太陽光発電と蓄電池の仕組みをわかりやすく解説

太陽光発電導入と蓄電池を一緒に導入しようか迷っている方は、蓄電池のしくみについて概要を知っておくとよいでしょう。基本的な知識を押さえておけば、製品購入するときや設置業者と交渉する際に、参考になって理解しやすくなります。

本記事では、太陽光発電と蓄電池、それぞれの仕組み、メリット・デメリット、おすすめメーカーの蓄電池について解説していきます。

太陽光発電の仕組みをわかりやすく解説

では、まず始めに、太陽光発電の仕組みについて確認していきましょう。

太陽光発電とは、太陽エネルギ―を利用して電気を作る発電方式です。

太陽光発電のしくみを簡単にいうと、屋根上に設置した太陽光発電パネルに太陽光が当たると光電効果が起って電流が流れるようになります。

この電流をパワーコンディショナーで交流電流に変換すると電気が家庭内で使えるようになります。

パワコンにより変換された電力は、分電盤で家庭内の配線へと流れ各部屋ごとで電気を使えるようになります。

太陽光発電の必要設備

次に、太陽光発電で電気を使えるために必要な、各種機器について確認しておきましょう。

太陽光発電パネル

太陽電池をたくさんつなげたパネル状の設備。パネルに太陽光が当たると発電が起こる仕組みになっています。

パワーコンディショナー

太陽光発電によって発電した電力を直流電流から交流電流に変換するための機器です。

架台

最適な日射量を確保するために、太陽光発電パネルの傾斜を調節して屋根上でパネルを支える台です。

分電盤

発電した電力を分配・調節する機器です。パワーコンディショナーから送られてきた電気を家庭内の配線に分ける役割を担います。

接続箱

太陽電池発電パネルからのケーブルを一つにまとめて発電した電気をパワーコンディショナーに送り込む設備です。

売電メーター

電力会社へ売る電気量を測るメーターです。

発電量モニター

太陽光発電の状況や電気使用量を確認できるモニターです。

蓄電池の仕組みをわかりやすく解説

続いて、蓄電池のしくみについて確認しておきましょう。

蓄電池は太陽光発電でつくった電気を充電して貯めておくことができる機器です。
太陽光発電と一緒に利用するとさまざまなメリットがあります。

蓄電池のしくみ

蓄電池の化学反応によって、電気を蓄える「充電」と電気を使う「放電」ができるようになります。

蓄電池のしくみは、2つの電極と電解液で構成されていて、正極と負極の2つの電極の間を電子が動いて充電できたり放電できたりします。

蓄電池の種類は、電極や電解液の素材によって異なり、一般住宅の蓄電池は主にリチウムイオ電池ンがよく使われています。

蓄電池の種類と特徴

蓄電池は、性能や特徴によって種類が4つに分類されます。

リチウムイオン電池

小型蓄電池で 大容量の電力を蓄えることができるのが特徴です。他の蓄電池よりも過充電や過放電に弱いタイプです。

リチウムイオン電池は、主にノートパソコン、携帯電話、電気自動車、ハイブリッド車などに利用されています。

鉛蓄電池

電極の材料である鉛が安価でコストパフォーマンスが高く、比較的高い電圧を取り出すことができます。

他の蓄電池と比較して大型で重く、過放電状態が続くと劣化して性能が低下しやすくなります。鉛蓄電池は自動車用バッテリーを中心に広く普及しています。

ニッケル水素電池

大出力放電が可能で、過充放電に強い特徴があります。振動や衝撃に強く耐久性があります。

充電状態で出荷されたニッケル水素電池は、購入してすぐ使うことができます。

NAS電池

鉛蓄電池の3倍のエネルギー密度を持ち、寿命が長く、安全性も高いことが特徴です。

NAS電池のサイズは大型のため家庭用には不向きで、大型規模の設備に適している電池です。

蓄電池の価格

蓄電池の費用相場について確認しておきましょう。

蓄電池の費用は高額なので、補助金を利用すると良いでしょう。国による補助金と地方自治体による補助金が利用できますので、各都道府県のHPより参考にすることができます。

パワコン一体型のおすすめハイブリッド蓄電池

太陽光発電の導入を検討されている方は、ハイブリッド蓄電池について知っておくとよいでしょう。

ハイブリッド蓄電池

従来型のパワーコンディショナーは、太陽光発電用と蓄電池用にそれぞれに1台ずつのパワコンが必要でしたが、ハイブリッド蓄電池の場合は、太陽光発電システムに必要な機器パワーコンディショナーを1台で兼用することができます。

ハイブリッド蓄電池は、太陽光発電で発電した電力や蓄電池に貯められた直流電流を、家庭で使用できるように交流電流へ変換するという役割を担います。

ハイブリッド蓄電池のメリット

ハイブリット蓄電池のメリットを確認しておきましょう。

電気の変換ロスが少なく効率が上がる

電気の変換をする際は、蓄電池に貯めた電気を使う時だけなので、変換回数が少なくロスがなくなり、電気の変換効率が高くなります。

停電時に便利に利用できる

停電時に蓄電池に蓄えた電力を使いながら、同時に充電もできます。
ハイブリッドタイプの蓄電池の出力は高いので、同時に使える機器が多く、停電時でも家電製品を通常どおり使うことも可能です。

ハイブリッド蓄電池の注意点

太陽光発電パネルの保証は、太陽光パネル+パワーコンディショナーのセットで対応されているケースが多いので、ハイブリッド蓄電池の場合は保証が受けられないケースが大半です。

ただし、蓄電池のメーカーによっては、保証を継続してできる場合もありますので、実際に購入する際は、ハイブリッド蓄電池の保証期間について販売担当者に確認するとよいでしょう。

また、太陽光発電パネルの種類によっては、ハイブリッド蓄電池との相性が合わない機種もありますので、合わせて確認すると良いでしょう。

蓄電池のメリット・デメリットを知っておこう

太陽光発電と併用して蓄電池を設置した場合のメリット・デメリットについて確認しておきましょう。

蓄電池と併用のメリット

太陽光発電と蓄電池を併用した場合のメリットは以下の通りです。

蓄電池の大きな役割は、電気を蓄えておけることです。太陽光発電でつくった電気はそのまま貯めておくことはできないため、蓄電池を設置して充電しておけば好きな時間に電気を使うことができるようになります。

蓄電池があれば、災害時や停電時にも電気がなくて困ることがなくなります。

また、太陽光発電と併用して、電気会社の料金を深夜割引プランで契約すれば、電気代の節約にも繋がり、ピークシフトに貢献することもできます。

FIT制度の利用者は、契約終了後に自家消費できる蓄電池を準備しておけば、売電収入から電気の自家消費型にシフトできるようになって、経済的メリットも得ることもできます。

さらに、太陽光発電のデメリットでもある天候に左右される問題は、蓄電池を設置することで発電効果を維持することもできるようになり、太陽エネルギーを利用した生活では、環境に配慮した暮らしができるようになります。

蓄電池と併用のデメリット

太陽光発電と蓄電池を併用した場合のデメリットは以下の通りです。

太陽光発電の費用は、蓄電池以外にいくつか機器を揃えるため高額な初期費用が必要となります。さらに工事費用や設置後の維持費を考えると、蓄電池はどうしようか？と導入を保留する方もいらっしゃいます。そういった方は、太陽光発電や蓄電池で利用できる補助金制度を使って費用を少しでも安くすることができます。

また、蓄電池は、家庭の電気使用量に対して適切な容量の機器を選んで、容量サイズに合わせて設備機器を置くスペースを確保する必要があります。

蓄電池が大容量であれば機器のサイズも大きくなるため、屋内にそれなりの場所を準備する必要があります。

他には、蓄電池の寿命10年〜15年に合わせて修理や交換が必要です。蓄電池は、過度な充電や放電を繰り返して余計な負荷を与えると、寿命より短い期間で故障してしまいます。

長期的に利用するためには、日常の点検や適切な取り扱い方法が必要となります。

なお、太陽光発電の蓄電池を導入するメリット、またはデメリットについては、以下の関連記事を参考にすると良いでしょう。

太陽光発電と併用できる蓄電池おすすめメーカー5選ご紹介

太陽光発電システムで利用できるおすすめ蓄電池を紹介します。

シャープ　クラウド蓄電池システム

OMRON（オムロン）太陽光発電用ハイブリット蓄電システムKP55S

Nichicon（ニチコン）ハイブリット蓄電システム　ESS-H2L1

Panasonic（パナソニック）[住宅用]創畜連携システムS＋

TESLA（テスラ）Powerwall

まとめ

太陽光発電と蓄電池を併用を検討している場合は、後付けで導入も可能ですが、同時に設置した方が初期費用も安く、将来的には費用効果も高くなります。高額な初期費用については、補助金制度を利用したり、各種メーカーの製品を比較して検討すると良いでしょう。