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水力発電（古代ギリシャ語のὑδρο-、「水」に由来）は、水力発電または水エネルギーとも呼ばれ、落下または高速で流れる水を利用して電気を生成したり、機械を動かしたりすることです。これは、水源の重力ポテンシャルまたは運動エネルギーを電力に変換することによって実現されます。[ 1 ]水力発電は持続可能なエネルギー生産方法です。水力発電は現在、主に水力発電に使用されており、揚水式水力発電として知られるエネルギー貯蔵システムの半分としても使用されています。
水力発電は、二酸化炭素やその他の大気汚染物質を直接排出せず、比較的安定した電力源を提供するため、化石燃料に代わる魅力的な選択肢です。しかしながら、経済的、社会学的、環境的な欠点があり、河川や高地湖など、十分なエネルギーを持つ水源が必要です。[ 2 ]世界銀行などの国際機関は、水力発電を経済発展のための低炭素手段と見ています。[ 3 ]
古代から、水車による水力は、灌漑や、製粉所、製材所、繊維工場、トリップハンマー、ドッククレーン、家庭用エレベーター、鉱石工場などの機械装置の運転のための再生可能エネルギー源として利用されてきた。落下する水から圧縮空気を生成するトロンプは、離れた場所にある他の機械を動かすために使われることもある。[ 4 ] [ 1 ]
水力資源は、利用可能な電力によって評価できます。電力は、水頭と体積流量の関数です。水頭は、水の単位重量（または単位質量）あたりのエネルギーです。[ 5 ]静水頭は、水が落下する高さの差に比例します。動水頭は、流れる水の速度に関係しています。水の各単位は、その重量に水頭を掛けた量の仕事を行うことができます。
落下する水から得られる動力は、水の流量と密度、落下高さ、および重力による局所的な加速度から計算できる。
例えば、効率85%のタービンの出力は、流量が毎秒80立方メートル（毎秒2800立方フィート）、落差が145メートル（476フィート）の場合、約97メガワットになります。[注1 ]
水力発電所の運営者は、発電された総電力エネルギーをタービンを通過する水の理論的な位置エネルギーと比較して効率を計算します。効率の計算手順と定義は、ASME PTC 18 やIEC 60041 などの試験コードに記載されています。タービンの現場試験は、製造業者の効率保証を検証するために使用されます。水力タービンの効率の詳細な計算では、水路または水圧管路内の流れの摩擦による損失ヘッド、流れによる下流水位の上昇、発電所の位置と重力の変化の影響、気温と気圧、周囲温度での水の密度、および取水池と放水池の相対的な高度を考慮します。正確な計算を行うには、丸め誤差と定数の有効桁数を考慮する必要があります。[ 6 ]
水車などの一部の水力発電システムは、水の高さを変えることなく、水の流れから動力を得ることができます。この場合、利用可能な動力は流れる水の運動エネルギーです。オーバーショット水車は、両方のタイプのエネルギーを効率的に捕捉できます。[ 7 ]河川の流量は季節によって大きく変動することがあります。水力発電所の開発には、信頼できる年間エネルギー供給を評価するために、数十年に及ぶこともある流量記録の分析が必要です。ダムと貯水池は、水流の季節的な変化を平準化することで、より信頼性の高い電力源を提供します。しかし、貯水池は、自然発生的な河川流量の変更と同様に、環境に大きな影響を与えます。ダムの設計では、その場所で予想される最悪のケースである「想定される最大洪水」を考慮する必要があります。洪水流をダムの周囲に流すために、放水路が設けられることがよくあります。最大洪水を予測するために、水理流域のコンピュータモデルと降雨量および降雪量の記録が使用されます。
水力発電にはいくつかの欠点も指摘されている。ダムの決壊は、人命や財産の損失、土地の汚染など、壊滅的な影響を及ぼす可能性がある。
ダムや貯水池は、一部の動物が上流へ移動できなくなる、下流へ放出される水が冷えて酸素が失われる、粒子の沈殿により栄養分が失われるなど、河川生態系に大きな悪影響を及ぼす可能性があります。 [ 8 ]河川堆積物は河川デルタを形成しますが、ダムは侵食によって失われたものを回復することを妨げます。[ 9 ] [ 10 ]さらに、ダムや貯水池の建設は、一部の水生生物の生息地の喪失につながる可能性があることが研究で明らかになっています。[ 11 ]大きくて深いダムや貯水池は広大な土地を覆い、水中の腐敗した植物から温室効果ガスが排出されます。さらに、他の再生可能エネルギー源よりは低いレベルですが、 [ 12 ]水力発電は年間約10億トンのCO2温室効果ガスに相当するメタン（CH4）を排出することがわかっています。 [ 13 ]これは、水の脱酸素化によって嫌気性消化が引き起こされ、貯水池の底に有機物が蓄積するときに起こります。[ 14 ]
水力発電所の建設現場付近に住む人々は、建設中や貯水池の堤防が不安定になった際に立ち退きを余儀なくされる。[ 11 ]また、文化遺産や宗教施設が建設の妨げになる可能性もある。[ 11 ] [注2 ]
水車小屋とは、水力を利用する製粉所のことです。水車や水力タービンを使って、製粉（粉砕）、圧延、鍛造などの機械加工を行う構造物です。こうした加工は、小麦粉、木材、紙、繊維製品、多くの金属製品など、様々な製品の生産に不可欠です。水車小屋には、製粉所、製材所、製紙工場、繊維工場、鍛造工場、圧延工場、伸線工場などがあります。
水車を分類する主な方法の1つは、車輪の向き（垂直または水平）によるもので、垂直水車と歯車機構による駆動方式があり、水平水車は歯車機構なしで駆動されます。前者のタイプは、水が水車の羽根に当たる位置によって、アンダーショット、オーバーショット、ブレストショット、ピッチバック（バックショットまたはリバースショット）水車にさらに細分化できます。水車を分類するもう1つの方法は、設置場所に関する重要な特徴によるもので、潮汐水車は潮の流れを利用し、船水車は船上に設置された（そして船を構成する）水車です。
水車は、設置されている水路の河川力学に影響を与えます。水車が稼働している間、水路、特に後背水域では堆積が進みます。[ 15 ]また、後背水域では、浸水現象や隣接する氾濫原の堆積が増加します。しかし、時間の経過とともに、これらの影響は河岸が高くなることで相殺されます。[ 15 ]水車が撤去された場所では、河川の侵食が進み、水路が深くなります。[ 15 ]
水力式鉄道とは、水の重さを利用して車両を動かすケーブルカー、空中トラム、またはロープウェイの一種である。
十分な水頭があれば、可動部品なしで直接圧縮空気を生成できます。これらの設計では、高所取水口で乱流またはベンチュリ減圧器によって生成された気泡と、落下する水柱が意図的に混合されます。これにより、水柱はシャフトを下って地下の高い天井のチャンバーに落下し、そこで圧縮された空気が水から分離して閉じ込められます。落下する水柱の高さによってチャンバー上部の空気の圧縮が維持され、チャンバー内の水位より下に沈んだ出口によって、取水口よりも低い位置で水が地上に戻ります。チャンバーの天井にある別の出口から圧縮空気が供給されます。この原理に基づく施設が、 1910年にオンタリオ州コバルト近郊のラギッドシュートにあるモントリオール川に建設され、近隣の鉱山に5,000馬力を供給しました。[ 16 ]
水力発電は、水力発電の最大の用途です。水力発電は世界の電力の約15%を発電し、35か国以上で総電力供給の少なくとも50%を供給しています。[ 17 ] 2021年には、世界の水力発電設備容量は1400GW近くに達し、すべての再生可能エネルギー技術の中で最高となりました。[ 18 ]
水力発電は、その場所の標高によって存在する水の位置エネルギー、または流れる水の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することから始まります。[ 19 ]
水力発電所は、エネルギーの収穫方法によって様々です。ダムと貯水池を用いるタイプもあります。貯水池の水は、ダムと貯水池をつなぐ水路を通って、必要に応じて発電に利用できます。水がタービンを回転させ、タービンは発電機に接続されて電気を生成します。[ 19 ]
もう1つのタイプは、流れ込み式発電所と呼ばれます。この場合、貯水池がなく、堰堤を建設して水の流れを制御します。流れ込み式発電所は継続的な水の流れを必要とするため、需要に応じて電力を供給する能力は低くなります。流れる水の運動エネルギーが主なエネルギー源です。[ 19 ]
どちらの設計にも限界がある。例えば、ダム建設は近隣住民に不快感を与える可能性がある。ダムと貯水池は比較的広い面積を占めるため、近隣コミュニティから反対される可能性がある。[ 20 ]さらに、貯水池は下流の生息地に害を与えるなど、重大な環境影響をもたらす可能性がある。[ 19 ]一方、流れ込み式発電プロジェクトの限界は、発電プロセスが季節的な河川流量の速度に依存するため、発電効率が低下することである。つまり、乾季に比べて雨季の方が発電量が多くなる。[ 21 ]
水力発電所の規模は、マイクロ水力発電所と呼ばれる小規模なものから、国全体に電力を供給する大規模なものまで様々です。2019年現在、世界最大の発電所5つは、ダムを備えた従来型の水力発電所です。[ 22 ]
水力発電は、揚水発電によって、高さの異なる2つの貯水池の間に位置エネルギーの形でエネルギーを貯蔵するためにも使用できます。需要の少ない期間に水を貯水池に汲み上げ、需要が高いときやシステムの発電量が少ないときに発電のために放流します。[ 23 ]
水力発電によるその他の発電形態には、海洋、河川、人工運河システムから発生する潮力エネルギーを利用して発電する潮流発電機がある。 [ 19 ]
何十億リットルもの雨水が降る可能性があり、それを正しく利用すれば膨大な量の電気エネルギーを生み出すことができます。[ 24 ]雨滴の衝撃エネルギーを利用するなど、雨から発電するさまざまな方法について研究が行われています。これはまだ非常に初期段階であり、新しい技術や新興技術がテスト、試作、開発されています。このような電力は雨水発電と呼ばれています。[ 25 ] [ 26 ]この方法の1つとして、太陽光と雨の両方から発電できる「全天候型ソーラーパネル」と呼ばれるハイブリッドソーラーパネルを使用する方法が試されています。[ 27 ]
動物学者で科学技術教育者のルイス・ビジャゾン氏によると、2008年のフランスの研究では、動くと発電する圧電素子を使って雨滴から12ミリワットを取り出すことができると推定されている。 1年間で、これは1平方メートルあたり1Wh未満となり、遠隔センサーを動かすのに十分である。ビジャゾン氏は、より良い用途としては、降った雨水を集めてタービンを回すことを提案しており、 185平方メートルの 屋根で年間3kWhのエネルギーが発電されると推定されている。[ 28 ]メキシコ工科大学の3人の学生が作ったマイクロタービンベースのシステムが発電に使用されている。Pluviaシステムは、「家の屋根の雨どいから流れ出る雨水を利用して円筒形のハウジング内のマイクロタービンを回転させる。そのタービンで発電された電力は12ボルトのバッテリーを充電するために使用される。」[ 29 ]
証拠によれば、水力発電の基本原理は古代ギリシャ文明に遡る。[ 30 ]他の証拠によれば、水車はほぼ同時期に中国で独自に出現した。[ 30 ]水車と水車の証拠は、紀元前4世紀の古代近東に遡る。 [ 31 ]さらに、証拠によれば、灌漑機械を使用した水力発電は、シュメールやバビロニアなどの古代文明で使用されていた。[ 11 ]研究によれば、水車は水力発電の初期形態であった。[ 11 ]
ローマ帝国では、紀元前1世紀までにウィトルウィウスが水力製粉所について記述している。 [ 32 ]現在のフランスにあるバルベガル製粉所には、16基の水車があり、1日に最大28トンの穀物を処理していた。[ 4 ]ローマの水車は、西暦3世紀後半のヒエラポリスの製材所のように、大理石の製材にも使用されていた。 [ 33 ]このような製材所には、2つのクランクと連結棒を駆動する水車があり、2つの鋸を動かしていた。これは、それぞれエフェソスとゲラサで発掘された6世紀の東ローマの2つの製材所にも見られる。これらのローマの水車のクランクと連結棒の機構は、水車の回転運動を鋸刃の直線運動に変換していた。[ 34 ]
漢王朝時代（ 紀元前202年～ 紀元後220年）の中国における水力式トリップハンマーとふいごは、当初は水杓子で動いていたと考えられていた。[ 35 ]しかし、一部の歴史家は、水杓子では溶鉱炉のふいごを動かすだけの動力は得られないという理論に基づき、水車で動いていたと示唆した。[ 36 ]匈奴の水車については多くの文献に記述があり、最も古いものとしては、紀元前40年の『紀 集辺』 、紀元前15年の楊雄の『方言』、紀元後20年頃に桓譚が著した『新論』などがある。[ 37 ]また、この時代には、技術者の杜石（紀元後31年頃）が鋳鉄の鍛造に水車の動力をピストンふいごに応用した。 [ 37 ]
紀元前4世紀に遡る古代インドの文献には、cakkavattaka（回転する車輪）という用語が言及されており、注釈ではarahatta-ghati-yanta（車輪付きの壺が付いた機械）と説明されているが、これが水力か手動かは学者間で議論されている[ 31 ]。このことから、ジョセフ・ニーダムは、この機械はノリアであると示唆した。しかし、テリー・S・レイノルズは、「インドの文献で使用されている用語は曖昧で、水力装置を明確に示していない」と主張している。トルキルド・シオーラーは、「これらの記述は、水力式の揚水車ではなく、何らかの踏み板式または手動式の揚水装置を指している可能性が高い」と主張した。
ギリシャの史料によると、インドは紀元4世紀初頭にローマの水車小屋と浴場を受け取った。[ 38 ]ダム、放水路、貯水池、水路、水収支は、マウリヤ朝、グプタ朝、チョーラ朝の時代にインドで発展した。[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]
水力発電の初期の利用例としては、歴史的な採掘方法である「ハッシング」が挙げられます。これは、洪水や激流を利用して鉱脈を露出させる方法です。この方法は、西暦75年以降、ウェールズのドラウコティ金鉱山で初めて使用されました。この方法は、スペインのラス・メドゥラスなどの鉱山でさらに発展しました。ハッシングは、中世以降のイギリスでも鉛や錫鉱石の採掘に広く使用されました。その後、19世紀のカリフォルニア・ゴールドラッシュの際に使用された水力採掘へと発展しました。[ 42 ]
イスラム帝国は、主にアジアとアフリカ、および周辺地域を含む広大な地域に広がっていた。[ 43 ]イスラム黄金時代とアラブ農業革命（8世紀～13世紀）の間、水力は広く利用され、発展した。潮力の初期利用は、大規模な水力工場複合施設とともに現れた。[ 44 ]この地域では、縮絨工場、製粉工場、製紙工場、脱穀工場、製材工場、造船工場、スタンプ工場、製鉄所、砂糖工場、潮力工場など、水力で動くさまざまな工業用工場が使用されていた。11世紀までに、アル・アンダルスや北アフリカから西アジアや中央アジアまで、イスラム帝国のすべての州でこれらの工業用工場が稼働していた。[ 45 ] : 10イスラム教徒の技術者は、水車や揚水機に歯車を使用する一方で、水力タービンも使用した。彼らはまた、水車や揚水機に追加の動力を供給するために、水力源としてダムを利用することを先駆的に行った。 [ 46 ]ペルシャ式水車を含むイスラムの灌漑技術は、デリー・スルタン朝とムガル帝国の時代にインドに導入され、地元の方法と組み合わされた。[ 47 ]
さらに、イスラム教徒の機械技師アル・ジャザリ（1136-1206）は著書『巧妙な機械装置の知識の書』の中で、50種類の装置の設計について記述している。これらの装置の多くは水力で動くもので、時計、ワインを注ぐ装置、川や池から水を汲み上げる装置5種類などがあり、そのうち3種類は動物の力で動くもので、1種類は動物の力または水の力で動くことができる。さらに、水差しを取り付けたエンドレスベルト、牛の力で動くシャドゥーフ（クレーンのような灌漑用具）、蝶番付きバルブを備えた往復運動装置なども含まれている。[ 48 ]
19世紀、フランスのエンジニア、ブノワ・フルネイロンは最初の水力タービンを開発しました。この装置は1895年にナイアガラの滝の商業発電所に導入され、現在も稼働しています。 [ 11 ] 20世紀初頭、イギリスのエンジニア、ウィリアム・アームストロングは、イングランドのノーサンバーランド州クラッグサイドにある自宅に最初の私設発電所を建設し、運営しました。[ 11 ] 1753年、フランスのエンジニア、ベルナール・フォレスト・ド・ベリドールは、垂直軸および水平軸の水力機械について記述した著書『水力建築』を出版しました。[ 49 ]
産業革命に対する需要の高まりも開発を促進するだろう。[ 50 ]イギリスの産業革命の初期には、リチャード・アークライトの水車などの新しい発明品の主な動力源は水だった。[ 51 ]大規模な製粉所や工場の多くでは水力は蒸気力に取って代わられたが、18世紀と19世紀には、小型高炉（例えばダイフィ炉）のふいごを駆動したり、ミシシッピ川の50フィート（15メートル）の落差を利用したセントアンソニー滝の製粉所のような製粉所で、水力は依然として多くの小規模な作業に使われていた。[ 52 ] [ 51 ]
技術の進歩により、開放型の水車は密閉型のタービンまたは水車へと変化した。1848年、ローウェルの閘門運河会社の主任技師であったイギリス系アメリカ人の技師ジェームズ・B・フランシスは、これらの設計を改良し、効率90%のタービンを開発した。[ 53 ]彼は、タービン設計の問題に科学的原理と試験方法を適用した。彼の数学的および図式的計算方法により、高効率タービンを現場の特定の流量条件に正確に適合させる設計を確信を持って行うことができた。フランシス反動タービンは現在も使用されている。1870年代には、カリフォルニアの鉱業での使用に着想を得て、レスター・アラン・ペルトンが、シエラネバダ山脈特有の高落差の川の水力を利用した高効率ペルトン水車衝動タービンを開発した。
水力発電の近代史は1900年代に始まり、近隣の製粉所や工場に電力を供給するためだけでなく、ますます遠く離れた地域の人々にも広範囲に電力を供給するために大規模なダムが建設されました[ 54 ] 。世界的な水力発電ブームの多くは競争によって推進されました。ヨーロッパは電化を最初に実現しようと競い合い、米国のナイアガラの滝とシエラネバダの水力発電所は、世界中でより大規模で大胆な建設を促しました[ 55 ] 。冷戦中、アメリカとソ連の資金提供者と水力発電の専門家もダムと水力発電の福音を世界中に広め、三峡ダムやアスワンハイダムなどのプロジェクトに貢献しました[ 56 ]。 水で大規模な電化への欲求を満たすには、必然的に強力な河川に大規模なダムが必要となり[ 57 ] 、下流や洪水地帯の公共および民間の利益に影響を与えました[ 58 ] 。必然的に、小規模なコミュニティや社会的に疎外されたグループが苦しみました。彼らは、企業が自分たちの家を水没させたり、伝統的なサケの遡上路を塞いだりすることに抵抗することができなかった。[ 59 ]水力発電ダムによってできた停滞水は、害虫や病原菌の繁殖地となり、局地的な伝染病を引き起こす。[ 60 ]しかし、場合によっては、水力発電に対する相互の必要性が、本来敵対関係にある国家間の協力につながる可能性がある。[ 61 ]
水力発電の技術と意識は20世紀後半に変化し始めた。1930年代までに各国は小規模水力発電システムをほぼ放棄していたが、1970年代には政府の補助金と独立系エネルギー生産者の増加を後押しして、小規模水力発電所が復活し始めた。[ 57 ] 20世紀前半に大規模水力発電プロジェクトを提唱していた政治家の中には、反対の声を上げ始めた者もおり、ダム建設に反対する市民団体が増加した。[ 62 ]
1980年代と90年代には、国際的な反ダム運動により、新たな大規模水力発電プロジェクトに対する政府または民間投資家を見つけることが非常に困難になり、ダム建設反対運動に専念するNGOが台頭した。[ 63 ]さらに、他のエネルギー源のコストが下がる一方で、建設コストの上昇と質の高い建設用地の減少の両方により、新しい水力発電ダムの建設コストは1965年から1990年の間に年間4%増加した。[ 64 ] 1990年代には、世界の電力のわずか18%が水力発電によるものだった。[ 65 ]潮力発電も1960年代に急成長している代替水力発電システムとして登場したが、依然として強力なエネルギーの競争相手として定着していない。[ 66 ]
特にアメリカの水力発電実験の初期には、技術者や政治家は、電力を必要とする人々に電力を供給するためではなく、「無駄になっている潜在力」の問題を解決するために大規模な水力発電プロジェクトを開始しました。 1890年代にナイアガラフォールズ電力会社が米国初の大規模水力発電プロジェクトであるナイアガラのダム建設を検討し始めたとき、彼らは実際に十分な人々に電力を届け、設置を正当化できるほど遠くまで滝から電力を送るのに苦労しました。このプロジェクトは、ニコラ・テスラの交流モーターの発明により、大部分が成功しました。[ 67 ] [ 68 ]国の反対側では、サンフランシスコの技術者、シエラクラブ、連邦政府がヘッチヘッチー渓谷の許容される使用をめぐって争っていました。国立公園内での名目上の保護にもかかわらず、市の技術者たちは1913年にヘッチ・ヘッチー渓谷の水と電力の両方の権利を獲得することに成功した。彼らは勝利後、10年後にヘッチ・ヘッチーの水力発電と水をサンフランシスコに供給したが、約束の2倍の費用がかかり、電力はPG&Eに売却され、PG&Eはサンフランシスコの住民に利益を上乗せして再販した。[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]
山岳河川が多く石炭が不足しているアメリカ西部では、特にコロンビア川とその支流沿いで、水力発電が早期から頻繁に利用されるようになった。開拓局は1931年にフーバーダムを建設し、ニューディール政策の雇用創出と経済成長の優先事項を象徴的に結びつけた。[ 72 ]連邦政府はフーバーダムに続いて、シャスタダムとグランドクーリーダムを建設した。オレゴン州の電力需要は、第一次世界大戦で石炭を基盤としたエネルギー経済の弱点が明らかになるまで、コロンビア川にダムを建設するほどの規模ではなかった。その後、連邦政府は相互接続された電力、しかも大量の電力を優先し始めた。[ 73 ] 3つのダムからの電力は、第二次世界大戦中に戦争生産に大量に供給された。[ 74 ]
戦後、グランドクーリーダムとそれに付随する水力発電プロジェクトにより、コロンビア川流域の農村部のほぼ全域が電化されたが、推進者たちが約束したように、そこに住み農業を営む人々の生活は改善されず、河川の生態系や回遊するサケの個体群にも被害を与えた。1940年代には、連邦政府はグランドクーリーの膨大な量の未使用電力と流水を利用して、コロンビア川の岸辺に原子力施設を建設した。原子力施設からは放射性物質が川に漏れ出し、地域全体が汚染された。[ 75 ]
第二次世界大戦後のアメリカ人、特にテネシー渓谷開発公社の技術者たちは、国内のダム建設から海外での水力発電の推進へと焦点を移した。[ 76 ] [ 77 ]国内のダム建設は1970年代まで続き、開拓局と陸軍工兵隊はアメリカ西部で150以上の新しいダムを建設したが、[ 76 ] 1950年代と60年代には環境問題への懸念から水力発電ダムに対する組織的な反対運動が始まった。環境運動はダイナソー国立モニュメントとグランドキャニオンで計画されていた水力発電ダムの建設を阻止することに成功し、1970年代の環境法制によって水力発電に対抗するための手段をさらに獲得した。70年代と80年代に原子力と化石燃料が成長し、環境活動家が河川再生を推進するにつれて、水力発電はアメリカにおける重要性を徐々に失っていった。[ 78 ]
外国勢力や国際機関は、アフリカの経済発展に干渉する手段として、アフリカの水力発電プロジェクトを頻繁に利用してきた。例えば、世界銀行のカリバダムやアコソンボダム、ソビエト連邦のアスワンダムなどが挙げられる。[ 79 ]特にナイル川は、ナイル川沿いの国々や遠く離れた外国勢力が、経済力や国力を拡大するために川を利用したことによる影響を受けてきた。1882年のイギリスによるエジプト占領後、イギリスはエジプトと協力して最初のアスワンダムを建設し、[ 80 ] 1912年と1934年にナイル川の洪水を食い止めるためにダムを高くした。エジプトの技師アドリアーノ・ダニーノスは、テネシー渓谷開発公社の多目的ダムに触発されてアスワンハイダムの計画を策定した。
1950年代にガマル・アブデル・ナセルが権力を握ると、彼の政権はアスワン・ハイ・ダム計画に着手することを決定し、それを経済開発プロジェクトとして宣伝した。 [ 77 ]アメリカがダムへの資金援助を拒否し、エジプト国内の反英感情と隣国スーダンにおけるイギリスの利害が相まってイギリスも撤退した後、ソ連がアスワン・ハイ・ダムに資金を提供した。[ 81 ] 1977年から1990年の間、ダムのタービンはエジプトの電力の3分の1を発電した。[ 82 ]アスワン・ダムの建設は、スーダンとエジプトの間でナイル川の共有をめぐる紛争を引き起こした。特にダムによってスーダンの一部が水没し、両国が利用できる水量が減少したためである。同じくナイル川沿いに位置するエチオピアは、冷戦の緊張を利用して、1960年代に自国の灌漑と水力発電への投資のためにアメリカに援助を要請した。[ 83 ] 1974年のクーデターと17年に及ぶエチオピア内戦により進捗が停滞したが、エチオピアは2011年にグランド・エチオピア・ルネッサンス・ダムの建設を開始した。[ 84 ]
ナイル川の向こう側では、水力発電プロジェクトはアフリカの河川や湖沼を網羅している。コンゴ川のインガ発電所は19世紀後半のベルギー植民地時代から議論されており、独立後に建設に成功した。モブツ政権は発電所の定期的なメンテナンスを怠り、1995年に南部アフリカ電力プールが設立され、多国間電力網と発電所メンテナンスプログラムが創設されるまで、発電能力は低下していた。[ 85 ]コンゴ民主共和国やガーナなど、水力発電資源が豊富な国は、余剰電力を近隣諸国に売ることが多い。[ 86 ]中国の水力発電会社などの外国企業は、アフリカで多数の新たな水力発電プロジェクトを提案しており、[ 63 ]モザンビークやガーナなどの国で既に多くのプロジェクトに資金提供やコンサルティングを行っている。[ 86 ]
小規模水力発電は、20世紀初頭のアフリカ全土の電化においても重要な役割を果たした。南アフリカでは、1890年代に小型タービンが金鉱山と最初の電気鉄道に電力を供給し、ジンバブエの農民は1930年代に小規模水力発電所を設置した。世紀後半に国の送電網が改善されるにつれて関心は薄れたが、21世紀には南アフリカやモザンビークなどの国の政府、そしてジンバブエなどの国を支援するNGOが、電力源の多様化と農村電化の改善のために小規模水力発電の再検討を開始した。[ 87 ]
20世紀初頭、ヨーロッパにおける水力発電の拡大を促した主な要因は2つあった。ノルウェーとスウェーデンの北部諸国では、豊富な降雨量と山岳地帯が豊富な水力発電のための優れた資源であることが証明され、南部では石炭不足が政府や電力会社に代替電源を模索させるに至った。[ 88 ]
スイスは早い時期にアルプスの川とスイスのライン川にダムを建設し、イタリアやスカンジナビアとともに南ヨーロッパの水力発電競争を引き起こした。[ 89 ]イタリアのポー川流域では、20世紀の主な転換点は水力発電の創設ではなく、機械式水力発電から電気式水力発電への移行であった。1890年代にはポー川流域で12,000基の水車が稼働していたが、1898年に完成した最初の商業用水力発電所は機械式水力発電の時代の終焉を告げるものであった。[ 90 ]これらの新しい大規模発電所は、山間部の農村地域から低地の都市中心部へと電力を供給した。イタリアは、ほぼ全国的な早期の電化を優先し、ほぼ完全に水力発電によって、ヨーロッパおよび帝国の支配勢力としての台頭を支えた。しかし、第一次世界大戦前に水利権を決定するための決定的な基準に達することはできなかった。[ 91 ] [ 90 ]
現代のドイツの水力発電ダム建設は、15 世紀に鉱山や製粉所に動力を供給していた小規模ダムの歴史の上に築かれた。ドイツの産業の一部は、1870 年代まで蒸気よりも水車に依存していた。[ 92 ]ドイツ政府は、戦前のウルフトダム、モーネダム、エーダーダムのような大規模ダムを水力発電の拡大を目的として建設したわけではなく、主に洪水の軽減と灌漑の改善を目的としていた。[ 93 ]しかし、水力発電は、特に石炭資源の乏しい南部において、これらのダムすべてにとってすぐに副産物として浮上した。バイエルン州は、第一次世界大戦後の石炭資源の喪失に一部触発され、1924 年にヴァルヘン湖にダムを建設して州全体の電力網を実現した。 [ 94 ]
水力発電は、北部の「石炭王」に対する嫌悪感とともに地域の誇りの象徴となったが、北部も水力発電に強い熱意を抱いていた。[ 95 ]第二次世界大戦後、水力発電を増やす目的でダム建設が急速に増加した。[ 96 ]しかし、ダム建設と水力発電の普及には紛争が伴った。農業関係者は灌漑用水の減少に苦しみ、小規模な製粉所は水の流れを失い、さまざまな利害関係者がダムの建設場所を巡って争い、誰が利益を得て、誰の家が水没するかをコントロールしようとした。[ 97 ]
総じて、水頭とは、単位重量あたりの流体（この場合は水）に蓄えられたエネルギーを表す方法です。
この時期は、水車がかつての帝国領外に広がり始めた時期でもある。ケドレヌス（『歴史概説』）によれば、西暦325年頃にインドへ渡ったメトロドロスという人物は、「それまでバラモンたちの間では知られていなかった水車と浴場を建設した」という。
{{cite journal}}: CS1メンテナンス: DOIは2025年7月現在非アクティブです（リンク）