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太陽光発電に使う「蓄電池」とは?寿命を縮めないポイントは3つ

太陽光発電と組み合わせることで、その効果をより発揮してくれるものが蓄電池です。今後はFIT制度の終了に伴って、自家消費の効率化や過積載によるピークカット電力の夜間売電などで、蓄電池の存在がより注目度を増してくるでしょう。


とはいえ、太陽光発電が10年20年という時間軸で稼働を続けられる設計がされている一方で、蓄電池はどの程度の寿命があるのでしょうか。


実は、蓄電池の寿命に影響を与える要素は、大きく3つあります。知らずに使っていると、いたずらに蓄電池の寿命を縮めてしまい、太陽光発電の売電収益性を損なうことも十分にあり得ます。


そこで本記事では、蓄電池を長く使うための3つのポイントを、寿命についての基本情報や寿命を迎えた後の対処と合わせて解説していきます。

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1.太陽光発電における蓄電池の寿命とは

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まずは、蓄電池の寿命とはどのようなもので、どのくらいの年数使えるのかを解説していきます。

太陽光発電を構成する、太陽光パネルやパワーコンディショナとも異なる蓄電池特有の指標を用いていますので、しっかり確認していきましょう。

(1)蓄電池は法定耐用年数6年

蓄電池の耐用年数を調べると、6年という数字が出てきます。太陽光発電のFIT期間である20年といった時間軸と比較すると、かなり短く感じるかもしれません。

ただ、この6年という期間は国税庁が定める法定耐用年数のことで、蓄電池の実際の寿命とは関係ありません。

法定耐用年数の6年というのは、あくまで固定資産税(償却資産税)の計算のために使う数字として、国税庁が設定しているだけです。基本的には、6年を過ぎても問題なく利用できますので安心してください。

(2)蓄電池の寿命=サイクル数

蓄電池の寿命はどのように表すかを見ていきましょう。実は、蓄電池の寿命は年数で表さずに別の指標を用いて示されます。それが、「サイクル数」です。

サイクル数とは、蓄電池から充電と放電の1セットを1サイクルとしたときに、何回その充放電が繰り返したのかを表す指標をいいます。1サイクルの定義は、蓄電池の充電量が0%の状態から容量100%の満充電状態にされ、さらにそこから放電されて蓄電池の残容量が0%となるまで使い切った時点で、1サイクル分としてカウントされます。

つまり、何回も充放電を繰り返していたとしても、上記容量に当たるまでは1サイクルとはカウントされません。

蓄電池容量が大きければ、1サイクルが回るまでに時間を要しますので、それだけ蓄電池が長持ちすることになります。

(3)蓄電池の種類別の寿命

蓄電池もバッテリー本体に用いられる材料によって、鉛電池やリチウムイオン電池など、いくつか種類があります。

そこで、その種類別に蓄電池の寿命を把握していきたいと思います。

以下は、経済産業省が平成24年にまとめた資料で示されている寿命についての情報です。

サイクル数 年数
鉛蓄電池 3,150サイクル 17年
ニッケル水素電池 2,000サイクル 5〜7年
リチウムイオン蓄電池 3,500サイクル 6〜10年
NAS電池 4,500サイクル 15年

出所:経済産業省 蓄電池戦略プロジェクトチーム「蓄電池戦略」より作成

鉛蓄電池とNAS電池は比較的寿命が長く、ニッケル水素電池とリチウムイオン蓄電池は10年以下です。

上記の表では、リチウムイオン蓄電池はおおむね1日1回1サイクルとして計算されており、一般的には寿命が10年といわれています。

メーカーや機種によって、性能はもちろん寿命も異なりますので、製品購入を検討する際は、最新情報を確認してなるべく長寿命な蓄電池を選びましょう。

2.寿命を迎えた太陽光発電の蓄電池はどうなる?

バッテリー

蓄電池が寿命を迎えるというのは、一体どうなる状態を示しているのでしょうか。非常時に蓄電池が寿命を迎えてしまって突然使えなくなるのではないか、と不安に思っている方も多いでしょう。

そこで蓄電池が寿命を迎えてしまったときの挙動について、詳しく解説していきます。

(1)寿命がきた蓄電池は最大容量が減る

蓄電池が寿命を迎えるということは、蓄電池の最大容量が減少する、ということを意味しています。

最初は、蓄電池の最大容量100%まで充放電をできていたところが、充放電できる幅が70%や80%に減少してしまうのです。スマートフォンでいうところの、バッテリーの持ちが悪くなる、という感覚と同じです。

そのため、寿命という表現をしているものの、起動さえしなくなるという状態にはなりません。

蓄電池の容量が減ることを「寿命」と表現をしている理由は、大きく2つあります。

①蓄電池のメーカー保証

蓄電池のメーカー保証は蓄電機器の瑕疵保証はもちろんのことながら、蓄電池の容量保証が合わせて付与されています。多くのメーカーが、10年で70〜80%程度という蓄電池の容量保証を設定しているため、この基準から10年が寿命といわれているのです。

②蓄電池のエネルギー利用効率

蓄電池の最大容量が減少してしまうと、その分だけ充放電を行うタイミングが早く来てしまいます。つまりは、サイクルを多く回す必要が出てきてしまい、蓄電池エネルギーの利用効率が悪化します。

さらに、必要なサイクル数が増加していくため、より蓄電池の寿命を縮めていく結果となってしまうのです。

(2)寿命を迎えても蓄電池はまだ使える

蓄電池の寿命はあくまで最大容量が減少することであるので、寿命である期間やサイクル数に達したとしても、そのまま蓄電池として利用し続けられます。

そもそも蓄電池は寿命といわれる10年など、ある一定のタイミングで一気に最大容量が70%や80%へ減少するわけではありません。蓄電池の最大容量は、充放電を繰り返していく過程で、徐々に減少していくものなのです。

加えて、充放電の利用状況によっても蓄電池の最大容量は減少度合いが変わりますので、寿命の期間を迎えたからといって即座に交換が必要になるわけではないのです。

ただ、上述したように蓄電容量が減少するとエネルギー利用効率が下がってしまうので、そのタイミングで交換すべきなのか、そのまま使い続けるべきなのか、合理的な判断が必要になってくるでしょう。

また、蓄電池の構成部材にはパワーコンディショナを含めた電子機器、コンデンサやダイオードといった電子部品も多く使われています。バッテリーがまだ利用できる状態であったとしても、そういった電子機器や電子部品は他の家電製品と同様に寿命を迎えるものです。

先にそちらが寿命を迎えることも十分に考えられますので、定期的なメンテナンスや利用状況のチェックを行って、その点には注意しておきましょう。

(3)メーカー保証年数内なら無償対応

もし仮に、蓄電池の最大容量が減少しても、メーカー保証の年数内であれば無償対応となる可能性があります。修理や交換に伴う費用を自己負担なしで、すべてメーカー負担で対応してくれるため活用しない手はありません。

蓄電池メーカーの容量保証では、メーカーごとにサイクル数もしくは期間に応じた保証容量が定められています。

以下の表が、蓄電池の主要メーカーの保証年数と容量をまとめたものです。

メーカー 型式 蓄電池容量保証
年数 容量
パナソニック LJ-SBK02 10年 60%以上
LJ-SF50B 7年 60%以上
オムロン KP-BU98B 10年 60%以上
京セラ EGS-LM1201 10年(機器保証) 記載なし
シャープ JH-F2B20M

JH-F2B20S

1年 記載なし

近ごろは、FIT制度終了後の太陽光発電市場での蓄電池の販売増加を見込んで、各メーカーが蓄電池の研究開発に力を入れています。そういった背景もあってか、家庭用蓄電池では保証年数が15年のモデルも少しずつ出てきています。

今後は、産業用蓄電池でも保証年数15年の蓄電池が主流になってくるかもしれません。また、蓄電池の容量低下については、バッテリーの経年的な劣化だけが原因とは限りません。蓄電池を構成している電子部品が原因で、不具合や不調を起こしている場合もあります。

そのような場合は、メーカーの機器瑕疵保証が利用できます。MAX充電量が、蓄電容量よりも大きく小さくなるような日が散見される場合は、注意が必要です。

最大容量は、蓄電池の充放電量をチェックできるモニター機器などで確認ができます。保証年数が終わってから気づいても、保証対応は難しいでしょう。

また、蓄電池の不具合やトラブルは、蓄電容量だけではありません。蓄電池に異常がないかは、日ごろから定期的にチェックを重ねておくべきです。

蓄電池本体以外の付属機器は、保証期間が異なりますので、注意が必要となります。

3.蓄電池の寿命を縮めない3つのポイント

項目

蓄電池を太陽光発電と併用して利用するのであれば、蓄電池の寿命はもちろん太陽光発電に見合うだけの期間が求められます。太陽光発電は、FIT期間に合わせて20年以上の稼働を想定されて設計されていますので、蓄電池もできるだけ長く稼働してくれれば事業全体の収益性が向上します。

そこで、蓄電池の寿命を長く使っていくためのポイントを解説していきます。

(1)寿命は蓄電池の使用環境や充放電の仕方で変わる

そもそも、蓄電池の寿命を縮めないようになどできるのでしょうか。

実は、メーカーのカタログやHPに寿命として掲載されているサイクル数や保証年数というのは、あくまで目安の数値となっています。蓄電池は使っていくうちに徐々に劣化が進んでおり、年々その最大容量は少しずつ減少していっているからです。

そのため、蓄電池の寿命に影響を与える使用環境や充放電の設定などへ配慮することで、寿命をできるだけ縮めないようにする工夫ができます。

そのポイントは、大きく次の3つがあります。

蓄電池の寿命を縮めない3つのポイント
動作に適した環境に蓄電池を設置する
過充電・過放電を繰り返さない
太陽光発電は蓄電池の対応メーカーを使う

裏を返すと、上記の3つのポイントを守らなければ、蓄電池の寿命をいたずらに縮めることになりかねません。

そうならないためにも、1つずつ詳しい内容を見ていきましょう。

(2)動作に適した環境に蓄電池を設置する

最も簡単にできる工夫が、蓄電池を適した動作環境のもと利用することです。

蓄電池は、充放電を行うためにバッテリーの電解液を用いた化学反応を利用しています。そこで、蓄電池の充放電の化学反応に悪影響を与える要素として最も注意しなければならないのが高温です。

そのため、蓄電池はできるだけ高温になりやすい場所への設置は避けるべきでしょう。特に、屋外設置の場合は直射日光に当たる場所へ設置すると、簡単に蓄電池の温度が上昇してしまうので、注意が必要です。

蓄電池メーカーによっては、直射日光が当たるため住宅の南面への屋外設置を認めていないところもあります。直射日光による蓄電池の温度上昇を避けるために、日よけ部材をオプションで用意しているメーカーもありますので、そちらも要チェックです。

また、高温以外では湿度に注意しましょう。蓄電池は電子部品を多く利用している電気機器ですので、湿度も大敵です。

(3)過充電・過放電を繰り返さない

蓄電池の過充電や過放電も、寿命を縮める要素の1つです。過充電とは容量を超えるような充電、過放電とは放電した状態で長時間放置することをいいます。

基本的には現在販売されている蓄電池は、バッテリーマネジメントシステム(BMS)によって限りなく最適化されて制御されているため、充電量が最大容量を迎えれば充電を停止するようになっていますし、過放電を避けるために常に蓄電池の充電量の残量があるように制御を行ってくれます。

とはいえ、リチウムイオン蓄電池の過放電については少し注意が必要です。なぜなら、実は任意で蓄電池の充電量の残量を設定できるようになっているからです。

リチウムイオン蓄電池の特性として、0%まで使い切ってから100%まで充電するような使い方よりも、常に30〜50%程度の残量を残した方が劣化スピードが小さくなります。また、充電がない状態で長時間放置されてしまうと完全放電してしまい、そうなった場合は、寿命前であっても再度の利用ができない状態になってしまいます。

修理対応では復旧できずに交換せざるを得ず、費用的にも高額になりますので、バランスを意識した利用を心がけるのがおすすめです。

(4)太陽光発電は蓄電池の対応メーカーを使う

太陽光発電と蓄電池を併設する場合に注意したいのが、太陽光発電の機器メーカーです。

蓄電池のメーカーや型式によって、対応している太陽光パネルやパワーコンディショナのメーカーが異なります。機器同士の相性はもちろんのこと、メーカー同士で検証を行って正常に動作するかの確認までを取っていますので、対応メーカーであれば安心して利用ができます。

逆に対応メーカーでない機器を使用してしまうと、正常に動作するかもわかりませんし、予期せぬところで蓄電池と太陽光発電双方の寿命を縮めてしまう危険性もあります。また、対応メーカー以外の機器が使用されていると、いずれのメーカー保証も対象外となってしまうのです。

そのため設置前には、必ず太陽光発電と蓄電池双方の対応メーカーを確認しておきましょう。ただ、太陽光発電メーカーと蓄電池メーカーを合わせるのは必須ポイントではなく、対応メーカーであれば特に気にしなくても大丈夫です。

いくつかのメーカーをしっかりと比較検討したうえで、どのメーカーにするかを決めていきましょう。

関連記事:法定耐用年数と実際の寿命は違うの?廃棄時の注意点も要チェック

4.寿命を迎えた蓄電池の交換

バッテリー

蓄電池は寿命を迎えれば、電池の持ちが著しく悪くなります。そのまま使い続けることもできますが、エネルギー効率・経済的な観点であまり望ましくありません。

ここでは、寿命を迎えた蓄電池の交換のポイントを見ていきましょう。

(1)蓄電池の交換タイミングは10年が1つの目安

太陽光発電と併設する蓄電池として利用されるリチウムイオン蓄電池は、交換すべきタイミングとしてやはり10年が1つの目安になるでしょう。

また、蓄電池のバッテリー以外の電子部品も10年くらい経つと寿命を迎え始めるので、蓄電容量以外の面でもさまざまな不具合や不調が見受けられてきます。10年後ともなれば、蓄電池の価格も落ち着いてきているタイミングでしょうし、より高性能なものも販売されているはずですので、交換購入は検討すべきでしょう。

もちろん、太陽光発電も劣化をしているため、どこまでの改修を行うかは判断が必要です。10年で事業の収益性が十分と思うのであれば、無理に交換などの対応をせず利幅が小さくなるのを受け入れるのも1つの選択肢です。

交換タイミングを迎える前には、市場環境などを今一度精査したうえで、交換すべきかどうかを検討しましょう。

(2)長寿命や長期間保証の蓄電池導入も検討する

長寿命な蓄電池を導入しておくというのも1つの選択です。

充放電サイクル数が多いものや、保証年数が15年と長い期間が設定されているものを選んでおけば、10年以上経ってもエネルギー効率を保ったまま利用ができます。

たとえば、オムロン社は15年保証の「KPAC-Bシリーズ」を2019年6月に発売しています。何度充放電を繰り返してもOKで、蓄電容量も70%以上が保証されているのです。

蓄電容量は4.2kWhと小さいですが、1日2回の充放電を繰り返すことで、8.4kWhの容量と同等の仕事をしてくれます。8.4kWhあれば、10kW以上の産業用太陽光発電でも問題なく導入スコープに入ってくるでしょう。

このように、長寿命・高性能な蓄電池が今後も市場へ投入されていく可能性は十分にあります。そのため購入時には、各メーカー・型式の最新情報を把握したうえで、長い目で見たときにメリットのある蓄電池選びをしていくことが重要です。

5.太陽光発電の蓄電池は寿命を意識した利用を

太陽光発電と併用されることの多いリチウムイオン蓄電池は、一般的には寿命が10年です。

寿命を迎えても蓄電池が使えなくなるわけでありませんが、最大容量が減少するため電池の持ちが悪くなります。

その状態で蓄電池を続けると、エネルギー利用効率や事業の収益性への悪影響は避けられません。もちろん蓄電池の交換も1つの選択ですが、価格が下がってきているとはいえ、蓄電池は高額な買い物です。

蓄電池に適した設置環境や充放電の利用を意識して、なるべく蓄電池の寿命を縮めないように努めていきましょう。

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著者 今野 彰久

スマートエネルギー事業部の部長です。
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