オフグリッド(独立型電源)とは?【リチウムイオン電池の重要性】

オフグリッド(独立型電源)とは?【リチウムイオン電池の重要性】

 

最近ではスマートハウスやゼロエネルギーハウス(ZEH)といった環境にやさしい(環境負荷が小さい)仕組みが注目されていますよね。

 

スマートハウスは省エネを行いやすい環境が整った住宅のことを指し、ゼロエネルギーハウスは省エネだけでなく畜エネなども組み合わせた、スマートハウスの進化版のような住宅を指します。

 

このようにエネルギーを効率良く使用するための住宅が注目される中で、同時にいままで電線を通して電力が運ばれていましたが、この電力網との関係性が徐々に変化しつつあります。

 

ここでは、電力網と住宅の関係を表す用語の一つであるオフグリッドという言葉について解説しています。

 

・そもそもオフグリッドとは?

 

・リチウムイオン電池とオフグリッドの関係性

 

というテーマで解説していきます。

 

 

そもそもオフグリッドとは?

オフグリッドとは、グリッド(網:電力網のこと)がオフ(つながっていない)という言葉の意味から転じて、電力網につながっていない独立型の電源やそのシステムのことを指します。

 

スマートハウスやゼロエネルギーハウス(ZEH)に搭載されているような、太陽光発電や燃料電池による発電(創エネ)と作った電気エネルギーを家庭用蓄電池に溜めること(畜エネ)、エネルギーを大事に使うこと(省エネ)というシステムなどが、このオフグリッド(独立型電源)であるといえます。

 

ただ、いまのところスマートハウスやゼロエネルギーハウスの組み込まれているシステムは、電力網を全く必要としない完全なオフグリッド(独立型電源)ではありません。

 

あくまで電力網からの電力の使用はいままでと比べて控える傾向にあるものの、家庭内の大きな電力消費を長期的に繰り返すといったようなレベルに耐えることができる、完全なオフグリッドを実現できるほどの発電、蓄電技術が追い付いていないともいえます。

 

完全なオフオフグリッドにしないことで、逆に電力網からの電力の供給と自家発電(電力の自給自足)による電力の供給の2種類の電力供給ルートができます。

 

そのため、どちらかの電力ルートに異常があり供給がストップした時のリスク分散にもつながっています。

 

また、完全なオフグリッドとしましては、非常用電源(バックアップ電源)であったり屋外などで使用する際の電源として使用されていることが多いです。後程詳しく解説します。

 

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オフグリッド(独立型電源)の用途

オフグリッドの用途としましては以下のようなものが挙げられます。

 

・野外コンサート用電源

 

・山小屋、ログハウスなどの電源

 

スマートハウスやゼロエネルギーハウス(ZEH)(完全なオフグリッドではない)

 

などなどが挙げられます。

 

主に電力網が引けない場所にオフグリッドを設置します。

 

従来ではオフグリッド用の電池として、鉛蓄電池の使用していたために大きな電流を取り出すことはむずかしかったです。

 

ただ、いまのオフグリッドでは蓄電池にリチウムイオン電池が採用され、その出力特性や容量、サイクル特性が大幅に向上していることから、その用途も大幅に広がりつつあります。

 

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リチウムイオン電池とオフグリッドの関係性

オフグリッドの中でもリチウムイオン電池による蓄電が製品によって、その性能が大きく異なります。

 

そのため、リチウムイオン電池の良し悪しが、オフグリッドの性能に大きく影響を与えます。

 

(※工事中)

 

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なぜリチウムイオン電池?オフグリッドにリチウムイオンバッテリーが採用されている理由

 

オフグリッドとして採用の可能性がある大型の電池としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池NAS電池レドックスフロー電池などの二次電池(充放電できる電池)が挙げられます。

 

これら二次電池の性能の比較の詳細についてはこちらで解説していますが、オフグリッド用のの蓄電池、蓄電システム搭載電池にはリチウムイオン電池が最も適しているといえます。

 

まず、NAS電池やレドックスフロー電池は主に産業向けであり、非常に大きな設備や非常に高温での作動が必要であるなどと、家庭では到底しようしにくいという問題があります。

 

そして、鉛蓄電池では動作温度範囲がリチウムイオン電池と比べて低いことや、サイクル特性がリチウムイオン電池よりも大幅に低いことがあるため、家庭用蓄電池としては不向きです。

 

また、ヨーロッパなどでは鉛蓄電池で使用している「鉛」を環境負荷物質であるとし、規制がかかり始めています。今後は鉛蓄電池は日本でも徐々にリチウムイオン電池に置き換えられていくことが想定されます。

 

これらの理由から家庭用蓄電池にはリチウムイオン電池が最も適しています。家庭用蓄電池に求められる特性をリチウムイオン電池が持っているともいえます。

 

ただ、リチウムイオン電池は最近スマホバッテリーなどの発火事故が急増しているように、その安全性が注目されています(リチウムイオン電池の発火メカ二ズムはこちらで解説しています)。

 

リチウムイオン電池といっても使用する材料によって、その安全性は大きく異なります。まったくの別物として捉えてもよいです。

 

特に正極にリン酸鉄リチウムを使用した場合や負極にチタン酸リチウムを使用した場合の電池では、安全性が高い傾向にあります。

 

スマートハウスやゼロエネルギーハウスの導入を考えている際のポイントとして、リチウムイオン電池の材料にこれらを使用しているかどうかなども判断材料の一つとして加えた方が良いです。

 

災害時に家庭用蓄電池の発火事故が併発し、逆に命の危険にさらされてないようにきちんと選定しましょう。

 

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