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蓄電池で再生可能エネルギーを充電してエネルギー自給率向上

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東日本大震災後に原子力発電所が停止し、一部は再稼働したものの、化石燃料による発電の割合が高くなっています。化石燃料のほとんどを輸入に頼る日本では、これらの価格高騰のリスクがあります。太陽光発電への投資も進みましたが、送電網への影響から制限が発動される事態が発生しています。

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蓄電池で再生可能エネルギーを充電してエネルギー自給率向上

2016年度の発電供給量の内、LNGが42.1%、石油等が9.3%、石炭が32.3%で、合計83.7%が化石燃料を燃焼させることで発電しています。これらの化石燃料のほとんどを輸入に頼っている日本では、これらの価格が高騰しただけで危機的な状況に陥ります。またこれらによる温室効果ガスの排出への批判もきびしくなっています。

もっとも望ましいのは、6.9%である再生可能エネルギー(新エネルギー等)の比率を大幅に増やすことです。温室効果ガスを排出しませんし、燃料を輸入に頼る必要もなく、理想的です。このことは多くの人に理解されやすく、これまでにも太陽光発電設備の導入も進んできました。

しかし、九州電力が増えすぎた太陽光発電の出力制御を行うという事態が発生しました。比率的にはまだまだ少ない再生可能エネルギーの発電量でありながら、出力制御を行う理由は、電力の供給が不安定で送電網に悪影響を与える可能性があるためです。もっともっと再生可能エネルギーを増やすべき日本において、この問題は解決しなければなりません。

現在の技術から考えて、もっとも有力な方法は蓄電池を活用する方法です。太陽光発電や風力発電による電力が余剰になった時に蓄電池に充電し、電力が足らなくなった時に蓄電池から放電すれば出力が不安定であるという再生可能エネルギーの弱点をカバーすることができます。

実際、日本の電力会社でも、一部で蓄電池は使用しています。なぜもっと大規模に蓄電池を利用していかないのでしょうか?要するに蓄電池を利用して電力を供給すると、コストが高くなってしまうためです。これまでも発電方法による発電コストが比較され、議論されてきましたが、発電するコストに蓄電するコストが上乗せされるので、高くなるわけです。

蓄電池の価格が下落すれば実現性は高くなる

国家レベルで見れば、化石燃料を輸入するために莫大な費用が国外に流出しているわけです。蓄電池の価格さえ下がれば、再生可能エネルギーの発電量を増やし、富の流出を抑えることができるでしょう。

工業技術の力はものすごく、継続的にある程度以上の量が生産・販売され、複数の企業間で競争が行われれば、急速に価格が低下することは、いくつもの事例で確認されています。

直近の10年では、種々のモバイル機器や電気自動車、ハイブリッドカーなどの製造・販売により、リチウムイオンバッテリーの性能が急速に向上し、価格は大きく下落しました。韓国・中国企業がなどが参入し、価格競争が激しくなり過ぎたので撤退する日本企業が出るほどです。

特にこれからの電気自動車の普及に向けて、パナソニックなどの複数の大企業がリチウムイオンバッテリーに大規模な投資をし、価格低下を加速させています。蓄電池の価格下落にはかなり期待が持てそうです。

また太陽光発電設備も価格下落も進んでおり、導入の費用も下がっています。


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リチウムイオンバッテリー?NAS電池?全固体電池?

蓄電池(あるいは蓄電システム)として期待されているのはリチウムイオンバッテリーだけではありません。他のタイプも開発されています。

NEDOは、圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)システムの実証実験を進めています。これは空気を利用した充電システムです。リチウムイオンバッテリーは、高価な原料や可燃性の物質を使用する点が不安材料としてありますが、圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)システムではそのような心配はありません。またリチウムイオンバッテリーでは、充放電の度に劣化していきますが、このシステムではより長期間使用できそうです。難点は、巨大なタンクに空気を圧縮して貯蔵するのですが、さすがにエネルギー密度が低くく、システムがコンパクトにならない点です。

電力会社による利用実績があるのがNAS電池です。日本ガイシが製造しています。kW単価はリチウムイオンバッテリーやニッケル水素電池に比べて高いのですが、kWh単価は安くなっています。電力網に使用するには適した蓄電池なので、もっともっと使用されて価格が下がることを期待したいです。NAS電池は正極に硫黄、負極にナトリウム、電解質にファインセラミックスを使用しており、レアアースや高価な金属などを使用していない点も魅力的なのですが、日本ガイシのみが生産している点が価格下落が進まない原因なのかもしれません。やはり大量に使用され、複数の企業が参入してこないと価格下落が進まないですね。

リチウムイオンバッテリーは、家庭の蓄電用としても導入され始めています。しかし、電気自動車用としては、全固体電池の開発が進んでおり、いくつもの重要な特性でリチウムイオンバッテリーを上回るものとされています。全固体電池が電気自動車に本格的に搭載され、価格が下がった時が電力網にも本格的に蓄電池が導入される時なのかもしれません。

まとめ

蓄電池の価格が下がり、本格的に電力網に導入される時が来れば、日本のエネルギー問題は大きく改善される可能性が高そうです。できれば国が主導して、少しでも早くそのような時代が訪れるようにして欲しいものです。

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