蓄電池って、どんな仕組みになっているの?

導入したら、どのくらいお得になるの?

 

 

東日本大震災の時、停電を経験した方の中には、
こんな時、蓄電池があればなぁ」と思った方も多いと思います。

停電の時以外にも、蓄電池があれば、
電気代をもっと節約できそうな気がするし、エコにも貢献できそうですよね。

でも、そもそも蓄電池って、
どのような仕組みで電気を貯めているのでしょうか。

 

ここでは初心者にも分かるように、
蓄電池の原理や仕組みを簡単に解説していきます。

蓄電池の導入を考えている方は、是非、参考にして下さい。

 

蓄電池とは?どんな役割があるの?

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蓄電池とは、簡単にいえば、
電気を貯めたり使ったりできる装置のことです。

車のバッテリーやスマホの充電器も、蓄電池の一種です。

使う素材によって、4種類のタイプがあります。

 

  1. 鉛蓄電池
  2. リチウムイオン電池
  3. ニッケル水素電池
  4. NAS電池

 

1.鉛蓄電池

蓄電池としての歴史が一番古く、
使用実績が多くて安価なため、信頼性にも優れています。

主に車のバッテリーの他、非常用電源やバッテリー駆動のフォークリフト、
ゴルフカートなどの電動車用主電源としても用いられています。

2.リチウムイオン電池

現在、最も活発に開発が進んでいる蓄電池です。

ネルギー密度と充放電エネルギー効率が非常に高く、
また残存容量や充電状態が分かり易いといった特長があります。

スマホやノートパソコンなどの電子機器に搭載されており、
電気自動車やスマートグリッドなどの蓄電装置としても今後期待できます。

一般の住宅に導入される蓄電池も、このリチウムイオン蓄電池です。

3.ニッケル水素電池

乾電池型の蓄電池「エネループ」が代表的です。

他にハイブリッドカーの動力源ともなっています。

エネルギー密度が高く、過充電・過放電に強いという特徴があります。

急速充放電が出来るということで、鉄道システムや、
モノレールシステムの地上蓄電設備(BPS)としても採用されています。

4.NAS電池(ナトリウム硫黄電池)

主に大規模な電力貯蔵施設や工場施設などで使用されている、
大容量向き蓄電池です。

今後、再生可能エネルギーが本格的に推進されるかは、
このNAS電池が大きなカギを握ると言われています。

 

このような蓄電池には、
どのような役割が期待されているのでしょうか。

大きく分けて次の2つが挙げられます。

 

  • 電力の安定供給
  • 非常時のバックアップ電源

 

電力の安定供給

今後ますます太陽光発電や風力発電などの、
再生可能エネルギーへのシフトが求められます。

ですが、これらの自然エネルギーの最大の弱点と言えるのが、
発電が不安定なこと。

蓄電池を導入すれば、発電できない時間帯も、
火力や原子力に頼らずに電気を使うことが出来るようになります。

また、真夏の電力需要がピークになる時間帯に、
蓄電池に溜まった電気を使う「ピークカット・ピークシフト」にも、
現在注目が集まっています。

非常時のバックアップ電源

今までは非常時のバックアップ電源と言えば、
化石燃料を使用した自家発電が主流でした。

ですが、環境面で負荷が掛かり過ぎるとの理由で、
蓄電池が期待されています。

東日本大震災での教訓を元に、開発が進んでいます。

 

蓄電池の仕組み(原理)とは?

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ここでは蓄電池の仕組みを見ていきます。

上で挙げた4種類の蓄電池は、全て同じ原理で動いています。

蓄電池の内部

蓄電池の内部は、
2つの電極(+と-)と電解質から構成されています。

プラス極には電気を「受け取りたい物質」、
マイナス極には電気を「放出したい物質」が使われています。

電池を回路に接続すると、
マイナス極に溜まった電子がプラス極に流れます。

これを「放電」と呼びます。

蓄電とは?

蓄電は、放電の逆の化学反応で起こります。

放電時とは逆向きの電気を流すことで、
放電とは逆の化学反応を起こし、放電前の状態に戻し電気を蓄えてくれます。

 

私たちに一番身近なリチウムイオン電池の場合、

  • プラス極 ・・・ 硫黄
  • マイナス極 ・・・ ナトリウム
  • 電解質 ・・・ βアルミナ

 

が使われています。

 

蓄電池は平均いくらぐらいで購入できる?

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蓄電池は将来とても有望であり、
是非、我が家でも導入したいと思っている方も多いでしょうが、
気になるのはその価格です。

家庭用の蓄電池は、一体いくらくらいなのでしょうか。

ここでは、定置型タイプの蓄電池についてご紹介していきます。

 

Panasonic、東芝、NEC、京セラ、シャープなど、
国内の主要メーカーから販売されていますが、

  • 蓄電容量
  • 発電モード
  • 想定寿命

 

などの違いが価格にも表れてきます。

オープン価格と表示されることが多いため、
ネットに販売価格を表示している工務店などの数字を集めてみました。

 

  • 5.0kWh前後のもの ・・・ 約86万円~約135万円
  • 7.0kwh前後のもの ・・・ 約141万円~161万円

 

工事費や諸費用も込みの金額です。

太陽光発電と同時に導入すれば、もっと安くすることも可能ですし、
住んでいる地域によっては補助金が出ることもありますので、
工務店に調べてもらいましょう。

 

蓄電池のメリット・デメリットとは?

蓄電池は良い事ばかりのような気がしますが、
具体的に導入を検討する前に、デメリットの部分にもきちんと目を向けましょう。

下記に蓄電池のメリットとデメリットをまとめました。

 蓄電池のメリット

  • 電気代を節約できる
  • ピークカット、ピークシフトに貢献できる
  • 災害時に非常用電源として使える
  • 太陽光発電で作った電気も蓄電できる

 

蓄電池を使えば、夜間の安い時間帯に電気を貯めて、
昼間の高い時間帯に貯めた電気を使うことが出来るので、
確実に電気代を減らすことが出来ます。

蓄電池のデメリット

  • 価格が高い
  • 設置のためのスペースが必要
  • 劣化する

 

まだまだ価格が高いのがデメリットの筆頭に挙げられます。

太陽光発電と同時に導入しても、
元を取るのに、13年~15年掛かると言われています。

単独だと25年掛かるという試算も出ています。

また、意外と大きいので設置スペースも確保しなければなりません。

スマホの充電器が劣化して取り換えが必要なように、
大型の蓄電池もいずれ寿命がきます。

その際、簡単に取り換えが効かないのもデメリットと言えるでしょう。

 

まとめ

いかがでしたでしょうか。

蓄電池は放電とは逆の化学反応を利用して、
電気を貯めることが出来る電池のことです。

素材によって4つの種類に分けられますが、
家庭用で使われる蓄電池はリチウムイオン電池が主流です。

電力の安定供給」や、「非常時のバックアップ電源
という役割が蓄電池には期待されています。

 

家庭用に導入されれば、
電気代が節約できるというメリットも享受できますが、

  • 価格が高い
  • 設置のためのスペースが必要
  • 劣化する

 

というデメリットが解消されるには、まだまだ時間がかかりそうです。