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蓄電池とは

蓄電池とはどのような設備なのでしょうか?蓄電池の仕組みや種類、導入が推進される背景や今後の動向などについて解説しています。

蓄電池とは

蓄電池とは電気エネルギーを貯めたり放出したりできる装置で、繰り返し使用することができるのが特徴です。「二次電池」や「バッテリー」の名称で呼ばれることもあり、さまざまな種類の蓄電池があります。

種類によって蓄電池を構成する素材や構造が異なりますが、基本的に以下のような仕組みで電気エネルギーを貯めたり放出したりしています。

蓄電池のしくみ

蓄電池は、硫酸などの電解液の中にプラス(+)極とマイナス(-)極になる金属を入れることによって電流が生まれる仕組みになっています。プラス(+)極にはイオン(+)が溶けにくい金属、マイナス(-)極にはイオン(+)が溶けやすい金属を設置し、イオンとくっついていた電子(-)がマイナス極からプラス極に流れる仕組みとなっています。

このように電子がプラス極に向かって移動すると同時に電流が生まれ、電気エネルギーとして使用することができます。この時に蓄電池の中では電解液の中にマイナス極の金属がどんどん溶けだします。これを「析出」と言いますが、マイナス極の金属がすべて析出してしまうとこれ以上電気を放出できなくなります。

反対に充電させる場合は蓄電池に電流を流し、プラス極の電子をマイナス極に移動させることによってプラス極の金属を電解液の中に析出させます。これにより蓄電池の中に電気エネルギーを貯めることができます。

蓄電池の種類

プラス極とマイナス極の金属の組み合わせや電解液の種類、構造の違いによってさまざまな種類の蓄電池があります。それぞれに特徴やメリット・デメリットがあるので使用目的や使用される場所が異なります。

蓄電池の種類 用途・場所 特徴
鉛電池 車のバッテリー
バックアップ電源
二酸化鉛(+)、鉛(-)、希硫酸(電解液)
コストが安く信頼性に優れている
ニッケル
水素電池
充電式電池
ハイブリッドカー
オキシ水酸化ニッケル(+)、水素吸蔵合金(-)、アルカリ水溶液(電解液)
充放電をすばやくできる
リチウム
イオン電池
住宅用蓄電池
産業用蓄電池
携帯電話
電気自動車
硫黄(+)、ナトリウム(-)、
β-アルミナ(電解液)
電気をたくさん出力できる
NAS電池 産業用蓄電池
バックアップ電源
硫黄(+)、ナトリウム(-)、
酸化アルミ(電解液)
長寿命で電池容量が大きい

蓄電池にどれだけたくさんの電気エネルギーを貯められるかは、蓄電池の「電池容量」によって決まります。住宅用蓄電池は1.5~5.0kW、産業用蓄電池には1.5~20kWと電池容量の幅があり、目的や用途によって電池容量を決定します。

住宅用蓄電池、産業用蓄電池にはリチウムイオン電池やAGM式鉛バッテリー式電池がよく使用されますが、電池容量の大きさや充電方式によって価格が変わります。

蓄電池

今後の蓄電池

2011年3月11日に発生した東日本大震災によって日本の原子力発電所が稼働停止する事態となりました。福島第一原子力発電所に起こった事故により原子力発電に対する安全性が疑問視され、また使用済核燃料の処理問題や化石燃料の枯渇問題、地球温暖化対策などもあり、今後電気エネルギーをどのように生産するかが課題となっています。

蓄電池が社会全体に広まれば余った電気エネルギーを貯めることができ、必要とするところへ融通し合えることになります。そうすると新しい発電所を建設する必要もなくなり、また太陽光発電システムの電気を溜めることができないというデメリットを解消することもできます。

災害時には貯めた電気を使用することができるので、防災対策としても蓄電池の導入が進められています。現在さまざまなメーカーや研究所で開発が進めらており、性能アップやコストダウンが期待されています。

蓄電池のまとめ

  • 2種類の異なる金属を電解液に入れることによって電気エネルギーを充放電できる装置
  • さまざまな種類の蓄電池があるので使用目的や場所によって種類を選ぶ必要がある
  • 日本のエネルギー問題解決に蓄電池の普及が期待されている

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