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コラム 蓄電池

【夏休みの自由研究に】小学生にも分かる!蓄電池の仕組み

蓄電池の仕組み

近年増えてきている災害などによる停電。そんな時に活躍する家庭用蓄電池ですが、意外とどういう仕組みで電気を蓄えているのか答えられる人はあまりいません。そこで今回は、小学生のお子様にも分かりやすく、蓄電池の仕組みをご紹介していきます。

蓄電池(ちくでんち)とは?

蓄電池が使われているもの蓄電池(ちくでんち)とは、電気(でんき)をためて、くりかえしつかえる電池(でんち)のことです。乾電池(かんでんち)のような、つかいきり電池(でんち)は「一次電池(いちじでんち)」と呼ばれ、充電(じゅうでん)してくりかえしつかえる蓄電池(ちくでんち)は 「二次電池(にじでんち)」 とよばれています。
蓄電池(ちくでんち)は、わたしたちの生活(せいかつ)で幅広(はばひろ)くつかわれています。スマートフォンやパソコン等(など)の小型製品(こがたせいひん)から、電気自動車(でんきじどうしゃ)、工場(こうじょう)や病院(びょういん)などの大型設備(おおがたせつび)までおおく利用(りよう)されています。

 

蓄電池(ちくでんち)のしくみ

蓄電池の仕組み蓄電池(ちくでんち)にはプラスとマイナスの2つの電極(でんきょく)があり、電解液(でんかいえき)*との化学反応(かがくはんのう)によって充放電(じゅうほうでん)がおこなわれます。

 

充電(じゅうでん)

外部(がいぶ)から電力(でんりょく)が供給(きょうきゅう)されると、電子(でんし)がマイナス極(きょく)へながれこみ、プラス極(きょく)からマイナス極(きょく)にリチウムイオンが移動(いどう)して、エネルギーが蓄(たくわ)えられます。

 

放電(ほうでん)

マイナス極(きょく)から電子(でんし)がだされて外部(がいぶ)に電力(でんりょく)を供給(きょうきゅう)し、エネルギーが放出(ほうしゅつ)されます。このときに、リチウムイオンはマイナス極(きょく)からプラス極(きょく)へと移動(いどう)し、ふたたび充電(じゅうでん)できるようになります。

このように、蓄電池(ちくでんち)は正反対(せいはんたい)の化学反応(かがくはんのう)を利用(りよう)して充放電(じゅうほうでん)をくりかえす仕組(しく)みになっています。

*電解液(でんかいえき)とは、イオン性物質(イオンせいぶっしつ)を水(みず)などの溶媒(ようばい)にとかして電気(でんき)をとおす液体(えきたい)のこと

 

蓄電池(ちくでんち)の種類(しゅるい)と特徴(とくちょう)

蓄電池(ちくでんち)の種類(しゅるい)としては、おもに4つ

  • 鉛蓄電池(なまりちくでんち)
  • ニッケル水素電池(すいそでんち)
  • リチウムイオン電池(でんち)
  • NAS電池(でんち)  など

それぞれちがった性質(せいしつ)や特徴(とくちょう)がありますので、1つずつ簡単(かんたん)にみていきたいと思います。

 

鉛蓄電池(なまりちくでんち)

正極(せいきょく)に二酸化鉛(にさんかなまり)、負極(ふきょく)に鉛(なまり)、電解液(でんかいえき)に希硫酸(きりゅうさん)を使った蓄電池(ちくでんち)。歴史(れきし)があり使用実績(しようじっせき)が豊富(ほうふ)な鉛蓄電池(なまりちくでんち)は、自動車(じどうしゃ)のバッテリーや非常用電源(ひじょうようでんげん)などさまざまな用途(ようと)で使用(しよう)されています。

 

ニッケル水素電池(すいそでんち)

正極(せいきょく)に水酸化ニッケル、負極(ふきょく)に水素吸蔵合金(すいそきゅうぞうごうきん)、電解液(でんかいえき)に水酸化カリウム水溶液(すいさんかカリウムすいようえき)などをつかった蓄電池(ちくでんち)。過充電(かじゅうでん)や過放電(かほうでん)につよく、急速充放電(きゅうそくじゅうほうでん)が可能(かのう)なためひろく活用(かつよう)されてきましたが、近年(きんねん)リチウムイオン電池(でんち)におきかわりつつあります。

 

リチウムイオン電池

正極(せいきょく)にリチウム化合物(かごうぶつ)、負極(ふきょく)に炭素材料(たんそざいりょう)、電解液(でんかいえき)に電解質リチウム塩(でんかいしつリチウムえん)を溶解(ようかい)させた有機溶媒(ゆうきようばい)を使った蓄電池(ちくでんち)。軽く(かるく)・コンパクトで、大容量(だいようりょう)の充電(じゅうでん)にも対応(たいおう)できるため、スマホやノートパソコンのバッテリー、家庭用蓄電池(かていようちくでんち)をはじめ、おおくの製品(せいひん)で利用(りよう)されています。

 

NAS電池(ナトリウムいおうでんち)

正極(せいきょく)に硫黄(いおう)、負極(ふきょく)にナトリウム、電解質(でんかいえき)に固体電解質(こたいでんかいしつ)(ベータアルミナ)をつかった蓄電池(ちくでんち)。充放電(じゅうほうでん)の効率(こうりつ)がたかく高寿命(こうじゅみょう)で高密度(こうみつど)、また大容量(だいようりょう)の蓄電(ちくでん)に対応(たいおう)できるため、工場(こうじょう)の停電対策(ていでんたいさく)などにおおく利用(りよう)されています。

 

太陽光(たいようこう)パネルでの発電(はつでん)〜蓄電池(ちくでんち)での蓄電(ちくでん)までのながれ

発電から蓄電までの流れそれでは、太陽光(たいようこう)パネルでの発電(はつでん)〜蓄電池(ちくでんち)での蓄電(ちくでん)までのながれをみていきたいと思います。

 

発電(はつでん)する

太陽電池の仕組み太陽光(たいようこう)パネルにある1つ1つの太陽電池(たいようでんち)は、「n型半導体(えぬがたはんどうたい)」と「p型半導体(ぴーがたはんどうたい)」という2種類(しゅるい)の半導体(はんどうたい)をはりあわせてつくられています。太陽光(たいようこう)があたるとn型半導体(えぬがたはんどうたい)にマイナスが、p型半導体(ぴーがたはんどうたい)にプラスがあつまり、外部回路(がいぶかいろ)に電気(でんき)のながれができます。

 

電気(でんき)をあつめて変換(へんかん)する

太陽光(たいようこう)パネルでつくられた直流電流(ちょくりゅうでんりゅう)は接続箱(せつぞくばこ)にあつめられます。接続箱(せつぞくばこ)は、太陽光(たいようこう)パネルからの電気(でんき)を1ヶ所(いっかしょ)にあつめ、パワーコンディショナーへと電気(でんき)をおくります。
パワーコンディショナーでは、太陽光(たいようこう)パネルでつくった直流電流(ちょくりゅうでんりゅう)が家庭内(かていない)などの機器(きき)で使用(しよう)できる交流電流(こうりゅうでんりゅう)に変換(へんかん)されます。

 

電気(でんき)をつかう/電気(でんき)をためる

交流電流(こうりゅうでんりゅう)に変換(へんかん)された電気(でんき)は、分電盤(ぶんでんばん)におくられ、さまざまな機器(きき)で使用(しよう)できるように。使用(しよう)されなかった余剰電力(よじょうでんりょく)は、分電盤(ぶんでんばん)から蓄電池(ちくでんち)におくられてためられ、夜間等(やかんなど)につかわれます。

*余剰電力(よじょうでんりょく)とは、太陽光発電(たいようこうはつでん)などで発電(はつでん)した電力(でんりょく)のうち、消費(しょうひ)できずにあまった電力(でんりょく)のこと

※上記例(じょうきれい)では分電盤(ぶんでんばん)から交流電流(こうりゅうでんりゅう)で蓄電(ちくでん)していますが、パワーコンディショナーから直流電流(ちょくりゅうでんりゅう)のまま蓄電(ちくでん)するタイプのものもあります。

 

家庭用蓄電池(かていようちくでんち)のメリットとは?

蓄電池(ちくでんち)のしくみについてみてきましたが、家庭用蓄電池(かていようちくでんち)を導入(どうにゅう)するメリットには、どのようなものがあるのでしょうか?

 

停電時(ていでんじ)のそなえ

電気(でんき)をためておけるので、停電時(ていでんじ)でも電気(でんき)がつかえる安心感(あんしんかん)が1番(ばん)のメリットです。

 

電気代(でんきだい)を節約(せつやく)できる

安い深夜料金帯(やすいしんやりょうきんたい)に電気(でんき)をため、昼間(ひるま)などに利用(りよう)したり、太陽光(たいようこう)パネルで発電(はつでん)した余剰電力(よじょうでんりょく)をためておくことで、電気代(でんきだい)を節約(せつやく)することができます。

 

売電単価(ばいでんたんか)がさがっても自家消費(じかしょうひ)できる

卒FIT*後(そつFITご)は、売電価格(ばいでんかかく)が大きくさがるため、太陽光(たいようこう)パネルで発電(はつでん)した電気(でんき)を売る(うる)のではなく、ためて自家消費(じかしょうひ)することで、経済効果(けいざいこうか)がUPします。

*卒FITとは、太陽光発電(たいようこうはつでん)などの再生可能(さいせいかのう)エネルギーで発電(はつでん)した電力(でんりょく)を、電力会社(でんりょくがいしゃ)が一定価格(いっていかかく)で買い取る期間(かいとるきかん)がおわること

 

蓄電池は、停電時に役立つ機器です。また、太陽光発電と併用することで、節電や環境にやさしいエネルギーの活用を助けてくれます。
設置することで、お子様が節電に協力的になった、親子で災害時の行動について話し合うきっかけになった、など、様々なお声をいただいております。

太陽光・蓄電池のことならプレジャーハウス!

プレジャーハウスは、お客様1組1組に寄り添います。住環境やライフスタイル、将来の変化なども加味した最適なプランをご提案させていただきます。
私たちは、お家のお困りごとを一生涯サポートする、お家のトータルコンシェルジュです。疑問点や気になること、なんでもお気軽にご相談ください。

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プレジャーハウス広報

プレジャーハウス広報

プレジャーハウス広報です。
豊富な施工実績から培った、太陽光発電や蓄電池、電気代やお家のお困りごとに関するお役立ち情報などをご紹介してまいります。

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