実際に九州電力の小丸川発電所で揚力発電をしているようです。
本発電所計画は、小丸川の支流大瀬内谷川の最上流部に上部ダムを築造して上部調整池とし、小丸川中流部に下部ダムを築造して下部調整池とし、この間の有効落差約650mを約2.8kmの水路で連結し、毎秒222立方メートルの水を使い、地下に設けた発電所で最大出力120万kWの発電を行うものである。
もし、原子力発電の代替という観点で揚水発電に興味をお持ちなら、それは明らかに間違いだというお話しをしておきます。揚水発電は出力調整の難しい原子力発電とセットで設けられることが殆どです。つまり原子力発電所で出力を調整せずに揚水発電所に余剰電力を提供することで夜間に余った電気を蓄えるための施設だとご理解下さい。
では回答に
・ピーク時の発電量です
・発電可能時間は貯水池の貯水量によって左右されることは自明の理です。答えようがありません。一般には6?10時間程度を想定して設けられているようです。
・出力を半分に下げれば倍の時間発電し続けるかとなると具体的な数値は見付けられませんでしたが、そういったことはまずありません。流体機械は出力によって効率が変わります。性格上最大出力に近いあたりで効率が良くなるよう設計されているものと推測されます。流石に出力を半分にまで低下させると80%程度に下がるものと推測されます。倍の時間はもちません。
・発電量と揚水にかかる時間についてですが、効率は70%程度です。1/0.7=1.43の電力と時間が必要となります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8F%9A%E6%B0%B4%E7%99%BA%E9%9B%BB
http://www.nuketext.org/mondaiten_yousui.html
>・これは最大出力の値という認識でよいか
おそらく最大です。
400万Kw/時
>最大出力は何時間出力し続けられるのか。
ダムにたまっている水量による。
出力は、流す水の量を調整することでする。
揚水式発電所の発電時間は最大で8?10時間
http://www.nuketext.org/mondaiten_yousui.html
原理上、
夜間にため込んで昼間にという感じなので8時間ぐらいは
発電できるように設計されてると思うけど。
水量にしても、一気に大量に流しても
効率が悪いので、短時間しか使えない設計になっていないと思う。
また、原子力を多く抱えたいわけですから
原理上はたくさん蓄えれるように設計されてますよ・・。
>最大の半分の出力なら、2倍の時間発電できるという
そのとおり
>空になった状態から満水になるまで何時間かかるのか
くみ上げるポンプの能力による
通常は夜間にくみ上げればよいとなってるので、その程度で満水になるように設計してると思う。
ポンプの能力なので、もともと設計されているより早くはくみ上げられない
>その際発電能力の何倍の電気を使うのか
エネルギー効率は、揚水につかった電力に対して70%といわれています
http://www.nuketext.org/mondaiten_yousui.html
>ピークへの対応と夜間の余剰の有効活用に重要な発電方法です。
ピーク時対応というよりかは、
原子力発電所を増やすための「逃げ」の方法として存在してるので
これを火力発電などでやるということは、電力会社は考えないかと。
原子力は、出力調整を細かにできないので、どうしても余った電気を捨てる施設が
必要になるからです。
関電の場合は
ピーク時に原子力比率が30%程度ですが
それ以外では50%程度になります。
安い原子力を使ったほうがお得なので、
ピーク時以外にも活用してるわけですね・・・。
ピーク時対応にはいろんな方法があるのですが
コストがかかることは、関電はしたくない傾向にあるかと思います。