【電験３種：電力】ペルトン水車とフランシス水車を理解し、その他小水力発電を覚える。

水力発電所の水車について

水力発電所は、水の流れ落ちる落差を利用してエネルギーを生み出し、水車を回して発電を行っています。その中でも、発電出力が1000kW以下のものを小水力発電といいます。
水車は大きく分けて２つに分けることができます。「衝動水車」と「反動水車」です。
衝動水車は、圧力エネルギーを速度エネルギーに変えることによって水車を動かし、発電を行うものです。主に、高落差の場所で利用されます。その中でも電験３種ではペルトン水車を完璧に押さえることが点数に繋がります。
反動水車は、圧力エネルギーを水車に作用させ、発電を行う水車です。主に、低落差〜中落差の場所で利用されます。その中でも電験３種ではフランシス水車を完璧に押さえることが点数に繋がります。他にも、衝動水車と反動水車の両方の特性を持っているクロスフロー水車も押さえましょう。

ペルトン水車の特徴と仕組み

(出典：中部電力)
ペルトン水車は、衝動水車に分類される。ノズルから噴射される水流をバケットと呼ばれる椀状のものに衝突させることで、羽根車(ランナー)が回転し、電力を作り出す水車である。ある程度の落差を必要とするが(高落差)、非常に少ない水量から利用することができる。
ペルトン水車は、ニードル弁と呼ばれるもので流量を調整することができるため、電力量を調整することができる。

フランシス水車の特徴と仕組み

(出典：中部電力)
フランシス水車は、反動水車に分類される。水流はランナーの周りから中心に向かって流れ、水圧によってランナーを回転させることで電力を生み出す。ガイドベーンと呼ばれるもので流量を調整することができるため、電力量を調整することができる。主に、高落差から低落差までの広い範囲で利用され、構造も簡単なことから、中小水力発電で多く利用される。

小水力発電

(出典：中部電力)
クロスフロー水車だけを覚えておけば、電験３種では対応できる。流量変化の大きいところに適している。衝動水車だが、ガイドベーンにより流量を調整するため、反動水車の特性も持っていると言える。