蓄電池システムとは？充電と放電の仕組みを知ろう

電気を蓄えることを蓄電といい、再生エネルギーの有効活用に欠かせないシステムです。大阪でも利用されているFIT（固定価格買取制度）や卒FITで注目を集めており、最新のZEH（ゼロ・エネルギー・ハウス）住宅にも採用されるなど、省エネルギー化で期待されています。ここでは蓄電池が期待されている理由や充電・蓄電の仕組みを紹介していきます。

充電と放電の原理を利用する蓄電池の仕組み

蓄電池は、電解液にプラス極とマイナス極（正極と負極）になる2つの金属を入れて電流を生み出す原理を利用しています。マイナスには電解液に溶けやすい金属を、プラスには電解液に溶けにくい金属を採用しており、マイナスの金属が溶けることで発生した電子がプラスへ流れて電流が発生、これを放電といいます。

蓄電は、放電と逆の原理を利用しています。プラスの金属が溶ける際に発生した電流を、マイナスへと移動させて金属に戻していくと電気が蓄えられていきます。電解液を媒体にして発生する電子が、マイナス極とプラス極の金属間を移動させることで電流の流れを生み出し、充電と放電を繰り返しているのです。

この蓄電池の特徴的な仕組みは、何度でも使えることにあります。乾電池だと使い切ってしまうと捨てるしかありませんが、蓄電池は充電さえすれば何度でも利用できます。使用される金属によって種類が違ってきます。最も古いのが1859年に開発された鉛蓄電池であり、登場から150年を経た今もエンジン駆動時の始動用バッテリーや電気車両バッテリー、船舶バッテリーなどに利用されており、信頼性において群を抜く存在です。

主流なのが、リチウムイオン電池です。主にパソコンやタブレットやスマートフォンなどに採用されており、プラス極とマイナス極間を、イオン化で放出された電子が移動することで蓄電と放電を行います。大型化の成功により電気自動車や家庭用蓄電池システムにも使われるようになりました。金属素材としてコバルトやニッケル、マンガンなどの単一または複合の金属酸化物を使用しています。

一次電池と二次電池に違いはあるの？

パソコンやスマホ、タブレットなどのデバイスから家庭用太陽光発電の蓄電システムや電気自動車のバッテリーにも採用されるリチウムイオン電池の正式名称は、リチウムイオン二次電池といいます。二次電池があるということは、一次電池も存在するはずですが、一体何が違うのでしょうか。

結論からいうと一次電池は使い切りで、二次電池はくり返し使えるものをいいます。一次電池を代表するのが、乾電池です。懐中電灯やワイヤレスマウスやキーボード、液晶テレビのリモコン、携帯型のレコーダーなどに使用されています。サイズ違いが用意されており、単（数字）形で呼ばれていて最もサイズの大きな単1形、単2形、最もよく使われている単3形、最も小さな単4形、立方体をした9V形など他があります。

今や主流になったリチウムイオン二次電池の陰に隠れていますが、現在でも現役として活躍しており、日本国内の年間販売数は約38.8億本（2019年電池工業会資料）、全電池の約63％を占めるものの、売上総額については約8％となっており、二次電池に圧倒されています。

一次電池の原理も二次電池とまったく同じですが、繰り返し使えないため蓄電池としては使えません。あくまで簡易的な存在であるため、限られた用途にしか使えないという側面があります。また二次電池の小型軽量化、さらに大容量化によって使用される場面が少なくなってきました。

蓄電池で進化する再生可能エネルギーの活用

蓄電池が注目されるようになったのは、再生可能エネルギーの有効活用の決定打となるからです。また大阪でも多くの方が利用している電気の固定価格買取制度（FIT)においても、ダブル発電（再生可能エネルギー発電と蓄電システムの併用）での強みが知られるようになりました。

とくに年々買取価格が下がるFITでは、ダブル発電の安定した買取価格が注目される他、2012年度にFITに参加した方にとって期限となる2022年以降の卒FIT対策としても関心を集めています。太陽光発電などの再生可能エネルギーで発電した電力は、そのまま電力会社に流されていきます。蓄電池を新たに導入することで生み出された電力の多くを蓄えられるようになり、夜間電力や停電時の非常用電源に使えるようになります。

すでに大阪を始めとして全国各地で利用が始まっており、とくにオール電化や太陽光発電を利用している世帯での導入が増えており、省エネ対策として導入を補助する自治体もあります。導入する際のポイントは、ライフスタイルや目的に合わせることです。

ライフスタイルが夜型であれば省エネ効果を実感しやすいですが、昼型の場合は期待した省エネ効果を感じられないかもしれません。また太陽光発電をしている世帯なら、発電量にあった蓄電池を選ぶことが大切になります。賢く利用すれば、さらなる省エネを目指せるのが、蓄電池のメリットです。

蓄電池の充電と放電の仕組みや一次電池と二次電池の違い、省エネ効果について触れてきました。蓄電池システムは、大阪を始めとした全国で導入が進められており、未来の省エネ生活に欠かせないものとなりつつあります。蓄電と放電の仕組みによって、我々の生活はさらに進化します。

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