落下する水の機械的動力は古くからの道具です。 これは、2,000年以上前に、小麦粉に小麦を粉砕するための水の車輪を回すためにギリシャ人によって使用されました。 しかし、安価な奴隷や動物の労働力の利用可能性は、12世紀頃までその広範な適用を制限した。 中世の間に、大きな木製の水車は約50馬力の最大出力で開発されました。 近代的な大規模な水力発電は、最初に鋳鉄から大きな水車を建設した英国の土木技師ジョン-スミートンにその開発を負っています。
水力は産業革命において重要な役割を果たした。 それは19世紀初頭の繊維、皮革、機械工場産業の成長に刺激を与えました。 蒸気機関はすでに開発されていたが、石炭は乏しく、燃料としての木材は不十分であった。 水力発電は、運河の開通が19世紀半ばまでに安価な石炭を提供するまで、ヨーロッパと米国の初期の工業都市の開発に貢献しました。
落下が5m(16ft)を超える場合、連続した水車の設置にはダムと運河が必要でした。 しかし、大規模な貯蔵ダム建設は実現不可能であり、夏と秋の水の流れが低く、冬の氷結と相まって、石炭が容易に入手できるようになったときにほぼすべての水車を蒸気で置き換えることになった。
最も初期の水力発電所は1880年にイギリスのノーサンバーランド州クラグサイドに建設された。 水力発電の復活は、発電機の開発、油圧タービンのさらなる改善、および20世紀の変わり目までの電力需要の高まりに伴ってもたらされました。 1920年までに水力発電所はすでに米国で生産された電力の40パーセントを占めていた。
ほとんどの主要な設備の基本的な動作原理は、それ以来同じままである。 植物は、水の流れを制御することができ、ほぼ一定の水位を保証することができるダムの上流の大きな貯水貯水池に依存しています。 水はペンストックと呼ばれる導管を通って流れ、沖縄海水揚水発電所は、電力需要に応じて流量を調整するためにバルブまたはタービンゲートによって制御される。 その後、水はタービンに入り、いわゆるテールレースを通ってそれらを残す。 発電機は、垂直軸上のタービンの真上に取り付けられています。 タービンの設計は水の利用できる頭部によって、高い頭部のために使用されていわゆるフランシス水車および低い頭部のために使用されるプロペラタービンが決まります。
大量の水の貯留に依存する貯蔵型プラントとは対照的に、水滴と定常流量の両方が、いわゆる河川設置を可能にするのに十分高い例がいくつか存在する。
1700年代、アメリカ人は機械式水力発電の利点を認識し、製粉と揚水に広く使用しました。 1900年代初頭までに、水力発電は米国の電力供給の40％以上を占めていました。 1940年代の水力発電は、西と太平洋岸北西部で消費されるすべての電気の約75パーセントを提供し、米国の総電気エネルギーの約三分の一を提供しました。 他の発電形態の開発の増加に伴い、水力発電の割合は徐々に減少しており、今日では米国の電力の約10分の1を供給しています。
初期の水力発電所は、1880年頃から1895年までの間にアークと白熱灯に電力を供給するために建設された直流発電所でした。 1895年から1915年にかけて、水力発電の設計と様々な植物のスタイルが急速に変化しました。 水力発電所の設計は、第一次世界大戦後にかなりよく標準化され、1920年代と1930年代のほとんどの開発は火力発電所と送電と配電に関連していました。
水力発電の歴史の中で重要な出来事を以下に列挙する。:
1826年フランスの技術者、Benoit Fourneyronは、水がタービンランナーを通して接線方向に向けられ、それが回転する高効率（80％）の外向きの水タービンを開発しました。 もう一人のフランス人技術者、ジャン・V・ポンセレは1826年に同じ原理を使用した内向き流タービンを設計した。 S.B.Howdが同様の設計で米国特許を取得した1838年まで建設されませんでした。1848James B.Francisはこれらの設計を改善し、90％の効率を持つタービンを作成しました。
1870イングランドのロスベリーのクラグサイドでの世界最古の水力発電プロジェクトが電灯を供給した。1880年、ミシガン州グランドラピッズのウルヴァリン・チェアー工場で16本のブラシ・アーク・ランプが水車を使って動力を与えられたとき、ミシガン州グランドラピッズで最初の水力発電が行われた1881年、ニューヨーク州ナイアガラフォールズのクイグリー製粉所のタービンにブラシ・ダイナモが接続され、都市の街路灯が点灯した。1882年、ウィスコンシン州アップルトンでエジソン方式を使用した最初の水力発電所がバルカン・ストリート工場であった。
1887カリフォルニア州サンバーナディーノ、ハイグローブ駅は、米国西部で最初の水力発電所でした1889オレゴン州オレゴンシティで、ウィラメットフォールズ駅は、最初のAC水力発電所でした。 単相出力は13マイルでポートランドまで4,000ボルトで送信され、配電用に50ボルトに降圧された。
1891年、ドイツのマインのフランクフォートで、最初の三相水力発電システムがLauffenの工場から175km、25,000ボルトの実証ラインに使用されました。
1895年、南半球で最初の公的所有の水力発電所がタスマニア州ダックリーチに完成し、街路照明のためにローンセストン市に電力を供給した。
1898年1月、カナダオンタリオ州セントキャザリン州ディキューフォールズが完成した。 オンタリオ発電所が所有しており、4つのユニットが現在も運用されている。 1898年8月25日、この駅は22,500ボルト、66 2/3Hz、2相、オンタリオ州ハミルトンまで56kmの距離で電力を供給した。 より高い電圧を使用することは、その距離にわたって効率的な伝送を可能にした。 (2002年にIEEE Executive Committeeによって電気工学におけるIEEEのマイルストーン&コンピューティングとして認識された)
1901年にニューヨークのトレントンフォールズで、1905年に米国で設計・製造されたハイヘッド反応タービンの最初の設置が行われた。 ミシガン州マリー、垂直軸タービンと発電機を直接接続した最初の低ヘッドプラントが建設されました
1906年、メリーランド州イルチェスターで、アンバーセンダム内に完全に水没した水力発電所が建設されました。1911年、R-D-ジョンソンは差動サージタンクとジョンソン静水圧ペンストック弁を発明した。
1912年、ペンシルベニア州ホルトウッドで、水力発電所にキングズベリー垂直スラストベアリングの最初の商業的設置がありました。
1914S.J.Zowskiは低いヘッド塗布のための高い比速度の反作用（フランシス島）のタービンランナーを開発した。
1916年、Forrest Naglerによって設計された固定翼プロペラタービンの最初の商業的設置がありました。
1917hydraconeの草案管はW.M.Whiteによって特許を取られました。
1919年Viktor KaplanはチェコスロバキアのPodebradyで調整可能なブレードプロペラタービンランナーを実証した。
1922年は、ピーク電力のために特別に水力発電所が建設されたのは初めてでした。
1929年コネチカット州ニューミルフォードのロッキー川発電所は、最初の主要な揚水発電所であった。
詳細については：水力発電の歴史を詳述する推奨リソースは、文化資源管理に関するタスクフォース、エジソン電気研究所、ダンカンヘイ、ニューヨーク州立博物館、1991年のために準備された、米国1880-1940年の水力発電開発の二巻セットです。 この本は、1880年頃の最初の水力発電から1940年までの1500以上の水力発電施設がアメリカの電気エネルギーの約三分の一を生産していたことを詳述している。 これは、エネルギーの10分の1未満が水力発電である今日と比較しています。
ナイアガラ地域の水力発電所の歴史
オーストラリアのニューサウスウェールズ州のスノーウィーマウンテンズ-スキームは、世界で最も複雑な統合された水と水力発電のスキームの一つであり、建設に25年を要した。 開発に関する情報は、Snowy Hydroのウェブサイトで入手できます。
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