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今回は、家庭用蓄電池の選ぶうえで重要な定格容量と実効容量の違いと実効容量とはそもそも何なのか解説いたします！この2つの違いを理解することで、蓄電池の選び方や経済効果の計算がより正確になります！
定格容量
まず、定格容量について説明いたします。定格容量とは、蓄電池が理論上貯めることができる最大の電力量を指します。完全に充電された状態から完全に放電されるまでの電力量を表し、「kWh」で表記されます。製品のカタログや仕様書に記載されているこの数値は、あくまで理論上の最大値です。
実効容量
次に、実効容量は、実際に使用できる電力量を指します。定格容量から、バッテリーの劣化や安全性のために充放電の範囲を制限したものを差し引いた値です。実効容量は定格容量よりも小さくなりますが、これはバッテリーを長持ちさせるための設計上の工夫です。
今、ほぼ説明してしまったのですが、なぜ実効容量がそもそもあるのでしょうか？その理由はこちらの4つです。
バッテリーの劣化防止
まず、バッテリーは完全充電や完全放電を繰り返すと、内部の化学反応が過剰に進行し、劣化が早まります。例えば、リチウムイオン電池では、リチウムが電極に過剰に吸着すると電極材料が変質し、容量が低下します。このため、バッテリー寿命を延ばすために、実効容量を設定して運用します。
安全性の確保
過充電や過放電は、バッテリー内部の圧力を上昇させ、発熱や発火、最悪の場合は爆発のリスクを伴います。リチウムイオン電池では特に、過充電によって金属リチウムが析出し、内部短絡を引き起こす可能性があります。これを避けるため、実効容量の範囲内での使用が推奨されます。
電力管理と効率性
バッテリーの充放電は完全には効率的ではなく、エネルギー損失が発生します。特に極端な充電状態では、損失が増大します。実効容量を設定することで、効率的な充放電を実現し、エネルギー損失を最小限に抑えます。
管理システム(BMS)の機能
最近の蓄電池にはバッテリーの管理システム（BMS）が搭載されています。BMSは充放電を監視・制御し、過充電や過放電を防ぎます。これにより、バッテリーの寿命を延ばし、安全性を確保します。
過充電・過放電によるリスク
では、この実効容量を超えて運用するとどのようなリスクがあるのでしょうか。
まず、家庭用蓄電池を定格容量いっぱいまで充電すると、バッテリー寿命の短縮、発火や爆発のリスク、発熱による熱暴走、容量減少の加速などのリスクがあります。逆に、バッテリーが0%になる、つまり過放電すると、同じくバッテリー寿命の短縮、再充電ができなくなること、セルのダメージによる性能と安全性の低下などのリスクがあります。
経済効果
また、蓄電池の導入を検討されている方は導入による経済効果を考える際は、定格容量ではなく、実際に使える実効容量を基に計算することが重要です。
例えば、蓄電池の定格容量が10kWhで実効容量が9kWhの場合、年間の使用可能電力量は3285kWhになります。電気料金が1kWhあたり東京電力の従量電灯Bの40.49円と2024年度の再エネ賦課金3.49円の合計約44円で計算すると、年間の電気料金削減効果は約144,500円です。
初期投資が200万円で、使用期間が15年の場合、年間の償却費は約133,000円です。この場合、年間の純経済効果は144,500円から133,000円を引いて11,500円となります。実効容量を基に計算することで、より現実的な経済効果が見えてきます。
主要メーカーの定格容量と実効容量
最後に主要メーカーの定格容量と実効容量の一覧をお見せします。導入を検討している機種の実効容量を基に経済効果の計算をしてください。
まとめ
今回は、家庭用蓄電池の選ぶうえで重要な定格容量と実効容量の違いと実効容量とはそもそも何なのか解説させていただきました。これから家庭用蓄電池の導入をご検討されている方は、実効容量によって、効率性が維持したり、安全性を確保したりすることをご理解していただき、経済効果は実効容量を基に計算していただきたいです！
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