電力水力発電揚水発電・水車★★☆☆☆
揚水発電所の揚水・発電計算
概要
揚水発電所は、電力需要の少ない時間帯にポンプで上池に揚水し、需要の多い時間帯に落差で発電する方式。揚水時と発電時で損失水頭の取り扱いが逆になる（揚水時は加算、発電時は減算）点が計算の核心。発電機出力・電動機入力の計算には水車・ポンプ・発電機・電動機の各効率を組み合わせて用いる。往復効率はこれら4つの効率の積で表される。
📖用語
揚水発電：電力需要の少ない時間帯に電動機でポンプを動かして上池に水を送り（揚水）、需要の多い時間帯に落差を利用して発電する方式。
有効揚程（Hp）：揚水時に実際にポンプが水を持ち上げる高さ。損失水頭を加算した値。
有効落差（Hg）：発電時に水が実際に持つエネルギーに相当する落差。損失水頭を減算した値。
損失水頭：管路の摩擦や渦等により失われるエネルギーを水柱高さで表したもの。
往復効率：揚水に消費した電力量に対する発電量の比。ポンプ・水車・電動機・発電機の各効率の積。
揚水発電所は電力需要の少ない時間帯に電動機でポンプを動かして上池に揚水し，需要の多い時間帯に発電する。揚水時と発電時で損失水頭の取り扱いが逆になる点が計算の核心。
有効揚程と有効落差
•揚水時の有効揚程 Hp = 総落差 + 損失水頭（損失を克服して揚げるため加算）
•発電時の有効落差 Hg = 総落差 − 損失水頭（損失で失われるため減算）
損失水頭は総落差の数 % で与えられることが多い。
📐基本公式：揚水動力と発電出力
水の理論出力（水力）: Pw = ρgQH = 9.8 × Q × H [kW]（Q [m3/s], H [m]）
揚水時の電動機入力:
Pmotor = 9.8 × Q × Hpηpump × ηmotor
発電時の発電機出力:
Pgen = 9.8 × Q × Hg × ηturbine × ηgen
往復効率
往復効率 = 発電機出力電動機入力 = ηpump × ηturbine × ηmotor × ηgen
（揚水で消費した電力と発電量の比であり，1より小さい）
単位の確認
1 kW = 1 kJ/s，密度 ρ = 1000 kg/m3，重力加速度 g = 9.8 m/s2
ρgQH = 9800 × Q [m3/s] × H [m] [W] = 9.8 × Q × H [kW]
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