蓄電池の充電方法とは?充電時間や仕組み、注意点について

蓄電池が充電する仕組みについて、リチウムイオン電池を例にして解説します。

リチウムイオン電池は、正極と負極の電極と電解液・セパレーターで構成されている電池です。正極には電解液に溶けにくい金属が、負極には溶けやすい金属が、それぞれ使われています。正極板の金属が電解液に溶けて化学反応が起こると、電子が発生します。電子が負極に移動すると同時に、正極に電流が流れることで充電される仕組みです。

リチウムイオン電池は、小型で軽量化しやすいため、広く普及している蓄電池です。リチウムイオン電池以外の蓄電池としては、鉛電池、ニッケル水素電池、NAS電池などが挙げられます。電極と電解液に使用されている金属の種類は、蓄電池の種類によって、以下のように異なります。

なお、太陽光発電と併用されることの多い家庭用蓄電池は、充電するタイミングを自動、または手動に設定することが可能です。切り替えの操作はシンプルですが、自然災害などの非常事態でもスムーズに扱えるよう、事前に操作方法を確認しておきましょう。

蓄電池を充電する主な方法として、以下の3つを紹介します。

1. 太陽光発電
2. コンセント
3. 外部電源

それぞれの充電方法について、詳しく見ていきましょう。

太陽光発電を導入している場合は、余剰電力で蓄電池の充電が可能です。

太陽光発電と蓄電池の両方を導入する必要があるので初期費用がかかりますが、日中は太陽光発電で発電した電気をそのまま使い、夜間や曇天時には蓄電池にためた電気を使えます。電力会社から購入する電気を大幅に減らせるため、長期的に見れば電気代の節約が可能です。

ただし、太陽光発電の発電量は天候に左右されます。天気の悪い日が続けば、十分に充電できない可能性がある点に注意が必要です。

持ち運びが可能な蓄電池は、コンセントでの充電が可能なことが多いです。配線工事が不要なため気軽に導入でき、購入したらそのまま使えるのが特長です。

ただし、充電時には電力会社から電力を購入するため、電気代がかさむ可能性があります。一部の時間帯で電気代が安くなる料金メニューに加入している場合は、安い時間帯に充電しておくことで電気代を抑えることが可能です。

また、コンセントで充電するタイプは、太陽光発電と併用するタイプに比べると容量が小さく、長期間の停電には対応できないリスクもあります。

蓄電池のなかには、以下の電源から充電ができる製品もあります。

• 燃料電池
• 車載コンセント
• ポータブル蓄電池
• 発電機　など

停電が長引き、蓄電池の電気を使い切った際も、これらの手段で充電できれば安心です。

ただし、外部電源から充電できない蓄電池もあるため、購入前にしっかり確認しましょう。また、外部電源が使用できる蓄電池であっても、車載コンセントの種類によっては接続できない可能性があります。

蓄電池の充電時間とは、電気の残容量が0％の時点から100％になるまでにかかる時間のことです。

蓄電容量別の充電時間の目安は、下表のとおりです。

一般的に、1時間あたりの充電時間は、1.5kWh〜2.0kWh程度といわれています。急速型の蓄電池であれば、1時間あたり約4.0kWh充電も可能です。

充電時間は、「蓄電容量÷入力電力＝充電時間」で求められます。気になる場合は、使用している蓄電池の蓄電容量や入力電力を当てはめて調べてみましょう。

蓄電池を充電する際に関する注意点は、以下のポイントに注意が必要です。

• 充電しながら使用できるのは停電時
• 充電を繰り返すと蓄電容量が減っていく
• 過充電や過放電をしない
• 充電する時間帯によって充電方法を工夫する
• 蓄電池は充電方法や設置環境によって寿命が異なる
• 太陽光発電で蓄電池を充電する際は発電量に気を付ける

それぞれの注意点をしっかり理解しましょう。

蓄電池にためた電気は、原則として、充電しながら使うことはできません。

太陽光発電で作られた電力は、まず自家消費に充てられ、余った分は蓄電池に貯めるか、電力会社に売却します。蓄電池にためた電気を使うのは、停電時や夜間など、充電ができない場面に限られます。

そのため、蓄電池にためた電気が充電可能な場面で使用されることは、原則ありません。
ただし、災害で電気が使用できなくなった場合に備えて、停電のモードを搭載している蓄電池もあります。停電モードを活用すれば、電力会社から購入した電気を充電しながら使用できる場合があります。

蓄電池の蓄電容量は、充電を繰り返すと徐々に減っていきます。蓄電容量が減ると、一度に蓄えられる電気の量が減ってしまいます。

一般的に、蓄電池の容量は10年〜15年使用することで、50％〜70％まで減少するといわれています。例えば、10kWhの蓄電池の場合は、5kWh〜7kWhまで減ってしまう計算です。

容量が減ると、停電時に想定通りの使い方ができなかったり、節約効果が低くなったりします。

過充電や過放電は、蓄電池の劣化につながります。

過充電とは、100％充電されている状態で、さらに充電を続けることです。一方、過放電は0％になるまで使用することを言います。

国立研究開発法人科学技術振興機構の低炭素社会戦略センターにおける調査では、蓄電池の残量が45％〜55％の状態が、最も劣化が遅いことがわかっています。そのため、蓄電池の残量は、50％前後に保つのがおすすめです。

また過充電や過放電だけでなく、完全放電も蓄電池の劣化や故障につながります。完全放電とは0％の状態で充電せずに、長時間そのままにすることです。

参照：国立研究開発法人科学技術振興機構 低炭素社会戦略センター「リチウムイオン電池の劣化挙動調査」

蓄電池は、充電する時間帯を工夫することで、売電収入を増やしたり、節約効果を高めたりすることができます。

例えば、太陽光発電を導入しておらず蓄電池だけを設置している方や、コンセントタイプの蓄電池を使用している方は、時間帯によって電気代が安くなる電力会社の料金メニューに加入するのがおすすめです。電気代が安い時間帯に充電し、電気代が高い時間帯に使うことで、電気代の節約が可能です。

蓄電池は熱と湿度に弱いため、設置場所によって寿命が短くなる可能性があります。寿命を縮めやすい場所の特徴は以下のとおりです。

• 雨が降り込む
• 水はけが悪い
• 直射日光が当たる
• エアコンや室外機近く

湿度が高い場所は、蓄電池がさびる可能性があります。また、高温になりやすい場所は蓄電池の温度が上がり、大きな負荷がかかる場合もあります。そのため、風通しが良く、直射日光が当たらない場所に設置するのがおすすめです。

また、蓄電池の中には屋内に設置できるタイプもあります。雨や直射日光を避けられるため、十分なスペースを確保できるのであれば選択肢に入ります。

蓄電池の設置場所は上記を参考に、施工業者や販売元に相談して決めると良いでしょう。

太陽光発電と蓄電池を併用する場合は、太陽光発電の発電量と蓄電池の容量をそれぞれ確認しましょう。

一般的に蓄電池は容量が大きいほど高額になります。太陽光発電の発電量が蓄電池の容量に対して小さすぎると、蓄電池の本来の性能を発揮できず、購入費用が割高になってしまうでしょう。

ただし、太陽光発電の発電量で使われるkWは電力量の単位で、蓄電池の容量で使われるkWhは太陽光発電で1時間発電した時の発電量です。単位が異なるため、同じ数値を選ばないよう注意が必要です。

また、売電したい電気の量によっても、蓄電池に必要な容量は異なります。事前に計画を立てたうえで、蓄電池の容量を選びましょう。

蓄電池を選ぶ際におさえておきたいポイントは、以下の2つです。

• 必要な容量を算出しておく
• 停電時の電気の使い方を決める

一つずつ解説していきます。

蓄電池の最適な容量は、生活スタイルによって異なります。電化製品の出力数と使用する時間をもとに、自宅の消費電力を把握すると、どのくらいの容量が最適かわかります。

例えば、出力数800Wのエアコンを使用した場合、4.2kWhの蓄電池では約5時間半しか使用できません(4.2kWh÷0.8kWで算出)。

蓄電池の電気を何に使用するのか想定し、電化製品の出力数をチェックしてから容量を選ぶようにしましょう。

蓄電池は非常用電源として役立つため、停電時の使い方を決めておくことも重要です。

蓄電池には、全負荷型と特定負荷型の2種類があります。どちらも平常時は家全体に電気を供給しますが、停電時の電力供給が異なります。

全負荷型は家全体に電力を供給できるタイプ、特定負荷型は事前に指定した特定の部屋や場所に電力を供給するタイプです。大規模な災害時は電気が復旧するまでに1ヶ月以上かかることもあるため、それを踏まえてしっかりと検討することが重要です。

また、蓄電池単体では、長期の停電の際に、蓄えていた電力を使い切った場合、停電解消まで充電ができなかったり、容量不足で必要な電力消費量をまかなえなかったりします。不安な場合は、外部電源での充電に対応している蓄電池を選んだりすると良いでしょう。

また、大規模災害時に太陽光発電があれば停電時も普段通りに電気を使えます。既に蓄電池を設置している方は、太陽光発電の導入も検討するのがおすすめです。

東京ガスでは、蓄電池や太陽光電池を安心して導入していただけるようサポートします。お客さまにご納得いただけるまで相談に乗りますので、安心して蓄電池や太陽光発電を導入できます。ご自宅に蓄電池や太陽光発電を導入する際は、ぜひ東京ガスにお問い合わせください。