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エネルギー貯蔵技術について知っておくべき10のこと
エネルギー貯蔵は、電力網を安定させ、再生可能エネルギーを統合し、産業全体のエネルギー効率を向上させるために不可欠である。以下は、知っておくべき10の重要な事実である：
1.エネルギー貯蔵は再生可能エネルギーの信頼性を確保する
要するに、エネルギー貯蔵ソリューションは、再生可能エネルギーの断続性に対処するものだ。太陽光発電や風力発電の稼働率は天候や時間帯に左右され、その結果、電力需要が少ないときに発電が行われることになる。国際エネルギー機関（IEA）は、再生可能エネルギー電源の目標を達成するためには、2030年にはグリッドベースの蓄電ソリューションの必要規模を6倍以上に拡大する必要があるとしている。
2.現在はリチウムイオン電池が市場を支配している
現在利用可能なあらゆる蓄電ソリューションの中で、最も利用されているのはリチウムイオン電池である。これは、リチウムイオン電池に含まれるエネルギー密度が高く、往復効率が90%以上であるためである。現在、リチウムイオン電池は、新たに設置される電池式蓄電池の85％以上を占めている。
3.フロー電池は長時間のエネルギー貯蔵を可能にする
リチウムイオン電池は短い放電サイクルで威力を発揮するが、そのような目的で設計されているわけではない。一方、フロー電池はその要件を満たしている。フロー電池は、外部タンクに収容された流体電解質にエネルギーを貯蔵するように設計されている。そのため、6時間から12時間、あるいはそれ以上の長時間の用途に最適である。このような要件は、再生可能エネルギーが支配的な送電網で必要とされるものである。
4.次世代は固体電池
時代を先取りすれば、固体電池が画期的で革命的なものであることは間違いない。その点では、可燃性の液体を一切含まないため、より安全であるという点で、現在のバッテリー技術を変える、あるいは改善するものとして設定されている。その場合、その採用や生産は、今のところまだ初期段階にあると思われる。
5.水素貯蔵と脱炭素化
バッテリーでの貯蔵に加え、水素は長期的にも柔軟なエネルギー貯蔵形態である。再生可能エネルギーによる余剰エネルギー生産は、電気分解によるグリーン水素の生産に利用することができる。水素の貯蔵は、鉄鋼やその他の化学産業、海上輸送、長距離トラック輸送など、電化が難しい産業にとって非常に重要である。
6.揚水発電は依然として規模ではリード
蓄電池やその他の蓄電ソリューションの利用はかなり伸びているが、設置容量では揚水発電が依然としてトップである。揚水発電は世界のエネルギー貯蔵容量の90％以上を占め、エネルギーを貯蔵する際に2つの貯水池間の高低差を利用する。この技術は、50年以上の寿命を持つ長期的なソリューションである。
7.熱エネルギー貯蔵がピーク需要を下げる
熱エネルギー貯蔵は、エネルギーシステムを管理するもう一つの重要な方法である。熱エネルギー貯蔵は、熱や冷熱などの熱エネルギーを貯蔵し、後日使用するものである。熱エネルギー貯蔵は、電力消費のピークを緩和するのに役立ちます。熱エネルギー貯蔵技術には、集光型太陽光発電所で一般的に使用されている溶融塩貯蔵システム、プロセス熱、冷水貯蔵など、いくつかの形態がある。
8.スーパーキャパシタは瞬時に電力を供給する
バッテリーではエネルギーの貯蔵は化学的であるが、スーパーキャパシタでは貯蔵は静電的である。スーパーキャパシタは数秒で充放電でき、数百万回のサイクルに対応でき、高出力率である。エネルギー密度はバッテリーに比べて低いが、電気ブレーキ、周波数調整、電力平滑などの用途のように、短時間のエネルギーバーストにはスーパーキャパシターは良い選択肢である。
9.ナトリウムイオン電池は経済的な代替手段を提供する
リチウム電池のサプライチェーンに対する懸念が高まる一方で、ナトリウムイオン電池はより安価で環境に優しい代替品として台頭してきている。ナトリウムは容易に調達できるため、資源や地政学的な懸念がない。ナトリウムイオン電池技術は、リチウムイオン電池技術に比べエネルギー密度は低いが、コスト、安全性、長寿命を優先的に考慮すれば、特に定置用電池用途に効果的に利用できる。
10.セカンドライフ・アプリケーションからの電池：価値の向上とコスト削減
最後に、セカンドライフ・バッテリーは徐々に持続可能なソリューションになりつつある。自動車に使用するために要求される基準を満たさない電気自動車用バッテリーは、バッテリーが本来持っているバッテリーの充電量の約70%～80%を持っている。この技術は、持続可能なバッテリー寿命を実現する方法で、蓄電用バッテリーの使用を強化する。詳しくはスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
よくある質問
1.エネルギー貯蔵とは何ですか？
エネルギー貯蔵は、電気を保存して後で使用することを可能にし、特に再生可能エネルギー源の需要と供給のバランスをとるのに役立ちます。
2.リチウムイオン電池は他の技術と比べてどうですか？
リチウムイオン電池は高い効率とエネルギー密度を提供しますが、フロー電池やナトリウムイオンシステムなどの代替技術は、長時間の使用やコスト重視の用途に適しています。
3.エネルギー貯蔵において水素はどのような役割を果たしますか？
水素は長期的かつ大規模なエネルギー貯蔵を可能にし、電池が実用的でない産業における脱炭素化をサポートする。
4.なぜ揚水発電がいまだに広く使われているのか？
大容量、長寿命、実証済みの信頼性により、揚水発電はグリッド規模の蓄電に不可欠である。
5.エネルギー貯蔵システムの寿命は？
リチウムイオンシステムは約10～15年、フロー電池は20年以上、揚水発電施設は数十年稼働することが多い。
Chin Trento
