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【蓄電池の仕組みを解説】太陽光発電との相性抜群!

蓄電池 2021年10月22日更新

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今回は蓄電池の仕組みについて解説していきます。また、太陽光発電との相性についても解説するので、購入を検討している方はぜひ参考にしてみてください。

1.蓄電池の複雑な原理をわかりやすく解説!

蓄電池の内部がどのような仕組みになっているか、皆さんご存知でしょうか。蓄電池の内部は、私達が学生の時に習った理科の原理の応用で作られています。

まず、蓄電池の内部には正極・負極・電解液によって構成されています。正極とはその名の通り電位の高い極のことで、いわゆるプラス極と呼ばれているものです。その一方で負極は電位の低い極のことでマイナス極と呼ばれています。そして電解液は簡単に言ってしまうと、電気を通しやすい液体のことを指します。通常の液体に比べてイオン性物質を多く含ませることで、電気を通しやすくすることが可能なのです。

放電する際にはマイナス極の電子が電解液に溶けていき、プラス極に移動していきます。この際に電力が発生し、放電することが可能になります。この際にマイナス極がどんどん溶けていくのですが、このマイナス極が溶け切った時がいわゆる充電切れの状態になります。

そして充電する際には放電のときとは逆で、プラス極からマイナス極に電子が移動していきます。この原理によって外部の電力を蓄電池の中に貯めることができるのです。

2.蓄電池に求められる5つの要素とは?

ここでは蓄電池に求められる5つの要素について解説していきます。5つの要素は以下の通りです。

  • 蓄電容量
  • 寿命
  • サイズ
  • 価格
  • 保証

それぞれ解説していきます。

2-1.蓄電容量

蓄電容量はkWh(キロワットアワー)という単位で表示されます。kWhとは1kWの電力を1時間使った際の電気の量です。そのため当然ながら、kWhが多ければ多いほど多くの電気量を貯めることができます。

選び方の基準としては、普段の発電量・売電量や、緊急時の電力使用によって異なるかと思います。特に緊急時の電力使用については、普段使っている家電の消費電力を確認しておく必要があるでしょう。

例えば、エアコンの消費電力は大体900Wほど。エアコンを5時間ほど利用したいのであれば、900W×5時間で4.5kWhの電力量が必要になるのです。そのため、緊急時にエアコンを利用したいのであれば5kWh以上の蓄電容量の蓄電池を選ぶといいでしょう。

2-2.寿命

蓄電池の寿命は蓄電池の種類や充放電の回数によって決められていきます。現在の蓄電池業界で利用されているリチウムイオン電池は10年から20年ぐらいが寿命と言われています。リチウムイオン電池はエネルギー効率がとても良いことが特徴で、充放電を6000サイクル以上回すことが可能です。

また、寿命という概念ですが、これはスマホのバッテリーを考えるといいでしょう。スマホも2年ぐらい経過するとバッテリーの消耗が早くなりますよね。これと同じ現象が蓄電池にも発生するのです。そのため、寿命がある程度過ぎても蓄電池を利用することは可能ですが、充放電の効率が落ちてしまいます。

2-3.サイズ

蓄電池にはメーカーや蓄電容量によって様々なサイズがあります。例えばシャープの蓄電池の場合、奥行き360mm×幅500mm×高さ605mmとなっていて中々のサイズとなっています。それぞれの住宅の土地や周辺住宅の状況を考慮しつつ、サイズを検討していく必要があるでしょう。

この一方で、テスラのPowerwallという蓄電池のサイズは奥行き147mm×幅753mm×高さ1150mmということで非常に薄型になっており、壁に貼り付ける感覚で設置することが可能になっています。そのため、非常にスマートかつスタイリッシュです。蓄電池によって住宅の外見の印象を左右することもあるので、マイホームの方は入念に検討するべきかもしれません。

2-4.価格

蓄電池には蓄電容量や性能によって価格設定されています。本体価格は150万円〜300万円ほどかかると見ていいでしょう。これに加え設置・工事費用もかかります。蓄電池の販売会社によっては設置費用を0円で提供している場合もあるので、蓄電池だけではなく販売会社も比較検討する必要があるでしょう。

2-5.保証

蓄電池にはそれぞれのメーカーによって保証などのアフターサポートが用意されています。基本的には蓄電池の寿命と考えられている10年から20年に設定されていることがほとんどです。こちらもしっかり確認する必要があるでしょう。

また、蓄電池の保証はメーカーだけではなく販売会社が提供していることも多いです。修理や交換、メンテナンスなどのアフターサポートを提供している事が多いので、こちらもしっかり確認する必要があるでしょう。

3.太陽光発電との相性バツグン!

ここからは太陽光発電との相性について解説していきます。内容は以下の通りです。

  • 太陽光発電の電気を貯められる
  • ソーラーパネルと同時に設置する必要はない
  • 太陽光発電の電気が蓄電池に流れる仕組みとは?

それぞれ解説していきます。

3-1.太陽光発電の電池を貯めれる

蓄電池と太陽光発電が相性抜群である最大の理由は、太陽光発電の電池を貯められることにあります。昼間に太陽光で発電した電力を夜間に利用することはもちろんのこと、蓄電池に貯めておいて好きなタイミングで売電することも可能になります。

また、電気代は時間帯によって変動するケースもあります。最も電気代が高い時間帯は昼間、最も電気代が安くなる時間帯は21時過ぎぐらいとなります。そのため、太陽光で発電した電気を昼間に利用することができれば、電気代の大きな節約になるのです。深夜帯の安い電気を売電して蓄電池に貯めておくことができるのも嬉しい点です。もちろん、使う機会がなければ蓄電池に貯めておいて、タイミングを見計らって売電すればいいので、経済的にはかなりお得になります。

3-2.同時に設置する必要もない

太陽光発電で用いられるソーラーパネルと蓄電池は必ずしも同時に設置する必要はありません。販売会社によってはキャンペーンで、同時に着工することでお得になることもあるのですが、別々に着工しても問題はありません。

また、日本ではFIT制度(固定価格買取制度)と呼ばれるものがあり、この制度のおかげで太陽光発電を導入してから10年間はお得に売電することが可能になります。その一方で、10年が経過してしまうと売電価格が安くなってしまうので、そのタイミングで蓄電池を導入するのもオススメです。

3-3.太陽光発電と蓄電池のセットの仕組み

太陽光発電で発電された電気はケーブルを経由して蓄電池に送電されます。しかし、太陽光発電で発電された電気は直流電流と呼ばれるもの。蓄電池で蓄電される電気も直流電流なのですが、家電で用いられる電気は交流電流です。そのため、家庭用と蓄電池用の2つのパワーコンディショナが必要になり、その度に電流の系統が変換されるのです。パワーコンディショナとは、直流と交流を変換することができる装置のことです。

この変換による発電ロスを軽減させたものがハイブリット型の蓄電池で、蓄電池の中にパワーコンディショナが内蔵されています。価格が割高になりますが、省スペースで発電効率も良いのがメリットです。ぜひ検討してみてください。

4.まとめ

それでは本記事をまとめていきます。

  • 蓄電池は正極・負極・電解液で構成されている
  • 蓄電池は5つの要素で比較できる
  • 太陽光発電と蓄電池の相性は抜群
  • 特にハイブリット型蓄電池は相性抜群

蓄電池の仕組みを根本から理解できるようになると、蓄電池選びをしやすくなるかと思います。本記事を参考にして、蓄電池選びをスムーズに進めてみてください。

また、蓄電池は太陽光発電との相性抜群です。経済状況を考慮しつつ、ぜひ導入を検討してみてください。

 

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