自然エネルギーの代表である太陽光発電は、環境問題や災害対策の取り組みの一つとして注目され、設置数が年々増加しています。太陽光発電システムを住宅に導入する場合、屋根にパネルを設置するほか、蓄電池も併用するのが一般的です。ただし蓄電池が高額なために、太陽光発電システムの導入自体を諦める人も少なくありません。
この記事では蓄電池について詳しく説明し、太陽光発電システムとの併用によるメリット・デメリットを解説します。さらに蓄電池なしで太陽光発電を効率よく使うポイントも紹介するので、導入を迷っている人はぜひ参考にしてください。
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太陽光発電の蓄電池に関する基礎知識
まず蓄電池について説明します。蓄電池の種類や選び方、太陽光発電システムと併用する必要性などを、詳しく見ていきましょう。
蓄電池とは
蓄電池とは電気を充電する機器のことで、貯めた電気を後からでも使えるようにするものです。例えば、スマホやパソコンに接続して使用するモバイルバッテリーや、自動車やバイクなどのバッテリーも蓄電池の一種です。
繰り返し使えることから二次電池や充電式電池とも呼ばれ、従来から様々な用途で活躍していましたが、停電や電力不足の際に非常用電源になる点が注目され、近年普及が加速しました。
蓄電池の種類
蓄電池は、用途に合わせて様々な種類があります。主な種類と用途は次の通りです。
| 蓄電池の種類 | 用途 |
| リチウムイオン電池 | 太陽光発電、スマホやパソコン、電気自動車など |
| 鉛蓄電池 | 自転車、自動車、非常時バックアップ電源など |
| ニッケル水素電池 | 乾電池型充電池など |
| NAS電池 | 電力貯蔵施設、工場用のバックアップ用電池など |
それぞれの特徴に合わせて、様々な用途で使われています。
リチウムイオン電池
リチウムを含む化合物からなる正極と負極の間を、リチウムイオンが移動することで放電と充電を行います。リチウムは軽く小さな物質であるため、高密度・高効率で蓄電容量が大きいのが特徴です。
軽量化しやすく、残存容量の確認が簡単であることから、モバイル機器を中心に幅広く使われています。
鉛蓄電池
古くからある蓄電池で、鉛の電極版と希硫酸の化学反応で充電を行います。鉛が安価であることから、蓄電池の中では低コストで製造できるため、幅広い用途に使われています。
昔から使われている実績があるため信頼性が高い一方で、発火の原因になる希硫酸を使用していることから、破損などには注意が必要です。
ニッケル水素電池
電極にニッケル酸化物と水素化合物を使用し、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ溶液を電解液として化学反応させる蓄電池です。有害物質を含まないことから、環境にやさしい蓄電池として活用されています。
過放電や過充電に強いため、大きな電流を用いた高速充放電が可能です。ただし充電から放電のサイクル回数が短いことや、使用環境の影響を受けやすく、寿命を維持するのが難しい性質があります。
NAS電池
負極にナトリウム(Na)、正極に硫酸(S)を使っているNAS電池は、精製されたファインセラミックを電解液として化学反応させることで充放電を行います。大容量・長寿命・低コストで製造できることから、大規模電力貯蔵施設などを中心に活用されています。
ただしNAS電池は、使われるナトリウムが第3類危険物に指定されていることから、一般家庭向けの販売は行われていません。
蓄電池の選び方
太陽光発電の蓄電池を選ぶ際には、次の点をチェックしましょう。
- 蓄電容量
- 充放電回数
- 充電時間
- 価格
- 保証内容
- 大きさ
蓄電池を選ぶ際に最も重要なのは蓄電容量です。これは太陽光発電システムの発電量を参考にします。
一般的に太陽光発電システムの発電量は、パネル容量に3を掛けた数字が目安です。例えばパネル容量が4kWだと1日の発電量はおよそ12kWhになります。このうち日中の自家消費量が3kWhとして、残りの電気を売電せずに蓄電する場合には、9kWhの容量が必要です。
充放電回数については、提示回数を超えても使用できますが、蓄電容量が徐々に低下していきます。蓄電池をできるだけ長く使うためには、保証内容と併せて充放電回数もチェックしましょう。
また蓄電容量が大きいものほど、サイズも大きくなります。設置スペースが限られている場合には、注意してください。
蓄電池を設置する必要性
太陽光発電システムを効率的に活用するには、蓄電池の併用がおすすめです。蓄電池がないと、太陽光発電でつくった電気を、後から使うことができません。
太陽光発電システムと蓄電池はセットで導入しなくても、電気の自家消費や余剰電力の売電はできます。ただしこの場合、夜間の電気は電力会社から購入するしかありません。太陽光発電の電気を夜も使えるようにするには、蓄電池に貯める必要があります。
太陽光発電と蓄電池を併用するメリット
太陽光発電システムと蓄電池の併用には、次のようなメリットがあります。
- 電気を蓄えることができる
- 停電時でも安心して電気が使える
- 電気料金を節約できる
- 買取終了後も活用できる
- 環境に配慮できる
停電対策や電気料金の節約など、電気を欠かすことができない日常生活の中では、魅力的なことが多いです。
電気を蓄えることができる
蓄電池があると、太陽光発電システムでつくった電気を、好きな時間に使えるようになります。
本来、電気のエネルギーは閉じ込めて貯めることはできません。ただし蓄電池は化学反応を利用し、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄えます。そして貯まった電気は、再度化学反応によって放電され、通常の電気と同様に使えます。
停電時でも安心して電気が使える
蓄電池があると、停電時のバックアップ電源にできます。
災害などが原因で停電が発生すると、通常は電力会社の通電が復旧するまで、電化製品は使えません。しかし、蓄電池があれば、生活に必要な電気を賄えます。さらに日中は太陽光発電システムの電気を貯められるので、復旧まで数日かかるような事態になっても、ある程度の生活を維持できます。
停電時のバックアップについては、どのくらい電気が必要になるのかをシミュレーションするのがおすすめです。照明や冷蔵庫など、停電中に使う家電を想定して消費電力量を合算しておくと、いざというときに役立ちます。
電気料金を節約できる
電気を蓄電池に貯めて使用することで、電力会社に支払う電気料金は抑えられます。日中は不在で夕方以降の在宅が多い家では、昼間に太陽光発電でつくった電気を夜に使えば、電気料金の節約が可能です。
またそれ以外にも、蓄電池には電気料金を抑える活用方法があります。夜間の料金が安いプランを利用して蓄電池を充電し、その電気を使用する方法です。これはピークシフトと呼ばれ、電力不足問題への取り組みとしても注目されています。
買取終了後も活用できる
蓄電池があると、国が定めた再生可能エネルギーの固定価格買取制度(FIT制度)が終了した後(卒FIT)でも、太陽光発電システムの電気を有効活用できます。
太陽光発電でつくられた電気は、国が定めたFIT制度によって、10年間は固定価格で売電できますが、制度終了後は売電価格が下がるために、収入としてはあまり期待できません。
しかし、蓄電池があれば太陽光発電の電気を蓄えて自家消費できるため、無駄になることがありません。
環境に配慮できる
太陽光発電システムと蓄電池を併用して効率よく電気を使い、電力会社の電気の使用量を減らすことは、環境に配慮した生活を過ごすことにもなります。
環境省が発表した温室効果ガス排出量に関する資料によると、電力会社が石油や石炭を使って発電した場合、1kWhで約500gの二酸化炭素が排出されます。一方、太陽光発電システムは、二酸化炭素を発生させずに発電可能です。
太陽光発電の電気を中心に暮らすことは、環境問題への取り組みのひとつになります。
“参考：環境省「2017年度（平成29年度）温室効果ガス排出量｜2.7 エネルギー転換部門”
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太陽光発電と蓄電池を併用するデメリット
太陽光発電システムに蓄電池を合わせて使うには、導入費用や設置スペースが必要になります。また蓄電池には寿命があり、長く使用すると買いかえが必要です。
導入費用が高い
蓄電池の費用は、各メーカーごと容量や機能によって異なります。おおよその目安は次の通りです。
| 蓄電容量 | 費用目安(工事費込み) |
| 3～7kWh | 80～170万円 |
| 8～11kWh | 160～220万円 |
| 12～16kWh | 210～280万円 |
蓄電容量が大きいものほど、費用は高くなります。また充放電回数が多いものや、満タンになるまでの充電時間が短いなど、高機能なものは高額になります。
太陽光パネル設置後に蓄電池を導入すると、コスパは良くすみます。
買いかえが必要になる
蓄電池は買いかえが必要で、永久に使えるものではありません。太陽光発電システムに使用するリチウムイオン電池は、長く使用すると劣化します。製品によって異なりますが、使用期間の目安は10～20年です。
蓄電池が劣化し始めると、十分な容量を充電できなくなります。一般的に各メーカーは、蓄電容量が約7割以下になったら、買いかえを勧めています。
設置するためのスペースが必要
蓄電池を設置するためには、スペースの確保が必要です。通常蓄電池は、エアコンの室外機くらいの大きさで、重さは50～100kgあります。配線もあり簡単に動かせるものではないため、生活に支障のない場所を選ぶ必要があります。
屋外では長く直射日光に当たる場所や、浸水・水没の可能性がある場所を避けて設置しましょう。屋内の場合は、熱や湿気がこもりにくく、重さに耐えられる床に設置します。その際、多少の稼働音があるため、寝室の側は避けた方が無難です。
蓄電池なしで自家消費量を増やすためのポイント
蓄電池無しで太陽光発電システムを導入した場合、自家消費を増やす生活に切り替えることで、電気を効率的に活用できます。ここではその自家消費を増やす方法について、詳しく紹介します。
オール電化に変更する
住宅内で必要になるエネルギーがすべて電気のオール電化にすると、太陽光発電の自家消費は増えます。ガスや石油のエネルギー分を無くし、調理・給湯・暖房など、すべて電気で賄う製品で生活します。
さらに太陽光発電の余剰電力を活かすためには、エコキュートの昼間運転がおすすめです。エコキュートは料金が安い夜間電力を使用してお湯を貯めるシステムですが、これを昼間の太陽光発電が稼働している時間帯に動かせば、電気料金の節約になります。
電気自動車に乗り換える
車を電気自動車に乗り換えると、太陽光発電の自家消費は増えます。電気自動車を太陽光発電の電気で充電することで、ガソリン代や軽油代の節約になります。
またV2H機器を導入すれば、電気自動車のバッテリーとして搭載されている電池が、家の中でも使用可能です。V2Hとは「Vehicle to Home」の略で、電気自動車への充電だけでなく、電気自動車に蓄えた電気を家でも使えるようにする仕組みのことです。ただし、この場合の電気自動車は、V2Hに対応している必要があります。
同居する家族を増やす
同居人数を増やせば、太陽光発電の自家消費は増加します。
建て替えやリフォームなどを検討しているタイミングであれば、二世帯住宅や独立して一人暮らしをしている家族との同居など、生活する人数を増やすことを考えてみましょう。人が増えることで電気の消費量も増え、太陽光発電を無駄なく活用できます。
太陽光発電なしの蓄電池について
太陽光発電がない場合の蓄電池についても紹介します。災害などによる停電に備えて、蓄電池だけの導入を検討している人はぜひ参考にしてください。
太陽光なしで蓄電池を導入する方法
太陽光発電がない場合には、単機能型蓄電池を設置します。
蓄電池には、単機能型蓄電池とハイブリッド型蓄電池の2種類があります。電気を使用するには変換するパワーコンディショナーが必要ですが、単機能型蓄電池は蓄電池専用のパワーコンデショナーを使うため、太陽光発電を設置しない場合に適しているのです。
一方、ハイブリッド型蓄電池は、変換効率を上げるために、1台のパワーコンデショナーを太陽光発電と蓄電池で共有します。太陽光発電システムがない場合には、この共有機能は必要ありません。
単機能型蓄電池のメリット
単機能型蓄電池のメリットは、次の通りです。
- 導入費用が安い
- 蓄電容量の大きいものが揃っている
- 電力消費の大きい家電を使用可能
それぞれ詳しく見ていきましょう。
導入費用が安い
単機能型蓄電池は、ハイブリッド型蓄電池よりも価格が安いのが特徴です。単機能型蓄電池は、機能がシンプルなために低コストで製品化されています。
ここでは、単機能型蓄電池とハイブリッド型蓄電池の両方を販売しているメーカーでは単機能型蓄電池の方が50万円以上安いため、導入しやすくなっています。
蓄電容量の大きいものが揃っている
単機能型蓄電池には、大容量の製品が多いです。主流は10kWh以上で、1日で使う電気の半分以上を賄えます。
たくさん蓄えられるため、停電が長引いても電気の使用を極端に抑える必要がありません。
電力消費の大きい家電を使用可能
単機能型蓄電池には、エコキュートやエアコンにも使える200V出力対応の機種も多く揃っています。
60Aもしくは10kVA相当まで使える全負荷型のものが多く、使用を制限する必要がありません。停電時でも回路を限定せずに、通常と変わらない生活を送ることができます。
単機能型蓄電池のデメリット
単機能型蓄電池のデメリットは次の通りです。
- 太陽光発電と併用すると停電時の出力が落ちる
- 屋外設置のリスクがある
単機能型蓄電池は、太陽光発電との併用や水害リスクに注意する必要があります。
太陽光発電と併用すると停電時の出力が落ちる
停電した場合、太陽光発電のパワーコンデショナーの出力は1.5kW以下です。そのため自家消費が1kWの場合は、単機能型蓄電池に貯められるのは0.5kW以下です。一方ハイブリッド型蓄電池は停電時でも3kWが出力可能で、機種によってはそれ以上のものもあります。
単機能型蓄電池を太陽光発電と併用した場合は、停電時に十分な充電ができないことに注意が必要です。
屋外設置のリスクがある
単機能型蓄電池には大容量のものが多いため、重量や容量が大きくなることから基本的に屋外に設置するのが一般的ですが、蓄電池は水に弱い性質があるため、水害対策が必要です。
地面より20cm以上高さがある安全な設置場所をつくるため、基礎工事などの費用がかかります。また水害リスクのある地域では、さらに高い場所への設置が必要になる場合もあります。
導入を検討する際は、地域のハザードマップを確認し、リスク対策を忘れずにしましょう。
まとめ
太陽光発電システムでつくった電気を、後から効率的に使用するには蓄電池が必要です。さらに電気料金の節約や環境に配慮した生活ができるなど、蓄電池の導入には多くのメリットがあります。ただし高い費用がかかることや、買いかえが必要になるなどのデメリットもあります。
また、蓄電池なしの太陽光発電システムの有効活用には、オール電化や電気自動車の導入が効果的です。自家消費を増やすことで、電気料金を抑えられます。
太陽光発電システムと蓄電池は、併用のメリット・デメリットや、無駄なく電気を使う方法などを吟味したうえで、導入の検討をしてください。
※「マイナビニュース太陽光発電」は以下に記載されたリンク先からの情報をもとに、制作・編集しております。
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