SEMINAR
電気エネルギー蓄積技術の現状と適要基
礎
講
座ル、磁気エネルギーによる超電導機最も導入が進んでいる。NaS電池の器および、圧力エネルギーによる圧構造は図−２に示すとおりで、正極地球環境改善のため諸分野でCO2縮空気貯蔵などがあり、既に実用レは硫黄、負極がナトリウムで構成さ削減に尽力されている。電力分野にベルに至っているものが多い。またれ、約350℃に加熱して液化され、おいても、昼夜間の負荷電力平準化

図−１は、それぞれの蓄電方法につ充電および放電で可逆的にナトリウなどを推進されてきた。また電力需いて適応できる容量範囲を示したもムイオンが移動して電池として機能

要家側では受電電力の平準化によるので、瞬時大電力用の超電導やフラする。

経済性効果なども目的として、電気イホイールと長時間用途に適した蓄エネルギーを蓄積する電力貯蔵装置電池に二分される。

１．はじめに技術的には、既に実用の領域に達しているとはいえ、鉛電池よりも省が導入され始めた。ここでは、電気

ここではこれら蓄電方式の内、事スペース（約１/３）で設置でき、主エネルギーを蓄積する各種方法につ業所等に適応する上で最も実用に近にメガワット（MW）クラスの大容量いて紹介するとともに、最も実用にいナトリウム硫黄電池、レドックス領域で採用されている。

近いといえる蓄電池による電力貯蔵

フロー電池および鉛電池等について（2）レドックスフロー電池

装置について概略を述べる。

その概要を説明する。また、今後出レドックスフローの名称は酸化・現すると考えられるリチウムイオン還元を意味する電池等も含めて、それらの諸元比較造語であるが既現在、電気エネルギーを蓄積するを表−２に示す。また、それぞれのに一般化してい方法としては、表−１に示すように蓄電池装置の概要はつぎのとおりでる。動作原理は、化学エネルギーによる蓄電池各種、ある。

バナジウムを含位置エネルギーによる揚水発電、運（1）ナトリウム硫黄電池

む希硫酸溶液を

２．蓄電装置の種類と概要

動エネルギーによるフライホイー
表−１

電気エネルギー蓄電方式

ナトリウム硫黄電池（以下NaS電

正負電極中に循池という）は、蓄電システムとして環させ、バナジ
図−２

蓄電方式
化学エネルギー

方 式

NaS電池の構造

実用化
レベル

鉛電池

実用中

NaS電池

実用中

レドックスフロ−
実用中
電池
その他電池
位置エネルギー

揚水発電

実用中

運動エネルギー

フライホイール

実用中

磁気エネルギー

超電導電力貯蔵

米国で実用

圧力エネルギー

圧縮空気貯蔵

研究中

図−１

18

Kensetsu Denki Gijyutsu Vol.141 2003. 3

各種蓄電方式の適用領域

図−３

レドックスフロー電池の構造

セミナー

表−２

（3）
瞬時大電力負荷の平滑

各種蓄電池の諸元比較

電池種類

鉛電池

NaS電池

理論エネルギー密度

167Wh／kg

786Wh／kg

レドックスフロ−電池 リチウムイオン電池
100Wh／kg

583Wh／kg

ニッケル水素電池
196Wh／kg

サイクル寿命推定2500以上2500以上2500以上2500以上1000以上自己放電

1.5％／月

殆どなし

比較的多い

10％／月

30％／月

リサイクル

既にシステム確立

今後の課題

比較的容易

今後の課題

リサイクル可適用範囲

数kW〜数MW

数百kW〜数MW

数百kW〜数MW

数kW〜1MW数＋kW以下

電池効率（DC端）

87％

87％

80％

95％

80％

システム効率（AC端）

77％

77％

70％

85％

70％

特徴と課題

・メンテナンス容易・耐久性に優れる

・将来は低コストに期待 ・高エネルギー密度

・使用実績豊富・高エネルギー密度・大容量設備向き

・低コスト化を実現
・寸法大きく重い

短時間の断続的な、大電力が消費される負荷がある場合、蓄電池により平準化し、最大電力を、その平均値まで低減する。
（4）
新エネルギー発電出力の調整
太陽光発電や風力発電などの自然・高エネルギー密度・大電流充放電可・過充電・過放電に強い・高効率・大電流放電可・高温の温調要・タンク設置場所課題 ・過電圧・低電圧に弱い ・コスト低減が課題

・廃棄時が課題・メンテナンス複雑・大容量化が課題

・危険物扱い・据付工事期間長い・コスト低減が課題

・大容量化が課題

エネルギーは、発電出力が不安定である。そのため、調整手段として蓄電装置が採用される。

４．関連法規・規格
ウムの価数が図−３のように充放電により変化して、電池として機能す

３．蓄電装置の適用

従来、蓄電池設備が特別に関連する法規は、消防法（火災予防条例もるもので、特徴はタンクに蓄えられ蓄電装置は、電気エネルギーを直含む）と建築基準法であった。制定

た電解液量を多くすることにより、接的に電気で出し入れでき、非常にされた当時の蓄電池は、鉛電池とア電池の容量を増大できるところにあ扱い易いことから、次のような用途ルカリ電池のみであったが、蓄電シる。従って、MWクラス以上の大容に適用される。

ステムの開発とともに、前述の各種量設備に向いており、将来的に低コ（1）ピークシフト（ピークカット）蓄電池が出現した。そのため新たスト化の期待ができる。なお、電解図−５に示すように受電電力のピに、電力貯蔵用電池規程JEAC5006

液を物理的に循環させる必要がある

ーク部分を蓄電装置から供給し、基（（社）日本電気協会発行）が2000年こと、および充放電効率が低いこと

本料金に相当する電力料金を低減す

12月に制定された。

が課題である。

る。また時その対象となる電池は、NaS電池、（3）鉛電池間帯別契約

レドックスフロー電池、鉛電池およ鉛電池そのものは百年以上の歴史で運用されび亜鉛臭素電池の４種類となっていがあり、電力貯蔵の用途も、海外をている事業る。なお内容的に鉛電池は従来とほ中心に少なからず採用されてきた。

所では、昼

とんど変わらないが、NaS電池につ

最近では、改良形鉛電池として夜間で電力いては、危険物としての規制も付加3,000サイクル以上の長寿命化が達を日常的にされている。

成され、国内でも小中容量の領域でシフトし、電力貯蔵の用途に採用され始めていその料金差る。他システムと比較した特長は、に相当するメンテナンスフリーおよびリサイク

経費を低減

ルシステムする方策もが確立してとられる。

いる点にあ（2）長時間バックアップUPS

５．あとがき以上、蓄電装置の現況について述
図−５ ピークシフトと平滑化の例

べたが、蓄電装置の場合、省エネにはならないものの、総合的なエネルギーの有効活用に寄与している。
特に21世紀は、環境に配慮したり、逆に重設備として、大容量の蓄電池を設エネルギーをインテリジェントに使いのが課題置されていることから、前記のピーう時代であり、その意味で蓄電シスで あ る 。

クカットとあわせて、UPS機能もテムの果たす役割は大きい。そして

図−４は、付加される場合がある。ただし、無今後、さらにシステム改善され導入鉛電池によ瞬断化するには、系統連系インバー拡大が進むものと考えられる。

る 電 力 貯 蔵 図−４ 鉛電池システムの電池配列例
装置を示す。

タ以外に、UPS用インバータも必要となる。

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