太陽光発電の熱心な信奉者でさえ、太陽光パネルにはある限界があることを認めるでしょう。それは、太陽光パネルは太陽が照っている時にしか発電しないということです。しかし、エネルギー消費のピークは夜間に発生することが多く、太陽光発電の発電量が低下するため、需給問題につながります。問題は、晴天で需要が低い時間帯には、太陽光パネルは通常、日中のピーク需要を満たすのに十分な電力を出力しているということです。つまり、効率的な太陽エネルギー貯蔵は、住宅所有者や企業にとって大きな可能性をもたらすということです。
このブログでは、 太陽光蓄電 利点、動作原理、支援方法などについて説明します。
太陽エネルギーを蓄えることの利点は何ですか?
この余剰エネルギーを蓄えることは、あらゆる太陽光パネルシステムを最大限に活用するために不可欠であり、コスト削減、送電網の効率向上、化石燃料排出量の削減につながります。太陽エネルギーを蓄えることには、主に以下のようなメリットがあります。
1. 電力負荷のバランスをとる。電気を蓄電しなければ、発電した瞬間に使用しなければなりません。エネルギー貯蔵は、発電した電力の残りをピーク時に使用するために蓄電することを可能にします。再生可能エネルギーに関して言えば、余剰電力を貯蔵しておけば、日が沈んだり風が止まったりしても照明を維持することができます。つまり、エネルギー貯蔵は、発電量が多く需要が低いときに蓄電池に充電し、発電量が減少し需要が増加するときに放出することを可能にします。
2. 空欄を埋めてください。短期太陽光発電システムにより、雲の移動や定期メンテナンスなど、発電機が短時間停止した場合でも、安定した電力供給が可能になります。
3. エネルギーのレジリエンス（回復力）。山火事から悪天候まで、あらゆる理由により電力網は干渉や中断の影響を受けます。太陽光発電システムは、エネルギーの供給源を遮断することで、破壊的な災害時に保護層を形成します。

太陽エネルギーはどのように蓄えられるのでしょうか?
太陽エネルギー貯蔵は、熱エネルギー、バッテリー、機械の3つのカテゴリーに分けられます。簡単に見ていきましょう。
蓄熱とは何ですか？
熱エネルギー貯蔵は、水や溶融塩などの様々な媒体を用いて太陽熱を吸収・蓄熱します。この加熱された媒体は、エネルギーが必要になるまで断熱タンクに貯蔵され、通常は水を沸騰させてエネルギーを生成します。

バッテリーストレージとは何ですか?
太陽エネルギーは電気化学セルに蓄えることもできます。太陽エネルギーがバッテリーに注入されると、バッテリーコンポーネント間の化学反応によってエネルギーが蓄えられます。バッテリーが放電されると、反応は逆転し、電流がバッテリーから流れ出ます。太陽光発電アプリケーションではリチウムイオンバッテリーが最も一般的に使用されており、新しいバッテリー技術が急速に発展しており、より安価で拡張性の高いバッテリーストレージソリューションの提供が期待されています。
機械的保管とは何ですか?
機械的エネルギー貯蔵は、物体の位置エネルギーを利用して発電します。この機械的エネルギー貯蔵方式では、余剰の電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、それを再び電気エネルギーに変換して後で利用します。機械的エネルギー貯蔵システムには、主に3つのタイプがあります。

1. フライホイール この方式では、余剰電力を利用してフライホイールを回転させ、ピーク需要時に発電して急速にエネルギーを供給します。
2. ポンピング 揚水発電では、水を丘の上のタービン発電機の上にある貯水池に汲み上げます。需要が高いときには、水がタービンを通り抜けて発電します。
3. 圧縮空気。 このエネルギー貯蔵システムでは、圧縮空気を貯蔵タンクや地下層などの大型容器に送り込み、需要ピーク時に空気を放出して発電します。
太陽エネルギーを蓄える最良の方法
太陽光発電の蓄電に万能薬はありません。蓄電ソリューションは、お客様のニーズと利用可能なリソースによって異なります。商業用および家庭用の一般的な蓄電オプションをいくつか見ていきましょう。
商業用太陽光蓄電
公益事業会社やその他の企業は通常、個々の家庭よりも予算規模が大きいため、機械的蓄熱や熱蓄熱が現実的な選択肢となります。これらの蓄熱方法はコストがかかる場合がありますが、電力会社がピーク時の電力需要に対応するのに役立ちます。
1. 次世代バッテリーを用いたグリッドエネルギー貯蔵。2020年は米国における新規エネルギー貯蔵の記録的な年です。第3四半期だけで、米国は476MWの新規エネルギー貯蔵を導入し、前四半期比240%増という記録的な増加を記録しました。新規導入のほとんどは1時間単位のフロント・ツー・メーター（FTM）型貯蔵ソリューションですが、商用太陽光発電貯蔵の将来にとって依然として有望な展望を提供しています。
2. 圧縮空気。最新の政府推計によると、圧縮空気のコストは1kWhあたり105ドルと算出されており、大規模な用途において最も費用対効果の高い機械的貯蔵オプションとなっています。
3. 揚水発電。太陽エネルギーの余剰分を山頂に汲み上げ、大量の位置エネルギーを生み出すことができます。揚水発電の現在のコストは約165米ドル/kWhで、大規模な機械式エネルギー貯蔵システムとしては2番目に優れた選択肢となっています。しかし、新しい揚水発電には高額な初期費用と大きな規制上の障壁があるため、利用できる地域は限られています。
家庭用太陽光発電蓄電池
住宅用太陽光発電には、レジリエンス（回復力）、コスト削減、電力生産の分散化（「仮想発電所」とも呼ばれます）など、数え切れないほどのメリットがあります。しかし、上記で説明した商用エネルギー貯蔵方法は、一般の住宅所有者にとってはコストが高すぎる可能性があります。幸いなことに、バッテリー貯蔵は、住宅所有者に費用対効果の高い方法で太陽エネルギーを貯蔵する方法を提供します。
リチウムイオン電池は、家庭用太陽光発電システムの第一選択肢です。比較的安価（そしてさらに安価になりつつあります）で、設置面積も少なく、様々なニーズに対応できます。住宅用途で一般的に使用されている他の電池としては、塩水電池や鉛蓄電池などがあります。
バッテリーの種類に関わらず、家庭用バックアップバッテリーは、電力需要が高く需要が低い時間帯（例えば平日）にエネルギーを節約し、発電量が減少する需要の高い時間帯に使用することができます。家庭用太陽光発電ストレージは、大規模太陽光発電ストレージと同じ利点を継承しており、柔軟性、途切れないエネルギー供給、そしてコスト削減につながります。これらのメリットは、住宅所有者に直接もたらされます。

太陽エネルギーを蓄える方法：よくある質問
1. 最も安価な太陽電池は何ですか？現在、太陽光発電の蓄電システムとしては鉛蓄電池が最も安価ですが、寿命が短く、他の選択肢に比べて効率が低いという欠点があります。リチウムイオン電池は、コスト、性能、寿命、入手しやすさの点で最も優れた価値を提供します。
2. 太陽エネルギーはどれくらい蓄えられますか？理論上、機械的に蓄えられた太陽エネルギーは、位置エネルギーが維持される限り持続的に蓄えられます。エネルギーの伝達には必ずエネルギー損失があり、機械的に蓄える場合、蓄電時と放出時に必ず漏洩が発生します。バッテリーも同様です。一般的に、標準的な太陽電池は1～5日間充電可能です。
3. 太陽電池はどのくらい長持ちしますか？ 標準的な太陽電池は、種類に応じて 15 ～ 30 年持続します。
4. 太陽電池は何枚必要ですか？蓄電容量はお客様のニーズによって大きく異なり、必要な蓄電容量、バックアップ負荷、バックアップ期間などの要素を考慮します。Aurora Solarのバッテリーストレージツールは、これらの蓄電要件を計算する際に推測する必要がなくなります。
5. 太陽光発電は私にとって価値がありますか？はい。2019年、太陽光発電は1kWhあたり平均0.068米ドルとなり、石炭よりも安くなりました（同年の米国の家庭用電気料金の平均は0.13米ドルで、主に化石燃料によるものでした）。太陽光発電は経済的メリットに加え、二酸化炭素排出量の削減や柔軟性の向上にもつながります。
6. 太陽光発電の効率を最大限に高めるにはどうすればいいですか？ 良い質問ですね。太陽光パネルの設置場所が重要なのです。設置場所の計画や効率を最大限に高めるために、太陽光パネル設計ソフトウェアのご利用をお勧めします。Aurora Solarの仕組みをご覧ください。
結論は
太陽は無限のクリーンエネルギーを提供しますが、その活用は容易ではありません。幸いなことに、商業用および住宅用の蓄電システムには多様な選択肢があり、太陽エネルギーを貯蔵するための効果的なソリューションを提供しています。また、新技術も日々開発されています。商業用途では、機械式蓄電システムは、太陽エネルギーを最も必要な時に利用するための効果的なソリューションであり、近い将来、系統規模の蓄電システムも利用可能になるかもしれません。住宅用太陽エネルギーの場合、蓄電システムが最適な選択肢であり、市場には手頃な価格の様々なユニットが存在します。これらのソリューションを組み合わせることで、太陽エネルギーを貯蔵するための効果的な組み合わせが実現し、商業および住宅環境における太陽エネルギーのさらなる導入を説得力のあるものにします。