再生可能エネルギーのさらなる普及には蓄電池が欠かせないという論調が多く見られます。それは大きな規模の話だけではなく、家庭や会社などでも同じです。太陽光発電などの再生可能エネルギーの弱点を補って余りあるほどの役割を担っている蓄電池について、何がそんなにすごいのかについて解説したいと思います。
また、家庭や会社などでも蓄電池があると再生可能エネルギーをもっと活用できるようになるので、その仕組みやメリット、デメリットについても解説します。
蓄電池の概要をおさらい
最初に、ここまで注目されている蓄電池についてのおさらいをしておきましょう。蓄電池の基本を知ることで、再生可能エネルギーとの相性がよいこと、もっと普及を進められる可能性が秘めていることが分かります。
蓄電池とは何か
蓄電池とは、電気を貯めることができる機器のことです。電池は内部に電気を貯めることができますが、放電（供給）だけで充電はできません。乾電池がその最もポピュラーな形で、これらの電池は1回使って中の電気がなくなったら終わりです。
それに対して、蓄電池は充電をすれば何度でも繰り返して使えるのが最大の違いです。現在では幅広い分野で使用されている蓄電池ですが、古くから私たちの周りにはたくさんの蓄電池があります。
代表的なのは、クルマのバッテリーでしょう。EVではなくガソリン車にもエンジンをかけたりエアコンなどの電装品を使うためにバッテリーが搭載されており、これは何度でも充電と放電を繰り返すことができます。今どきのクルマはコンピューター制御で走る構造になっているので、バッテリーがなければ電装品はおろかクルマそのものを走らせることもできません。
近年、再生可能エネルギーと関連して見聞きすることが多くなった蓄電池は、再生可能エネルギーの弱い部分を補うためにあるものと位置づけされています。それがどういう役割なのかについては後述していきますが、現代社会が蓄電池なしでは成り立たないというのは動かしようのない事実でしょう。
蓄電池の役割
蓄電池には、大きく2つの役割があります。1つは蓄電で、もう1つは放電（供給）です。つまり、電気をいつでも貯めることができて、いつでも使いたい時に中に貯められている電気を使うことができるのが、蓄電池です。
電気を貯める役割については誰もが簡単に想像できるかと思いますが、実は蓄電池と再生可能エネルギーとの関わりを考えた時、後者の供給に大きな意味があります。これについては、後述しています。
さまざまな蓄電池の種類
蓄電池は飛躍的な進歩を遂げてきており、私たちの身の回りにはたくさんの蓄電池があります。小さなものではワイヤレスイヤホンやスマホに内蔵されている蓄電池でしょう。特にワイヤレスイヤホンは左右の耳で使うため、両方のイヤホンに小さな蓄電池が入っています。従来のイヤホンは無線ではなかったので本体から音を鳴らすための電力を供給していたのですが、ワイヤレスだとそれができません。しかも左右に2つあるのですから、左右それぞれのイヤホンに蓄電池を内蔵しておく必要があるわけです。以前であれば蓄電池の小型化やコストダウンがそこまで進んでいなかったので難しかった分野ですが、近年の技術革新やコストダウンによってワイヤレスイヤホンが実現しています。そう考えると、ワイヤレスイヤホンは蓄電池の進歩の賜物といえます。
その他にもEV（電気自動車）が走るための蓄電池、家庭用の蓄電池、事業用などに用いられる大規模蓄電施設などなど、蓄電池や社会や経済のあらゆる場面で活躍中です。
蓄電池の中核はリチウムイオン電池
2024年時点で、実用化されている蓄電池のほとんどは内部にリチウムイオン電池が実装されています。これは大きさの違いに関わらず、ほとんどの蓄電部分に用いられているといってもよいでしょう。
その理由は、リチウムイオン電池が小型化や高密度化に優れているからです。ワイヤレスイヤホンとEVでは規模感が全く異なりますが、リチウムイオン電池はこの両方に実装可能です。
さらに、リチウムイオン電池は電気の残量や充電状態を把握しやすいという利点もあります。私たちが使用しているスマホではバッテリー残量を見ることができるようになっており、これが少なくなってくると充電しようとする行動に移れます。これもリチウムイオン電池の特性をいかしたもので、もしこの特性がなければスマホのバッテリー残量がどれだけあるのか分からず、突然電源が切れて困るようなことになっていたかもしれません。
再生可能エネルギーの補完的な役割で導入されている蓄電池についても残量が分かりやすくなっているので、特に家庭用での普及が進んでいます。
リチウムイオン電池以外の蓄電池
リチウムイオン以外にも、さまざまな蓄電池があります。代表的なのはニッカド電池でしょう。ニッケルとカドミウムを使用した蓄電池で、リチウムイオン電池が普及する前はこのニッカド電池が主流でした。
蓄電池は使っていない時にも微弱な放電をします。ニッカド電池はその自然放電量が多いため、スマホなど「電池の持ち」が重視される機器には不向きです。その一方で一気に高い出力を発揮するような機器には適しているので、電動工具などの蓄電池としては現役です。
再生可能エネルギーが抱えている課題
蓄電池の基本をマスターした次には、再生可能エネルギーの話に進みましょう。再生可能エネルギーは自然由来で無尽蔵のエネルギーだけに実用化すれば夢のエネルギーシステムが完成するわけですが、まだまだそこにいくつもの壁が立ちはだかっています。
これらの問題は蓄電池で解決できる可能性が大いにあるので、その可能性については次章で解説します。その前に、再生可能エネルギーが直面している問題について認識しておきたいと思います。
同時同量の原則
電力供給には、同時同量の原則があります。電力の供給量と使用量が一致していないと電力のバランスが崩れてしまい、最悪の場合は大規模停電になってしまうという原則です。
電気には「電流」という言葉があるように、流れることでエネルギーとなります。その流れは発電所から消費地まで続いています。発電所から過剰な電力が供給されて消費地で使い切れないと余った電力がバランスを崩してしまい、停電のリスクを高めます。
太陽光発電の普及が進み、日中時間に家庭から多くの電力が供給された結果、電力余りが起きてしまったために電力会社が電力の買取を抑制することがあります。これは出力制御と呼ばれる措置で、実際に九州電力で出力制御が実施されたことがありました。
太陽光発電は太陽光がなければ発電ができないため、太陽光発電が普及すればするほど日中時間、特に晴れている日の発電量が多くなります。その一方で夜や悪天候の日は発電量がぐっと少なくなるため、どうしてもムラが大きくなります。そこで、電力会社は火力発電所や原子力発電所など、電力会社がコントロールしやすい発電所の供給量を調節することによって、同時同量を守っています。
再生可能エネルギーはこれからも自然由来であることに変わりはないため、供給力を安定化するのは簡単ではありません。しかし、いつまでも既存の発電所の調節だけに依存するわけにもいきません。そこで安定的な供給のために蓄電池が注目されているわけです。
発電したのに電力を活用できない
同時同量だけでなく、再生可能エネルギーには系統制約の問題が付きまといます。系統制約とは、発電をした電力を送るための送電容量によって制約を受ける問題のことです。
既存の送電網は電力会社の発電所からの送電を想定しており、各家庭が発電所となって売電をすることを想定していませんでした。そのため各家庭から太陽光発電による電力が系統連系をして送られてくるとなると、その容量に一定の制約があります。
せっかく有り余るほどの発電をしたのに、送電網のキャパシティが足りないために系統電力として活用できなくなる可能性があるわけです。今後さらに太陽光発電が普及すると、この問題はより深刻になるでしょう。メガソーラーのような大規模発電所が続々と誕生していますが、それに対応した送電網を構築する必要があります。
自然由来だけに不安定さが残る
再生可能エネルギーは自然由来のエネルギーだけに、どうしても自然の気まぐれによる影響を受けます。太陽光発電は日照量による影響を、風力発電は風量による影響を受けます。
もし、現在の電力供給のすべてを再生可能エネルギーにしたら、どうなるでしょうか。おそらく大半の供給源は太陽光発電になるので、晴れた日の日中時間以外は電気を使うことができず、夜と悪天候の日は停電です。風力や地熱など他にもさまざまな再生可能エネルギーがありますが、それらを組み合わせても停電になったり電力の需給がひっ迫して節電をしなければならないようなことが頻発するはずです。
この不安定さが、再生可能エネルギーの最大のネックです。これをどうするか？という議論は世界中で進められており、蓄電池がそのひとつの解決法として注目されています。
蓄電池があらゆる問題を解決する
再生可能エネルギーの諸問題について解説しましたが、これらの問題は蓄電池が解決できるかもしれません。すでに実用化されている取り組みも含めて、蓄電池が再生可能エネルギーの問題を解決できる可能性について解説していきたいと思います。
余った電力を蓄えられる
家庭用太陽光発電を導入している人であれば実感がわきやすいと思いますが、再生可能エネルギーには発電量の偏りがあります。太陽光発電の場合は、日中時間に余るほどの発電をする一方で、夜間や悪天候の日はほとんど発電をしないという偏りです。風力発電も然りで、風がある日と無い日とでは発電量に大きな偏りが生じます。
これだと電力の消費家にとって不便極まりないので、それを安定化させるのに蓄電池が役立ちます。余った時は電力を貯めて、発電量が少なくなる時は蓄電池から供給するという具合です。国や都市レベルでこれをやろうとすると巨大な規模の蓄電池が必要になりますが、すでに家庭用ではこのモデルが確立しています。
家庭用の太陽光発電と蓄電池をセットで導入すれば、自家発電と自家消費のモデルが完成するため、近年では太陽光発電の導入時に蓄電池を併用する事例が増えています。蓄電池の併用モデルは電気代の高騰対策になるため、近年人気が高まっています。
気候にかかわらず電力を安定供給できる
天候など自然の気まぐれによって発電量が強く影響を受ける再生可能エネルギーは、安定供給しにくいところが大きな弱点です。そうは言っても現代社会は一瞬でも停電を起こしてしまうと重大な事態になるため、自然の気まぐれに付き合うわけにはいきません。
そこで蓄電池を導入して供給されてくる再生可能エネルギーによる電力を貯めておいて、必要に応じて供給することで電力供給が安定化します。自然の気まぐれによる偏りを平均化させるというのは、蓄電池に期待される大きな役割です。
マイクログリッド構築に役立つ
マイクログリッドという言葉をご存知でしょうか。地域内に小規模な発電施設を設けて、その地域に電力を供給する独立型モデルのことです。マイクログリッドを構築すればへき地や離島など発電所からの送電が難しい場所であっても電力の安定供給が可能になります。
太陽光発電をマイクログリッド構築に利用する事例は多くありますが、それだけに依存すると電力の供給が不安定になります。そこで地域で使用するための蓄電池を設置すれば、電力を安定供給するモデルが完成します。
このマイクログリッドは、実はエネルギー問題や環境問題の解決にもつながるとして注目されています。というのも、発電所から送られる電力は送電時に一定量が減ってしまいます。これは送電ロスと呼ばれ、発電所からの距離が遠くなるほど送電ロスは大きくなります。
原子力発電所はへき地に設けられることが多いため、発電所の電力を大都市に送るまでにかなりの送電ロスが発生します。これが積み重なるとエネルギー問題に深刻な影響を及ぼすため、発電地と消費地が近いことには重要な意味があるわけです。
マイクログリッドだと送電ロスの問題をほとんど考慮しなくてもよくなるため、再生可能エネルギーと蓄電池の活用が送電ロス問題も解決できるかもしれません。
真の脱原発につながる
蓄電池の普及は、再生可能エネルギーのさらなる普及に寄与するでしょう。これまで最大の問題とされてきた発電量の偏りという問題を解決できるからです。
福島原発の事故によって脱原発を唱える人が多くなりましたが、こうした脱原発論のほとんどは代替電力の議論がセットになっておらず、無責任なものばかりです。「脱原発を実現したドイツを見習え」という人もいますが、ドイツは原発大国である隣国のフランスから電力を購入している事実があります。つまり、まだまだ再生可能エネルギーだけでは電力消費に対応することはできないのです。
そこで、蓄電池です。再生可能エネルギーの供給量の偏りという問題を解決できれば、いよいよ本当に再生可能エネルギーが原子力発電に取って代わる日がくるかもしれません。
世界各国が本格的に蓄電池シフトを進めている
再生可能エネルギーと蓄電池の組み合わせによるエネルギー問題へのアプローチは、世界でも大いに注目されています。そのことは、近年の国際会議で議論されている議題や採択された目標を見ても明らかです。
イタリアのトリノで開催されたG7サミットでは、2030年までに再生可能エネルギー施設を3倍増にすることを目標としたほか、同時に蓄電池をはじめとするエネルギー貯蔵施設の規模を6倍にすることが目標とされました。これを受けて日本でも系統用蓄電池の積極的な導入を進めるべきとの提言がなされ、そのための支援策も検討されています。
なお、この系統用電池については、後述します。
国も蓄電池に対する補助制度を設けている
先ほど紹介したトリノのG7サミットだけの影響ではありませんが、日本でも蓄電池の本格的な普及を進めるべく、それを政策に盛り込んでいます。具体的な形のひとつとして国による蓄電システムへの補助金制度が設けられており、後で解説する系統用蓄電池の導入時には補助金が出る仕組みとなっています。
令和5年度、令和6年度ともに予算が組まれているため、今後も同様の補助金制度が設けられる可能性は高いでしょう。
参照元：SII：一般社団法人 環境共創イニシアチブ｜公募情報（令和6年度 系統用蓄電池・水電解装置導入支援事業）
蓄電池があれば家庭内で電力の自給自足が実現する
先ほどから蓄電池と再生可能エネルギーの関係について解説を進めてきましたが、どれも規模の大きな話が大半でした。ここでは家庭レベルの話をしたいと思います。家庭用の太陽光発電と蓄電池を併用することで、とてつもなく大きなメリットが得られます。
太陽光発電と蓄電池は相性抜群
太陽光発電が普及し始めた当時は、太陽光発電とオール電化を併用するモデルが一般的でした。家庭内のエネルギーを電力に一本化することで太陽光発電による電力をより効率良く利用できることや、オール電化に特化した電気料金プランにすることで経済的メリットも大きくなることが魅力的でした。
しかし、今では状況は変わっています。オール電化の電機料金プランの新規加入を受付けていない電力会社が多くなり、オール電化にしただけではメリットが最大化されないケースが多くなっています。
そこで注目されているのが、蓄電池です。日中時間は太陽光発電による電力が余ることが多いため、それを蓄電池に貯めておきます。そして夜間や悪天候の日にそれを使うことで、電力会社からの買電量が大幅に削減されます。
オール電化による電気代の節約だけでは力不足になっているので、蓄電池でさらにパワーアップする考え方です。電気代は高騰が続いており、今後さらに高くなるかもしれません。そんな時代に向けて「電力をできるだけ買わない」モデルの優位性はもっと高くなります。
このように太陽光発電と蓄電池は相性がとてもよいので、今後はこのセットが当たり前になっていくと思われます。
V2Hでカーライフも省エネ・省コスト
V2Hとは、EV（電気自動車）を蓄電池として活用できるモデルです。太陽光発電の導入を前提としたエコハウスでは、さらなるエコ化を進めるためにV2Hを導入する事例が増えています。
太陽光発電による電力を利用してEVを充電します。昼間にあまりクルマを使わない場合はほぼ太陽光発電由来の電力だけで充電を完了できることもあるでしょう。それが無理であってもEVの充電に太陽光発電を少しでも活用すれば、その分電気代の削減になります。
そして夜間や悪天候の日には、満充電になったEVから電力を供給します。EVはクルマを走らせるだけの大きな蓄電池を内蔵しているので、それを家庭用蓄電池として活用するわけです。
このV2Hを導入すると、再生可能エネルギーのさらなる活用につながりますし、一層の電気代節約が実現します。
再生可能エネルギー＋蓄電池による新たなビジネスモデル
ここで紹介するお話は、事業者向けです。再生可能エネルギーを有効活用するためのビジネスモデルとして近年注目されている、系統用蓄電池についてです。
太陽光発電などの再生可能エネルギーをより便利に、なおかつ現代社会のニーズに合致した形で供給することで投資利回りを狙うことができるとあって、事業者の間で導入が進んでいます。
どんな仕組みで、どんなビジネスモデルなのか、ここで解説します。
系統用蓄電池とは
系統用蓄電池の「系統」とは、送電網のことです。従来の系統は発電所と送電線、そして消費家で構成されており、24時間いつでも電力を使える仕組みとして機能しています。
系統用蓄電池は、この送電網に接続して使用する蓄電池です。例えば太陽光発電所と接続して稼働すれば、太陽光発電所から送られてきた電力を貯めておいて、必要に応じて供給するシステムが出来上がります。
すでに解説しているように再生可能エネルギーは自然の気まぐれに発電量が影響を受けてしまうため、系統用蓄電池というワンクッションを置くことによって安定供給を目指します。
系統用蓄電池のメリット
系統用蓄電池のメリットであり、最大の役割は再生可能エネルギーの安定的な供給です。それによって、以下のようなメリットが実現します。
①自然の気まぐれからの解放
発電をしたりしなかったり、もしくは発電量が多くなったり少なくなったり。こうした自然の気まぐれに左右されることなく電力の安定的な供給が実現します。データセンターに設置されている無停電電源のような役割を果たします。
②再生可能エネルギーの出力制御による利益
ご存じの方は多いと思いますが、電気料金は時間帯によって変動します。系統用蓄電池は系統に電力を流す（つまり売電をする）時間帯を自由に設定できるので、日中時間に太陽光発電で蓄電をして、電気代が高くなる時間帯にそれを流すといったことも可能になるわけです。
こうした利益の上げ方は、従来の太陽光発電投資では実現しませんでした。すでにこのメリットに注目する事業者は多く、今後ビジネスモデルとしての発展が期待されます。
③再生可能エネルギーのさらなる有効利用
太陽光発電によって得られた電力のすべてが利用されているのかというと、そうとはいえない部分があります。特に日中の太陽光が十分にある時間帯は太陽光発電による発電量も多くなりますが、その供給量が需要を上回っている場合は全量が使われることなく捨てられることもあります。
こんな場合であっても系統用蓄電池を活用すれば、再生可能エネルギーを捨てることなく全量を利用できます。
系統用蓄電池のデメリット、リスク
系統用蓄電池のデメリットといえるのは、ただひとつです。それは初期投資が大きくなってしまうことです。リチウムイオン電池は決して安いものではありませんが、それが大規模になるとどうしてもコストが増大します。
こうしたコストへの対策として国の補助金制度があるので、導入の際には積極的に活用したいところです。
また、系統用蓄電池の規模によっては設置する場所に苦労することも考えられます。
まとめ
再生可能エネルギーと蓄電池の関係について、さまざまな視点で解説してきました。筆者は長らく太陽光発電をはじめとする環境技術をウォッチしてきましたが、蓄電池の本格的な実用化によって再生可能エネルギーの活用は完成形に近づくと考えています。ようやくその時代がやってきたということで、今後は太陽光発電と蓄電池をセットにした電力供給システムが続々と構築され、エネルギー問題をめぐる状況は大きく変化していくことでしょう。
和上ホールディングスでは、蓄電池に関して豊富な販売実績と施工件数を誇っております。特に、太陽光発電と蓄電池をセットで購入することで、よりお得に設置できるため、蓄電池のご利用や導入をお考えの方は、お気軽にお問い合わせください。
