どうやって電気をためるの? 蓄電池の仕組み

家庭用蓄電池を導入し、電気を賢く活用する人が増えています。そもそも蓄電池とは二次電池と呼ばれる化学電池のことで、スマートフォンに使われているバッテリーなども同じ蓄電池の仲間です。では、そもそもなぜ蓄電池は何度も繰り返して使用できるのか、その仕組みについて解説します。

  1. 蓄電池とは
  2. 蓄電池の仕組み
  3. 導入する家庭が増加! 家庭用蓄電池のメリット

蓄電池とは

蓄電池とは、電気を蓄える「充電」と、電気を出力する「放電」を行う機能を持ち、一回限りではなく繰り返して使用できる電池のことです。

家庭でも使う機会の多いアルカリ乾電池やマンガン乾電池などの乾電池は、一度の放電だけで使い切るタイプの電池なので一次電池と呼ばれます。これに対し、蓄電池は二次電池と呼ばれます。スマートフォンやノートパソコンに内蔵されているバッテリーも二次電池であり、蓄電池の一種です。

そんな蓄電池には主に以下の種類があります。

鉛蓄電池

最も古い蓄電池で、コストパフォーマンスが高く、比較的長寿命です。

ニッケル水素電池

過充電・過放電に強く、少し前まではモバイル機器のバッテリーとしてよく使用されていました。現在はハイブリッド自動車などに使用されています。寿命は短い方です。

NAS電池

日本のメーカーが開発・生産している蓄電池です。メガワット級の電力を貯蔵でき、大規模電力貯蔵施設や再生可能エネルギーの出力などへの活用が期待されています。

リチウムイオン蓄電池

バッテリーを完全に使い切らず、途中で再充電すると放電電圧が低くなってしまうことがない、小型軽量化が可能な蓄電池です。スマホやノートパソコンの他、家庭用蓄電池でも使われるようになっています。

蓄電池の仕組み

どの蓄電池も基本的な構造は同じです。内部は2つの電極(+と-)と電解液で構成されています。プラス極には電子を受け取りたい物質が、マイナス極には電気を放出したい物質が用いられていて、電池を回路に接続すると化学反応が起き、マイナス極に貯まった電子が回路を通じてプラス極へと流れていきます。この化学反応が放電です。

一次電池の場合はこの化学反応が終わるとそれ以上放電ができなくなりますが、蓄電池は違います。

蓄電池では放電時とは反対向きの電気を流すことで、放電と逆の化学反応を起こすことができます。すると内部が放電前の状態に戻り、電気を蓄えることができます。これが充電です。この化学反応により蓄電池は放電だけでなく、充電をすることが可能です。

導入する家庭が増加! 家庭用蓄電池のメリット

家庭用蓄電池は一般住宅で使用可能な蓄電池です。いくつか種類がありますが、中でもよく使われているのは決まったスペースに設置する定置型蓄電池です。

もともとこのような蓄電池は産業用の蓄電池として使われていました。それが近年になって住宅用製品として普及し始めたという経緯があります。

ではなぜ家庭用蓄電池の導入が増えているのか。
その理由の一つとして、災害などによる停電時の電源確保に有用なことが挙げられます。蓄電池に電気が充電されていれば、電力会社からの電気の供給がストップし、停電しても家庭内で電気が使えるというわけです。

二つ目の理由として、ピークカット、ピークシフトの蓄電池の機能を利用した電気料金の削減ができることが挙げられます。ピークカットとは最も使用電力の多い時間帯の使用電力を削減すること、ピークシフトとは電気をあまり使わない時間帯に電気を貯めておいて、電気を多く使う時間帯に使用することです。電気代の安い夜間の時間帯に蓄電池に電気を貯め、電気代の高い日中にそれを使用すれば、電気料金を大幅に抑えることができます。

さらに第三の理由として、家庭用蓄電池は太陽光発電システムと相性がいいのも見逃せないポイントです。停電時のバックアップ電源として利用する場合も、太陽光発電で作った電気を蓄電池に貯めておけば、長期間の停電にも耐えることができます。また、通常時は日中に太陽光発電によって電気を作り、蓄電池に貯めて夜間に使用して電気料金を抑えるという活用方法も考えられます。

2009年~2015年の間に太陽光発電システムを設置した人たちからは、「2019年問題」を解決するためのツールとしても家庭用蓄電池が注目されています。2019年問題とは、2009年から始まった太陽光発電の余剰電力の買取制度が10年を経て売電期間満了となることに関わる問題です。太陽光発電で得た電力は、それを売る時代から自家消費する時代へとシフトしようとしており、そのために蓄電池が役立つと期待されています。

家庭用蓄電池の導入には以上のようなメリットがありますが、大容量かつ高性能な製品を求めると費用も高額になります。しかし、その価格は徐々に下がってきており、さらに地方自治体によっては補助金制度を利用できることもあります。国が推進する「ZEH(ゼッチ、ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス)」の実現に必要となる機器でもあることから、家庭用蓄電池の普及は今後さらに進んでいくでしょう。

蓄電池の仕組みは上記のとおりです。家庭用蓄電池を上手に使うことで電気代を減らし、非常時に役立てられ、太陽光発電の恩恵を最大化できます。蓄電池をあなたの自宅でも活用してみてはいかがでしょうか。

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