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蓄電池の仕組みはご存知ですか?単機能とハイブリッドの特徴も紹介!

蓄電池 2021年11月08日更新

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「蓄電池って最近聞くようになったけど、いまいち理解しきれていないな。」
「太陽光の設置に際して蓄電池をお勧めされたけど、蓄電池って何だっけ?」

このような疑問を抱えている方はいませんか。

近年、環境問題に配慮して太陽光が盛んになりました。
そこに加えて、蓄電池も話題になりつつあります。

しかし、太陽光ほど馴染みがないため、あまり理解していない方もいらっしゃるでしょう。

そこで今回は、蓄電池の仕組みや種類などについて紹介します。

蓄電池の仕組みはどうなっている?

まず初めに、蓄電池がどのような仕組みで動いているのか確認していきましょう。

乾電池と充電・放電の仕組みは同じ」と覚えておくと良いです。

蓄電池の基本的な仕組みを紹介

蓄電池は電気を充電できる

早速ですが、蓄電池の役割は大きく2つあります。
停電等で電気が使えない時のための「バックアップ電源」、そして余った電力の「充電」の2つです。

そもそも蓄電池とは、漢字からわかるように、電気を蓄えておくものです。
住宅で使用する場合は、電力系統や太陽光発電から電気を充電し、好きなタイミングで使用することができます。

そのため、1つ目の機能であるバックアップ電源の役割を果たします。
現代の生活の多くに電気が使用されているのはご存知かと思います。

停電でもし電気が使えないとなった場合、不安になりますよね。
そこで蓄電池は使えるので、今の生活には欠かせないものと言えるでしょう。

使える対象としては、スマホのバッテリーといった小型のものから、エアコンや冷蔵庫といった大型のものまで使えます。

消費電力は異なりますが、さまざまなものに使えるということを覚えておきましょう。

運転モードで充放電が変わる

また、蓄電池の特徴として、運転モードで充放電が変わることも挙げられます。

運転モードとは「経済優先モード」「環境優先モード」「安全モード」の3つがあります。

それぞれの特徴を簡単に紹介します。

経済優先モードとは、経済性を優先するため、発電したものをできるだけ売電するモードです。
そして、環境優先モードとは、環境負荷へ配慮した蓄電池の使い方をすることで、なるべく自家消費に回すモードです。
最後の安全モードとは、停電が発生した時でも使える電力を多く確保するために、常に一定の充電残量に保つモードです。

以上のように、一言に蓄電池といっても、いくつかのモードがあります。

このことは頭に入れておきましょう。

充放電の仕組みは乾電池と同じ

続いては、蓄電池の充放電の仕組みについて紹介します。

これは冒頭でも書いたように、乾電池と同じです。
蓄電池の構成要素は「電極板」・「電解液」・正極側と負極側で混ざり合わないための仕切りの「セパレータ」の3つあります。

まず、放電の仕組みから見ていきます。
放電は、電極板と電解液が反応し、負極の電極板から電解液へイオン化分子が溶け出すとこから始まります。
そして、セパレータを通過し、正極の電極板につくことで電流が流れ、放電が起こります。

また、負極の電極板が全て溶け出す前に電力を加えて逆反応を起こすと、充電ができるようになります。
こういった可逆的な化学反応を通して、蓄電池と乾電池は充放電を繰り返しています

ここからは、蓄電池を2種類に分けて紹介します。

単機能型蓄電池の仕組みを紹介!

単機能型蓄電池を紹介

まずは単機能型蓄電池から紹介します。
単機能型蓄電池とは、太陽光パネル用のパワコンと、蓄電池用のパワコンが別々になっているものを指します。

初めて蓄電池や太陽光パネルを購入する方は「蓄電池だけあれば大丈夫」とは考えないようにすることです。
蓄電池用パワコンがない場合は交流電気を直流電気に変換できないため、せっかくの電気が貯められません。

必ず蓄電池用のパワコンを購入しましょう。

単機能型蓄電池の特徴を紹介

ここからは、単機能型蓄電池の特徴を3つ紹介します。

値段が安い

1つ目は、値段が安いことです。

この後紹介するハイブリッド型蓄電池と比較すると、単機能型蓄電池は役割が少ないです。
そのため、キロワットあたりの単価が安いのが最初の特徴です。

具体的に見ていくと、同じ12kWhの容量の場合、単機能型蓄電池の低下は370万円、ハイブリッド型蓄電池の低下は420万円です。
50万円もの差があります。
電力の変換ロスがハイブリッドよりも大きいと言われていますが、その安さでカバーできていると言えるでしょう。

停電時に使用家電の制限なし

2つ目は、停電した際でも使用する家電が限られていないことです。

まず押さえておきたいこととして、蓄電池は単機能型・ハイブリッド型の分け方以外にも、特定負荷型・全負荷型の分け方があります。
特定不可型では、停電が起きた際、あらかじめ選んだ回路しか使用できず、コンセントが2~4つまでしか使えません。

一方、全負荷型の場合は、全てのコンセントを利用することができ、停電時も普段と変わらない生活を送れます

そして現在、ハイブリッド型蓄電池では、全負荷型の取り扱いはとても減っています
しかし、単機能型蓄電池はまだまだ取り扱いが多いです。

つまり、単機能型蓄電池のみ、全ての家電が使えるように対応しており、この点では優れています。

パワコンの設置に場所をとる

3つ目は、パワコンの設置に場所を取ることです。

これはデメリットと言えます。
太陽光発電システムをすでに導入している場合、蓄電池用パワコンの場所を別途用意する必要があります。

大きさにして、おおよそ32型のテレビです。
そのような大きさのパワコンを2台並べて配置するほどのスペースの確保は容易ではないでしょう。

仮に離れた場所に置いた場合、ケーブルが長くなってしまい、電力の変換ロスが生じます。
これはデメリットと言えますね。

ハイブリッド型蓄電池の仕組みを紹介!

続いては、先ほどから何度か出ているハイブリッド型蓄電池について紹介します。

ハイブリッド型蓄電池を紹介

ハイブリッド型とは、名前からわかるように、何かと何かが組み合わさったものです。
単機能型蓄電池は、太陽光パネル用パワコンとは別に、蓄電池用パワコンが交流電気を直流電気にする際に必要でしたね。

ハイブリッド型は、それら2つを1つにまとめたものです。

ハイブリッド型蓄電池の特徴を紹介

ここから、2台のパワコンを1台にまとめたハイブリッド型蓄電池の特徴を4つ紹介します。

電力ロスが少ない

1つ目は、電力ロスが少ないことです。

電力ロスに関して、具体的に数字を出した方がわかりやすいので、10kWとして説明します。
家庭内で使用するためには交流電気に変換しますが、変換効率が94パーセントの場合、9.4kWが利用可能な電気となります。

そして、それをためておく場合は直流電気に変える必要があり、9.4kWの94パーセントの8.8kWになります。
その蓄電池に貯めた電気を使用する場合、再び交流電気に変えるため、8.8kWの94パーセントの8.2kWになります。 

以上からわかるように、発電された10kWから18パーセントの電気が無駄になっています。
一方、ハイブリッド型であれば、太陽光で生み出された直流電気をそのまま蓄電池に貯めることができ、1回しか変換を必要としません。

そのため、9.4kWで利用でき、電力ロスが非常に少ないです。

停電時にも使える

2つ目は、停電時でもそのまま使えることです。

ハイブリッド型の場合、太陽光用パワコンと蓄電池用パワコンがうまく連携できるので、発電した電気を蓄電池に大量に回せます
先ほど紹介した電力ロスとも繋がりますが、電力ロスが大きいと、停電時にはあまり多く使用できませんよね。

その点、ハイブリッドであれば、電力ロスが少ない状態で使用し続けられます。
どのくらい続くか分からない停電時には、ハイブリッド型の方が良いでしょう。

価格が高い

3つ目は、価格が割高であることです。

通常であれば、ハイブリッド型の方が単機能型よりも価格が高いです。
これは、太陽光との連携を前提にしていることが大きな原因として挙げられます。

価格重視の方は単機能型を選ぶことをお勧めします。

パワコンの交換が必要

4つ目は、既存のパワコンを交換する必要があることです。

これは、太陽光発電システムをすでに設置しており、後付けで蓄電池を設置する場合に限りますが、ハイブリッド型は2台を1台にするため、交換しなければいけません。

一方、まだ太陽光発電システムを導入しておらず、これから同時導入を検討している方はハイブリッド型を選ぶと良いでしょう。

仕組みを知った後で単機能かハイブリット、選ぶポイントを紹介

ここまでで、単機能型蓄電池とハイブリッド型蓄電池の仕組みや特徴を紹介してきました。
ここまで読むと「結局、どちらを購入すれば良いんだっけ?」と悩む方もいらっしゃると思います。

そこで、ここからは選ぶポイントを紹介します。

太陽光と組み合わせるか

まずは太陽光発電システムと組み合わせて使用したいか考えることです。
ハイブリッド型の特徴は何といっても、太陽光発電システムと蓄電池用パワコンの一体化です。

そのため、太陽光発電システムと組み合わせたい方は、ハイブリッド型を選びましょう。

また、現時点では設置していなくても、将来的に太陽光発電システムを導入しようと考えている方もハイブリッド型を選ぶことをお勧めします。

蓄電容量

次は、蓄電容量を考えて選ぶ場合です。
蓄電容量は、使用する家電の合計消費電力と利用時間を掛け合わせたもので、各家庭によって変化します。

これが選ぶポイントとして大事な理由は、ハイブリッド型の場合は蓄電容量が5〜7kWh、単機能型の場合は10kWhが主流だからです。

たくさん電気を貯める必要がある方は単機能型蓄電池を選びましょう。

設置スペース

続いてのポイントは設置スペースを考えることです。
先ほど紹介したように、設置にはある程度のスペースを要します。

ただパワコンがおけるスペースだけでなく、作業員が作業するスペースも確保する必要があります。
そこも頭に入れて、設置可能か考えましょう。

あまりスペースがない方はハイブリッド型、スペースが十分に確保されている方は単機能型を選ぶと良いでしょう。

蓄電池の仕組みを知ってから購入しましょう!

今回は、蓄電池の仕組みやその特徴について紹介しました。
蓄電池は電気を貯められ、停電時にも活用できます。

その中で、大きく単機能型とハイブリッド型の2種類に分けることができます。
それぞれ特徴があり、各家庭の事情によってどちらをつけた方が良いのか変わってきます。

今回紹介した特徴をまずは参考にして、自分に合った蓄電池を購入しましょう。

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