家庭用蓄電池とは 蓄電池の仕組み 蓄電池の種類

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バッテリーや充電池と、呼び方は様々ですが身の回りには蓄電池があふれており、蓄電池なしの生活は考えられません。

 

しかし性能は進歩の途中、より便利で環境を意識した生活には蓄電池の性能の向上は欠くことができません。

 

蓄電池、充電ができる電池のこと。

 

気が付けば、身の回りには蓄電池だらけ。

 

スマホにノートパソコン、タブレット型の端末、デジタルオーディオプレイヤー、デジカメ、電気シェーバー、コードレス掃除機。

 

自動車1台につき1つは必ず入っています。

 

また、ハイブリッドカーや話題PHVになると搭載しているのは、強力きわまりない巨大な蓄電池。

 

電気自動車、EVは家庭用の200Vで充電しますので、これも蓄電池を積んでいます。

 

また、海上自衛隊の巨大な潜水艦の胴体のほとんどは蓄電池。

 

これはディーゼルで水面を航行中に充電、潜水中は電気で航行するという仕組みになっているからです。

 

いったん潜行すると半月間は浮上しませんから、その分の電気をためるのに、膨大な量の蓄電池が必要なのですね。

 

電気を貯めておく機能があるもの、これが蓄電池なのですが、呼び方は色々あります。

 

スマホなど持ち歩き可能のものは蓄電池と呼ばずに単に電池と呼んだりしますし、車関連はバッテリーと呼んだりもします。

 

パナソニックブランドから出ている蓄電池、エネループは充電池と呼ばれる場合が多そうです。

 

現代の生活は蓄電池なしでは考えられません。

 

様々な場面で蓄電池は使われていますが、主な種類は鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池に分けられます。

 

自動車に使われているのが鉛蓄電池、携帯電話など小型の電子機器に使われているのはリチウムイオン電池、

 

ハイブリッドカーなどに用いられているのもリチウムイオン電池、エネループなどの充電池はもっぱらニッケル水素電池が使われています。

 

家庭用蓄電池で使われているのはリチウムイオン電池、まれに鉛蓄電池のものも販売されています。

 

これらは充電を繰り返すと劣化し、充分に充電できなくなる、気温が下がると性能を発揮できなくなるなどの特長が見られます。

 

例えば、少し前に話題になった電気自動車に対する不満は、

 

当初は、期待通りの距離を走れたが、充電をくりかえすことで航続距離が短くなったという話。

 

冬場は電力が弱く、ヒーターを付けるだけでまともに加速しなくなるなど、これらは、そのまま蓄電池の特長への不満なのです。

 

電子製品のモバイル化が進み、車などの動力の主力が電気になるにつれ、今後も蓄電池の役割は大きくなることが予想されます。

 

そのためには、充電回数による劣化や大きさ
、コストなど様々な問題をクリアしなくてはなりません。

 

また安全性など生命に直結する問題も指摘されています。

 

今後の蓄電池の進歩に期待したいものです。

注目を集める家庭用蓄電池ですが、実現するにはまだ数多いハードルを越えなくてはいけません。

 

しかし、普及が進む家庭用太陽光発電と家庭用蓄電池の相性の良さはバツグン、近い将来爆発的な勢いで普及が進む可能性を秘めています。

 

プリウスそしてアクアの大ヒット以来、すっかり日本の自動車の主流はハイブリッドになってしまいました。

 

ガソリンとモーターを併用して走るハイブリッドカーは燃費の良さが特長。

 

用いられている技術も回生ブレーキなど画期的なものばかりです。

 

しかしハイブリッドカーの一番の肝はバッテリー、電気をいくらつくってもためておく場所がないと意味がありません。

 

そして、その進歩には目覚ましいものがあります。

 

初代プリウスのバッテリーの重量は76kg、大柄な大人1人分です。

 

対して現行の3代目プリウスの場合は40kg、重さに加えて大きさも半分以下とずいぶんコンパクトになりました。

 

重さは燃費に、大きさは居住性に影響を与えます。

 

初代プリウスのままのバッテリーでは、現在のハイブリッドカーの流行りはなかったことでしょう。

 

バッテリー技術の進歩は住宅にも影響を与え、最近では家庭用蓄電池のことをよく耳にするようになりました。

 

充電できる電池が蓄電池、英語で言うとバッテリー、この両者は同じものを指しています。

 

発電所は大変巨大な設備、一度動かすと止められず、供給量の調整が難しいという弱点があります。

 

ですから電気が使用される量が少ない夜間は料金が安くなり、あまった電気を利用するオール電化住宅が流行るのです。

 

しかし、夜間に作った電気を日中に放出できる巨大な蓄電池があれば、供給量の調節の問題も解決します。

 

蓄電池のコストや大きさ、安全性などの面からまだまだ実現には程遠いもの。

 

では、各家庭に蓄電池を設置してはどうか。

 

これが家庭用蓄電池の基本的な考え方の「小さな発電所を各家庭に設置しよう」というもので、太陽光発電と発想が似ています。

 

日中、太陽光で作った電気を夜間使用することができる。

 

ですから、太陽光と蓄電池をセットにした製品が注目を集めているのです。

 

しかし家庭用蓄電池は発展途中、予備電源的な使い方がメインです。

 

現在の家庭用蓄電池に貯めた電気で、エアコンを動かすと30分は持たないでしょう。

 

また容量が多いものも発売されてはいますが、700万円といった価格は現実的ではないはずです。

 

一方で家庭用蓄電池の進歩も早く、数多くのベンチャー企業が参入するなど活気づいています。

 

電気自動車で注目を集めるアメリカのテスラモーターズも家庭や企業、そして電力会社向けの蓄電池を発表しました。

 

現在はあまりピンとは来ない家庭用蓄電池ですが近い将来、常識になってしまうことは間違いないはず。

 

早めに知識を仕入れておくことも必要ですね。

作られた電気を有効活用しようとする仕組みの一つが家庭用蓄電池です。

 

しかし、電池の仕組み自体が大きく進歩しないと、普及するのはまだまだ先のこと。

 

家庭での蓄電が広く普及するにはもう少し時間が必要なようです。

 

蓄電池に電気をためることが蓄電、仕組みとしては電極に電源をつなぐだけです。

 

毎日スマホや携帯音楽プレイヤーでやっているアレ、つまり蓄電と充電はまったく意味が変わりません。

 

携帯電話やタブレット、電気シェーバなら充電器をコンセントにつないで蓄電をおこないます。

 

自動車の場合は、エンジンの動力を電気にかえる発電機がそなわっているので、蓄電池は常に充電されている状態。

 

蓄電池にためた電気を使うことが放電、エンジンの始動時やライトの点灯時は放電していることになります。

 

蓄電した電機を必要なときに放電するのが、蓄電池の仕組みです。

 

人が活動する昼間は電気製品を使いますし、気温の調節のためにエアコンも使います。

 

ですから昼間に電気の使用量は多くなりますが、反対に夜間は電気の使用量が少なくなります。

 

しかし発電所は電気の使用量に応じて、電気の製造量を調節しにくいつくりになっています。

 

常にピーク時をまかなえる電気量を発電しなくてはいけないので、夜間には電気があまることになるのです。

 

あまった夜間電気の使用を促すために、夜間電気料金は低く設定してあるのです。

 

ここで発電所の電気を貯めておけるような、巨大な蓄電池があればいいのですが、費用面と安全面から実現していません。

 

増える電力需要に対応するために、火力や原子力などの巨大な発電所を増やすと環境の面や安全の面で不安があります。

 

そこで、巨大な発電所を造るかわりに、各家庭に小規模な発電所を数多く設置しよう。

 

電源は環境に悪影響をあたえない自然のエネルギーを利用しようというのが、太陽光発電地が設置されるようになった経緯です。

 

そして、太陽が出ている日中はいいのですが夜間になると、電気を作れなくなってしまうので、蓄電池を設置しようとしています。

 

これなら発電所も不要になりますし、技術的に難しい巨大な蓄電池も必要ありません。

 

これが蓄電で電気を有効活用しようとする仕組みです。

 

しかし、いまだ家庭用の蓄電池は発展途上、家庭で日中に必要な電気をためるには至っていません。

 

蓄電池の仕組み自体、改良の余地がありますし、大きさや安全性においても進歩の必要性があります。

 

補助金のおかげもあり、家庭用太陽発電の普及も徐々に広まりつつあります。

 

しかし家庭で発電し蓄電する、そんな仕組みの時代はまだ始まったばかりなのです。

蓄電池は現在大きく4種類にわけられ、それぞれ特徴を持っています。

 

現在注目されているのがリチウムイオン電池で、家庭用蓄電池として普及がはかられているのもこの種類。

 

日々進歩する蓄電池は、生活を大きく変化させることでしょう。

 

蓄電池とは、バッテリーや充電池の名前で呼ばれているもので、電気を貯めて放出することができる装置です。

 

蓄電池をつくるのは、電解液とプラスの電極・マイナスの電極の3つ。

 

この3つにどんな物質を用いるかによって、蓄電池は大きく4種類にわけられ、それぞれ違った特徴を持つようになります。

 

鉛電池

車のバッテリーや電動のフォークリフトやゴルフカートなどに用いられるもので、希硫酸、二酸化鉛と鉛でつくられます。

 

蓄電池の中で最も長く用いられており、コストの安さと信頼性が高い特徴があります。

 

ニッケル水素電池

ハイブリッドカーや「エネループ」などの充電池に用いられているのはコレ。

 

アルカリ水溶液、オキシ水酸化ニッケル、水素吸蔵合金でつくられます。

 

過充電・放電に強いので急速充電・放電が可能になっています。

 

リチウムイオン電池

携帯電話やノートパソコン、注目を集めるEVに用いられています。

 

家庭用や小規模店舗に用いられる蓄電池もこのタイプで、補助金事業の対象にもなっています。

 

電解液と電極はそれぞれβ-アルミナ、硫黄、ナトリウム。

 

コンパクトで電池の状態を監視しやすいという特徴があるので、現代最も普及が進んだ電池といえます。

 

NAS電池

産業用蓄電池やデータサーバなどのバックアップ用電源に用いられます。

 

酸化アルミを電解液に、硫黄とナトリウムをそれぞれ電極に使用。

 

高いエネルギー密度、低価格・長寿命という優れた点を持っています。

 

しかし運転温度が300度と非常に高く、発火の危険性もあるので、保守点検にコストがかかります。

 

蓄電池は化学反応を利用して電気を貯める装置ですが、コンデンサはそのまま電気を貯める装置です。

 

現在でもコンデンサ（キャパシタ）は発・充電をおこなう特殊な腕時計などに用いられています。

 

この容量を大きくして、小型化を進めているのが「グラフェン・ウルトラキャパシタ」。

 

化学反応を用いないので、劣化がほとんどなく長寿命、100万回以上の放電・充電にも耐えられる特徴があります。

 

ここで用いられているグラフェンは内部抵抗が非常に小さいため急速充電が可能、EV用として注目を集めています。

 

このように従来の蓄電池以外でもキャパシタなど、さまざまなものの開発が進められています。

 

コスト、寿命、コンパクトさ、扱いやすさなど特徴がそれぞれあるだけに、技術の進歩が待たれるところですね。

家庭用蓄電池の普及は始まったばかりとはいえ、小容量のものはバックアップ用、大容量のものは節電用と、容量と用途別に様々なタイプが発売されています。

 

価格はまだこなれたとは言い難いのが現状、家庭用蓄電池の導入はもう少し先でもいいかもしれません。

 

現在、蓄電池は容量でいうなら1kWhに満たないものからメガワット級のものまで、様々のものが販売されています。

 

メガワット（mW）とはkWの1,000倍を指す単位。

 

このクラスになるとリチウムイオン蓄電池とは異なる「NAS電池」と呼ばれるものが用いられます。

 

NAS電池とはマイナスの電極にナトリウム、プラスにイオウを用いたもので、大容量・高エネルギー密度・超寿命が特徴。

 

しかし、定期的な保守点検が必要なほか、発火の危険性が非常に高いというデメリットがあります。

 

現在使われているのは、ラインを止めることができない巨大な工場などです。

 

NAS電池になるとさすがにいきすぎですが、kWhクラスの蓄電池に家庭用、産業用の明確な線引きはありません。

 

一般的には500万円を越えるぐらいの実売になる50kWhクラスのものが産業用と考えることができるでしょう。

 

実際、このクラスの蓄電池になると、一般家庭用の補助金の対象にはなってはいません。

 

それより補助率の高い「再生可能エネルギー接続保留緊急対応補助金」の対象になっているのです。

 

家庭用の蓄電池はさらに2種類に分けることができます。

 

2.4kWh程度の少ない容量のものと、それ以上の大容量のものです。

 

少ない容量のものの用途は、スマートハウスで用いられるような節電効果を見込んだものではありません。

 

停電時のバックアップ電源としての用途がもっぱらです。

 

大容量のものになると、電気の最大使用量を定めておき、それを超えた分は蓄電池から供給を受けるピークカット、

 

電気の仕様が集中する時間帯に電力会社からの供給を断って、蓄電池の電気を使用するピークシフトなど節電に活用できます。

 

大容量のものほど節電効果も見込める上に、蓄電池の寿命も延びる傾向にあるので有利といえますが、その分値段は高価。

 

一般家庭用の補助金対象になっている蓄電池で、現在最も大容量のものはエリーパワー社のパワーストレージャー・テン。

 

このシリーズは14.9kWhから59.6kWhまで現在用意されており、定価は1,000万円弱、実売でも650万円以上はするというもの。

 

しかし、太陽光パネルとの連動や効果的な電気の使用や売電による電気代の削減には絶大な威力が期待できます。

 

土地に余裕があれば太陽光パネルを増築して、ミドルソーラー業者として開業できるほどの容量なのです。

 

技術が進歩をすれば、値段が安くなるのはどのようなものでも同じ。

 

家庭用蓄電池の普及は始まったばかり、そう考えると技術の進歩を待って導入を決めるというのもいい手段かもしれませんね。

現在の発電所のシステムは効率の点で問題を抱えています。

 

太陽光発電と蓄電池なら解決できそうなのですが、コストの点がネックになるというのがみんなの意見。

 

しかし蓄電池を使ってみたいという意見も多いもの。

 

技術が進歩すれば一挙に普及も進むでしょう。

 

火力や水力、原子力などの従来の発電所には発電量を調節しづらいという、大きな弱点があります。

 

そこで、電力使用量が大幅に下がる夜間の電気代を安くする試みがなされています。

 

しかし、その分を昼間に回すことができれば、これ以上のことはないというのがみんなの意見でしょう。

 

さらに、発電所から消費地までは遠いので送電線が持つ電気抵抗から、送電ロスが起こります。

 

それを防ぐためには電圧を高くして、送電線を太くする方法がありますが、一説によると現状の送電ロスは5%程度とか。

 

これを大きいと見るかどうかは、それぞれですが、捨ててしまっている電気がそれだけあるのは、もったいないものです。

 

また、火力の場合は発生するCO2と化石燃料を燃焼させているという点、原子力の場合は安全性、

 

水力の場合は建設時の自然破壊という、避けては通れない問題点がそれぞれあるのです。

 

発電の調整の難しさ、消費地までの距離、発電や建設にともなう環境負荷。

 

これらの問題点を一挙に解決できる方法が、太陽光発電と家庭用蓄電池のコンビです。

 

しかし、蓄電池の普及までには大きな問題点が2つあります。

 

みんなの意見を聞いてみましょう。

 

「太陽光発電の設置時や余剰電力の買い取りなど、補助金などがでているものの、まだまだコストが高い」

 

各家庭で電気を作ることができれば送電ロスはゼロ、発電所建設時の環境負荷も減らすことができます。

 

いい解決策のように思えるのですが、太陽光発電はまだまだ効率の点で改良の余地はあります。

 

さらに、みんなの意見にもあるとおり初期投資で200万円以上かかるとあっては、気軽に設置できるものでもありません。

 

• 「蓄電池にも補助金があるようだが、気軽に検討できるほど安くない」
• 「蓄電池に貯めておける電力量がまだまだ少ないので、現実的ではない」

使わない電気を貯めておくのは非常に良さそうですが、上記のみんなの意見のような問題点があります。

 

蓄電池を設置する場合、コストの1／3の補助金が現在用意されていますが、それでも本体が100万円以上すると導入しづらいものがあります。

 

そして余剰電力をつかうという、本来の蓄電池の使用法にそえるタイプの価格の高さというのも大きな問題点です。

 

まだまだ普及には越えなくてはいけないハードルが高い蓄電池、そのためには、技術が進歩することが一番です。

 

しかし蓄電池は既存の家電メーカーを始めとして、多くの会社が市場に参入している注目のジャンルでもあるのです。

 

価格がこなれてくれば蓄電池を使ってみたいとの意見も多いのも事実、時間がたてば飛躍的に普及が進みそうですね。

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