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== 水力発電について ==
[[画像:Kurobe_Dam_survey_2.jpg|thumb|right|200px|黒部ダム（富山県）]]
水力発電は、1960年代の初期までは主な発電法になっていたが、その後は建設費がやすく、発電量の多い火力発電所での発電が主な発電法になった。

現在では、水力発電は全体においての発電の比率は小さいが、運転を調節するのが簡単なため、1日の電力需要のピークを補ったり、夜間に余った電力を用いて、一度発電に使った水をポンプでくみ上げ、電力需要の多い時間帯にその水で発電するなど、電力需要の変化に対応するための重要な発電方法である。

また、水力発電は再生可能エネルギーで、二酸化炭素も出さずに、よりクリーンである。


水力発電は、高い所から低い所に流れ落ちる時の水の圧力を用いて、水車を回転させて発電する仕組みになっている。

水力発電は、『水の位置エネルギー ⇒ 水車の運動エネルギー ⇒ 電気エネルギー』と発電する仕組みである。


また、水力発電は以下の様な利点がある。

① すぐに起動・停止が出来る。

② 需要の変動にすぐ対応できる。

③ 耐用年数が長い。

④ エネルギー変換効率が高い。（発電効率は最高でおよそ90％である。）

ただし水力発電には以下のような不利な点もある。

① 発電量が降水量に左右される

② ダムが周辺環境に影響を与える

== 水力発電の種類 ==
<構造物による分け方>

①ダム式

②水路式

③ダム水路式

<発電方式による分け方>

①流れ込み式（自流式）

②調整池式

③貯水池式

④揚水式

== 理論水力 ==
=== 流水が持つエネルギー ===
流水は、停止した水と違い、位置エネルギーや運動エネルギーの他に、水が流れるための力によるエネルギーをもっている。

（未完成）の図において、基準面（流出する高さ）より <math>h</math> [m]上の高さにある質量 <math>m</math> [kg]の水は、重力加速度 <math>g</math>≒<math>9.8</math> [m/s²] とすると、基基準面まで水が降下する間に、位置エネルギー <math>U=mgh</math> [J]分の仕事ができるので、<math>mgh</math> [J]分の'''位置エネルギー'''で仕事がすることが可能である。

（未完成）の図のように、静水面の水が基準面まで降下する場合、基準面から高さ <math>ha</math> 、 <math>hb</math> [m]にある点a、点bにおける流速を <math>va</math> 、<math>vb</math> [m/s] 、圧力を <math>pa</math> 、<math>pb</math> [Pa] とし、水管の断面積を <math>Aa</math> 、<math>Ab</math> [m²] とすれば、 <math>m</math> [kg] の流水がもっているエネルギーは、以下の表のようになる。ただし、水の密度を <math>d</math> [kg/m³]とする。

{| class="wikitable" style="float: right; text-align: center; margin: 2pt;"
|-
! style="text-align: center;" | エネルギーの種類 !! A点 !! B点
|-
| 位置エネルギー ||  <math>mg(ha)</math> [J] ||  <math>mg(hb)</math> [J]
|-
| 運動エネルギー ||  <math>\frac{1}{2}m(va)</math> [J] ||  <math>\frac{1}{2}m(va)</math> [J]
|-
| 水か流れるためのエネルギー ||  <math>m\frac{pa}{d}</math> [J] ||  <math>m\frac{pa}{d}</math> [J]
|}

水管を流れる水は、摩擦を除いては外部に仕事をしておらず、エネルギー保存の法則によりA点、B点など、各点でのエネルギーの総和は、最初に持っていたエネルギー <math>mgh</math> に等しく、高さや流速が変化してもエネルギーの大きさは一定となる。これを'''ベルヌーイの定理'''といい、以下の式のようにあらわされる。

<math> mg(ha) + \frac{1}{2}m(va)^2 + m \frac{pa}{d} = mg(ha) + \frac{1}{2}m(vb)^2 + m \frac{pb}{d} </math> [J]

ただし、この場合、扱いにくい場合がある。なので、上にある式を <math>mg</math> で割って扱うことがある。<math>mg</math> で割る理由は、[J]を[m]に変換するためであり、以下の式のにすると、[J]を[m]で表せるようになる。


① <math>F = ma </math> なので、<math> W = (ma)S = FS</math>[J]

② <math>F</math> [J] の式を <math>S</math> [m] に変換するため、<math>W = FS</math> [J] 、<math>S = \frac{W}{F} = \frac{W}{ma}</math> [m]

なので、[J]の式を[m]で表すには、<math>mg</math> で割ると変換できる。

=== 理論水力の基本について ===
（未編集）の図のように、最終的に放水される場所の水面を基準面とし、

基準面から貯水池（ダムなど）の静水面（貯水池の水面）の高さ  に相当する位置エネルギーから、

水路や水圧間などの摩擦によるエネルギーの損失を引いたものが、基準面からに対する有効な位置エネルギーになる。

== 水車の種類 ==

水車は水の力を受けて回転するものであり、水のエネルギーを、回転する機械エネルギーに変える働きをする。

①フランシス水車

②ペルトン水車

③プロペラ水車

④クロスフロー水車

== 水力発電においての発電所 ==

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