1. ESSとは何か？エネルギー貯蔵システムの概要
エネルギー貯蔵とは、エネルギーを自然界でより安定して存在できる形態に変換し、必要な時に利用できるように保管するプロセスです。エネルギーが生成、変換、移動、使用される際、供給と需要の間には、量、形態、分布、時間などの点でしばしば差異が生じます。エネルギー貯蔵技術を用いてエネルギーを貯蔵・放出することで、これらの差異を均一化できます。これにより、エネルギーの供給と需要がより均衡し、エネルギー効率が向上します。機械エネルギー、熱エネルギー、化学エネルギー、放射（光）エネルギー、電磁エネルギー、原子力エネルギー、その他の種類のエネルギーは、さまざまなグループに分類できます。放射エネルギーに加えて、他のすべての種類のエネルギーは標準的な形態で貯蔵できます。たとえば、機械エネルギーは運動エネルギーまたは位置エネルギーとして貯蔵でき、電気エネルギーは誘導場エネルギーまたは静電場エネルギーとして貯蔵でき、熱エネルギーは潜熱または顕熱として貯蔵でき、原子力エネルギーは純粋なエネルギー貯蔵形態です。エネルギー貯蔵のさまざまな方法には、揚水発電、圧縮空気貯蔵、フライホイール貯蔵、バッテリー貯蔵、熱貯蔵、水素貯蔵などがあります。
現在、マイクログリッドにおけるエネルギー貯蔵には、長年の実績を持つ成熟した製品であるバッテリーが広く利用されています。バッテリーエネルギー貯蔵システムは、主にエネルギー貯蔵用バッテリーパック、バッテリー管理システム（BMS）、昇圧トランス、エネルギー貯蔵双方向コンバータデバイス（PCS）、エネルギー貯蔵追跡システムなど、いくつかの部品で構成されています。電力網が停止すると、エネルギー貯蔵システムは電力網に接続された状態から、電力網に接続されていない状態での動作に切り替えることができます。そして、電力網に接続されていない時でも電圧と電流を安定させ、マイクログリッドシステム全体のバックアップ電源として機能します。
2. 蓄電池の選択
2.1 鉛炭素電池
鉛炭素電池は、通常の鉛蓄電池の負極に静電容量特性を持つ炭素材料を添加することで作られる、新しいタイプのエネルギー貯蔵装置です。添加方法は「内部添加」または「内部混合」のいずれかです。鉛炭素電池は、通常の鉛蓄電池とスーパーキャパシタの両方の特徴を備えています。鉛炭素電池は、通常の鉛蓄電池の性能を多くの点で大幅に向上させることができ、その科学的な利点は以下のとおりです。
1. 高い充電倍率。
2. サイクル寿命は通常の鉛蓄電池の4～5倍です。
3. 安全性が高い。
4. 再生利用率が高い（最大97%）、他の化学電池よりもはるかに高い。原材料が豊富で、コストは従来の鉛蓄電池の1.5倍と低い。従来の鉛蓄電池のコストは、これらの電池の約1.5倍である。従来の鉛蓄電池の1.5倍の強度。
鉛炭素電池の性能は、従来の鉛蓄電池に比べて大幅に向上している。しかし、鉛炭素電池の性能向上において、重要な炭素材料がどのような役割を果たしているのかは、まだ明らかになっていない。炭素材料の添加は、負極での水素析出や電池からの水分損失といった悪影響をもたらす可能性があり、これは解決すべき課題である。
2.2 リチウム電池
リチウムイオン電池は、充電および放電の過程で、正極としてリチウムを含む化学物質を使用します。リチウムイオン電池にはリチウム金属は含まれていません。
リチウムイオン電池の正極は、リチウムコバルト酸リチウム（LiCoO2）、リチウムマンガン酸リチウム（LiMn2O4）、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのリチウム含有化合物、およびその他の2成分または3成分材料で構成されています。負極は、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン、チタン酸リチウムなどのリチウム-カーボン中間層化合物で構成されています。
リチウムイオン電池には、エネルギー貯蔵密度の高さと電力密度の高さという2つの優れた利点があります。その他の利点としては、高効率、幅広い用途、注目度の高さ、科学技術の急速な進歩、そして大きな成長の余地などが挙げられます。①化学電解質を使用しているため、大きな安全上のリスクがあり、安全性をさらに向上させる必要があります。
2.3 蓄電池の選択
これら2種類の蓄電池について、放電深度、動作温度範囲、サイクル寿命といった点での違いを見ていきましょう。
上記の表から、鉛炭素電池はサイクル寿命が短く、危険な水素を放出することがわかります。一方、リン酸鉄リチウム電池は、幅広い温度範囲で動作し、サイクル寿命、エネルギー伝達効率、エネルギー密度が高いという特長があります。
そのため、リン酸鉄リチウム蓄電池は、ほとんどのエネルギー貯蔵プロジェクトにとって最適な選択肢となる。
