。
　このため、原子力（に限らず火力もですが）では
　これに必要な最低限の所内発電設備を持っている
　わけです。

ですから、「どんなに無理をしても自前の電力は供給
しなくては行けない」ってのは、真実ではあるんですが
自前では供給できるんですね。

　　※：自前の発電系統の事故は？ってのは、また
　　　　別の話になります。

□
で、ご回答の中にあった「保安電源用」の発電所の
話ですが....。

これまた上の図になるんですが、B点などで送電を切った
場合、これは
　　｜発電所所内単独分の電力しか需要（負荷）が
　　｜ない状態、すなわち「所内単独」と呼ばれる
　　｜状態。
でして、定格出力からこの状態まで出力を急激に変化さ
せると原子炉は停止せざるを得ません。

他方、火力ではこの急激な変化に追従できる可能性は
あるのですが、成功するかどうかは火力発電所の運転
員の腕一つで、必ずしも成功するとは限りません。

　※：それまでガンガン蒸気を出してタービンを
　　　回していたボイラが、急に「蒸気いらねー」と
　　　云われるんで不安定になるんですね。
　　　そうなると、短時間で自動停止回路が働く様な
　　　状況に落ちちゃいますが、そこで腕の良い運転
　　　員は、色々な調整操作を行ってボイラをなだめ
　　　すかしながら低出力に安定させます。

つまり、「大きな火力を横に作っても、急激な負荷の
減少が起きると、火力も倒れちゃう」って事なんです。

で、対策としては
　１．大きな出力の火力を、常に絞って運転する。
　２．小さな火力（原子力の保安電源相当）の火力を
　　　常にフル稼働させておく

の二種類の対策がありますが、
　○１については不経済過ぎて、こんな不経済な状態
　　でないと原子力を動かせないなら、別の意味で
　　お客様に申し訳ない状態でして、これは採用しに
　　くいです。
　○２については東電の発電所構成を見ると、相当する
　　発電所はない様です。
　　また、「この方式を採用しないと安全じゃないだ
　　ろう」って理屈が出てくるかもしれないんですが
　　そこまで小さいものなら、わざわざ原子力の所外
　　に作る必要もなくて、現在のように「所内にその
　　ような非常電源装置を作る」って話にながれる
　　ほうが、原子炉と非常電源装置の間に余分な
　　送電線等が入らない分、故障確率が低くて良い
　　ですよね？

ってことが言えるんですね。

□
まとめますと.....。

原子力（に限らず火力も）種々の装置のために保安
電源が必要だが、それは自分の中で供給できるように
所内に非常用の発電機を持つことが必須。

って事が言えますね。

ちなみに、スリーマイルの場合は配管系統の故障が
発端で、それに操作員のミスなどが加わった結果でして
それ以上の機器故障等が加わっていたら、確かに炉心
溶融なんてシナリオもあり得たでしょうね。

　※：但し、「それ以上の機器故障まで」くる確率は
　　　低いってことです。　確かに、起こり得ないこと
　　　ではありませんから、この面から、そろそろ他の
　　　エネルギー源への転換ってのは納得もできるん
　　　ですけどね。
　　　また、事実として、その当時の操作員ってのは
　　　あとで経緯を見ると、「よくこれで操作員を
　　　やってるな....」って感じでした。
　　　日本のように、終身雇用制で同じ企業の同じ仕事
　　　に一生を尽くす（それだけに誇りと努力が存在
　　　するんですが）って習慣が薄い事が原因なんです
　　　かね.....。

kenchin · Answer

自分自身の文章の稚拙さを、皆さんに上手く補って
いただいたことに感謝しながら再登場いたしました。

　※：皆さん、誠にありがとうございます。

□
皆さんのご指摘は（失礼な書き方ですが）全て正しゅう
（納得できる）ございまして、これらを総合したら、今回
の「本当は電力会社が送らなければならなかった資料」
が出来るんではないかと思うほどです。

□
まず量的問題です。

tenmayさんやshiopochiさんの回答にあります
　　
　　すべての水力発電所が『同時にフル出力』で運転
　　できた時に、これだけの電気を発電できるので
　　あって、現実的にはそんなことは起こらないよ。

という主旨、全くその通りです。

なにせい、発電量の根底には、流れ込んでくる水量が関
わっておりますし、渇水になるとこいつが少なくなりま
すから、とたんに定格出力（フル出力orフルロードと云
ってもいいんですが）が出せなくなります。

□
tenmayさんの発言にありました

　>さて、すべての川の水をせき止めてしまえば、
　　　～　回答者編集　中略　～
　>これを防ぐために、一定量の水を下流に放流して
  >いるわけです。 

これも正に正解でございまして、ある種の発電用ダム
でもこういう（下流の推量確保）のために、常時放流
運用をしているところがあります。

このような水は発電系統を通して放流すると、水が全て
有効に利用できるんですが、そうも行かない事情が色々
（政治的にも技術的にも）とありまして.....。

例えば、川を遡上する魚がいる場合、ダムが出来ること
で遡上が阻害されますから、絶滅を回避するために魚道
を作る場合もありますし、他には、多目的ダムでした
ら、hooさんの書かれた（※）ような事もあります。

　※：小容量の多目的ダムに見られますね。
　　
その他、予想以上の量が流れ込んだ場合や、水力の事故
回避等を図る場合にも、勿論発生します。

　※：何度か大事故を起こしそうになったんですけ
　　　ども、台風や、そこまで行かなくても大雨で
　　　ダム上流の植林された杉が倒れてダムに流入し
　　　発電系統で放流すると発電系統を壊してしまう
　　　かといって放置したらダム自体にダメージが
　　　発生するって場合に、バイパスで緊急放流した
　　　事例もございました。

□
uni050さんの回答も難しい事柄をわかりやすく説明して
くださってます。

私は「原子力は負荷追従性の面で水力より劣りますから
水力側でカバーします。」として割愛したんですが、
正確に言いますと以下のようになります。
（補足ありがとうございました＞uni050さん）

　　uni050さんご説明の理由で、原子力は一旦止める
　　と再稼働に時間がかかりますし、それ以前に急に
　　発電量を上げ下げする事が苦手でして、変化量に
　　制限がある、急激に落とす場合は原子炉自体の停
　　止に至る場合が多い。

□
そしてもう一つ。
確かに、edogawaranpoさんが云われる「原子力には
保安電源が必要」ということは事実でして、こいつを喪失
すると、最悪は炉心溶融に至ります。
ただ、申し訳ないことに電力会社が正しい情報を伝えて
いないようで、少し誤解されている面がある様にも
思えるんですね。

で、これについては別発言で書いておきます。

noname#21649 · Answer

原子力発電では．常に熱が出ているために．必ず冷却しなければなりません。
特に．緊急炉心冷却装置なんて動いたならば．大量の熱があふれますし．停止中でも自然分裂でかなりの熱が生成します。この熱を冷やして除かないと．炉心が融けて．．．．というスリーマイル島の騒ぎになります。というわけで．原子炉が存在する限り．どんな無理をしてても原子炉の保安用電力を供給しつづけないと．炉心が融けたりします。
自前で発電して．．．なんて出来ません。全発電機の緊急炉心冷却装置が作動しても．保安電力は供給しなければならないのですから。ですから通常別系統の発電機を用意します。

たぶん．この話しでしょう。たしか．東京電力福島原子力発電所では近くに保安電力供給用の火力発電所を持っているはずです。新潟柏崎原子力発電所では福島県会津地区の電力を保安電力として使っているのでしょう。たぶん。

shiopochi · Answer

これは現存の水力発電設備をフル稼働させれば、ではなくて
日本国内の潜在的な水力発電能力、の意味ではないでしょうか。
　　
もちろん大規模なダムをどんどん作るわけではありません。
話は逆で極小規模の発電設備をそこかしこに設置して自分の使う電気は
身近で発電する、という太陽光発電や風力発電と同様な考え方だと思います。
　　
現在の技術では、裏山の渓流はもちろん、農業用水路や
上下水道管の流水でさえ発電可能だそうです。
その他にも海流や潮の干満、深海の海水と表層水との水温差などでも発電可能だそうです。
個人的なはフィットネスクラブのサイクルなんかもいいと思うのですが（笑）

uni050 · Answer

No.3のkenchinさんの補足として

原子力発電所ですが火力発電所のように簡単に止めて再起動というわけには行きません。

かなり専門的な話になるのですが原子炉というのはウランの核分裂で得られる熱エネルギーをタービンにより電気に変換することによって発電を行っています。

ここで核分裂ですがこれはウランと中性子が衝突することによって起こります。中性子はこの反応で消費されるのですが、核分裂の際にウランが割れて出来るものの他に中性子がいくつか発生することによってまた次の反応が起こります。（中性子が増え続けると暴走しますが実際は燃料にならないウラン等に吸収されるので臨海超過は起こりません）

で、原子炉を止めるとどうなるかですが、まず中性子量が減少します。そして、少し時間がたつと核分裂して出来た物からゼノン(キセノン)が生成します。これは中性子を良く食べるためこれがあるうちは原子炉を再起動できなくなります。（具体的にゼノンがなくなるまでの期間は忘れました）

これが原子炉が安易に再起動できない理由です。また、原子炉は一日停止させると数千万（億だったかな）の損失が出るといわれています。こう言ったことからも原子炉は容易にとめることが出来ないといえます。

hoo · Answer

現在の需要電力の１/3以上は原子力で賄っています
ので現時点では無理です
（ダムの側に作った排水用パイプから大量の水を捨ててまで）
ダムにも色々あり多目的ダムでは
発電を兼ねて農業用水とか水道用水として
使うのでその為のパイプではないでしょうか？

noname#21343 · Answer

こんにちは。

　ryon2さんとkenchinさん、お２人の専門家の方からすでに詳しい回答がなされていますので、今さら回答するのも多少気が引けるんですが、せっかく書いたんで解答しておきます。

１）「水力発電をフル稼働させれば～」

　ryon2さんが示されている「水力発電所の発電能力＝４６３２万ｋＷ」というのは、

　「すべての水力発電所が『同時にフル出力』で運転できた時に、これだけの電気を発電できる」

　――という数字です。水力発電所はエネルギー源が水ですから、もちろんそれだけの水が必要になるわけです。が、実際にはそんなことはできるわけがありません。

　日本の場合、電気が一番多く使われるのは夏場ですが、毎年この時期には「水不足」が報道されるように、基本的に水が足りないんですよ。

＃ryon2さんの回答内にある「最大需要電力」は「最大電力」と言う呼び方が一般的かと。また「６４３０ｋＷ」は「６４３０万ｋＷ」ですね。揚げ足とりのようで申し訳ありません＞ryon2さん。

２）「ダムの側に作った排水用パイプから～」

　よく見かける写真ですね、これ。水力発電は、ダムで川の流れをせき止めて、貯めた水を一気に流して水車を回すことで発電しています。

　さて、すべての川の水をせき止めてしまえば、ダムの下流では水がなくなってしまいますよね。これでは困ります。また、例えば台風などで大雨が降り、ダムに貯められる限度以上の水がダムに貯まってしまえば、水があふれてしまいます。これを防ぐために、一定量の水を下流に放流しているわけです。
＃――という側面もあるかと思うのですが。いかがでしょうか＞kenchinさん。

　私自身、原子力を全面的に肯定するわけではありませんが、どうせ原子力を否定するなら、もっと正確な論拠に基づいた主張を展開してほしいものです。

＃にしても。１年間ですか。何をしてるんでしょうか＞ＴＥＰＣＯ。やっぱ「普通の会社」じゃない、ってことですかねぇ。

　参考になれば幸いです。

電力会社に聞いても判らないので・・

結論から言います。

この回答への補足

再びuni050です。

我ながら、見にくい文章を書いたな....と思っていまし

決して非難なんて気持ちはありません。

自分自身の文章の稚拙さを、皆さんに上手く補って

原子力発電では．常に熱が出ているために．必ず冷却しなければなりません。

これは現存の水力発電設備をフル稼働させれば、ではなくて

No.3のkenchinさんの補足として

現在の需要電力の１/3以上は原子力で賄っています

こんにちは。

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