最近、再生可能エネルギーの評価が悪くなっているようなので、久しぶりに発電効率が悪いと言われる再生可能エネルギー発電技術(太陽光発電や風力発電等)を有効活用するために不可欠な蓄電技術について再度紹介したいと思います。太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー利用を考えるときにはご存知のように発電技術だけでなく蓄電技術も並行して考えなければなりません。
なぜならこういった太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーによる発電の大量導入を実施した場合これまでの原発や火力発電ではなかったような大きな問題が発生するからです。あまり知られていませんがこういった再生可能エネルギーによる発電装置から電流を既存の電線に流しはじめると逆潮流が起こり、電圧低下などの電力変動による瞬停など送電線への悪影響が懸念されます。その結果大きな電力損失が発生するとされています。その為に不可欠となるのが蓄電技術なのです。太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーによる発電のもう一つの問題は発電効率が悪いだけでなく発電の発電量が不安定な事です。風力発電なら風の風速は必ずしも一定ではありませんし、太陽光発電の場合も太陽の日射量は時間と共に変化・変動sじますし、天候によっても変動します。この発電量が変動する事が再生可能エネルギーによる発電の最大の弱点と言っても良いでしょう。
 前述のような逆潮流が発生したりすると電圧低下などの電力変動による瞬停など送電線への悪影響が懸念されます。このような事は産業界に莫大な損失を与える可能性があるのです。
このような再生可能エネルギーによる発電の問題の解決策として経済産業省も最も重要視しているのが長期間の大容量の備蓄が可能なバッテリー技術の導入なのです。なぜなら、太陽光発電や風力発電などのような再生可能エネルギーによる発電は原子力発電のような安定した大きな発電量一気に発電することは出来ないので少ない発電量を備蓄しておく必要があるからなのです。
このような蓄電池があれば安定した電力を放電する事が出来るようになるわけです。全国各地に太陽光発電や風力発電と同時にこのような蓄電池を設置することによって中央集中型ではなく、分散型の電力供給システムを実現して行く事ができれば、原発で供給していた電力のかなりのカバーが可能となると考えられます。

但し、このような「長期間大容量の備蓄が可能なバッテリ」に必要な要件は「長期間大容量の備蓄が可能な蓄電池」であり、決して自動車用や携帯電話用のようなポータビリティやエネルギー密度ではないのです。
このような「長期間大容量の備蓄が可能な蓄電池」に求められる機能は下記の3点でです。

①大容量で安全であること

②大容量で長寿命であること

③低コストであること

しかし残念ながら、従来のバッテリー(蓄電池)は大型化すれば大型化するほど火災事故や爆発などの危険性が伴います。特にハイブリッドカーなどの次世代蓄電池として注目を集めているエネルギー密度の高いリチウムイオン電池などに10メガワット以上蓄電しようとしたりすると、その蓄電池の近隣には住民が住めないほど危険になってしまいます。

なぜなら金属リチウムは空気中で自然発火するほど酸化されやすい金属なので、火災が起こるとそこら中が火の海になる可能性があるからです。

そこでこれまで資源エネルギー庁も注目してきたと考えられるのがNASバッテリーというものです。このNASバッテリーとは、マイナス極にはナトリウム(Na)が、プラス極には硫黄(S)が特殊セラミックスで仕切られて存在しています。NAS電池に電気を通すとナトリウムイオンが発生し、硫黄との化学反応により放電が起こります。充電する場合はその逆で、ナトリウムイオンの受け渡しにより放充電が行われるというしくみの蓄電池なのです。

このNAS電池は従来の鉛蓄電池に比べてエネルギー密度が約3倍高く体積・重量が3分の1程度とコンパクトであり、且つ期待寿命は15年(4500サイクル)という特徴を持っているため最有力とされているようです。
NASバッテリー
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しかし、このNAS蓄電池よりも長寿命で安全性も高いバッテリーがレドックスフローバッテリーというものがあります。これはもともとアメリカのNASAが開発した蓄電システムです。これはイオンの酸化還元反応を溶液のポンプ循環によって進行させて充電と放電を行う流動電池です。
現在実用化されているのはバナジウムイオン電池です。両極にバナジウムイオン電解液を満たしただけのものです。このレドックスフローバッテリーの大きな特徴は従来の鉛蓄電池のように鉛が「溶けた」鉛イオンが移動するわけではないという」ことなのです。
両極の電解液の電荷の差から「電子だけ」が移動するのです。そのため鉛イオンが溶けて移動する鉛蓄電池のように両極の電極の鉛が腐食して電極が3年4年でヘタるようなことがないのです。世界の実績では18年で3%の劣化だそうで、事実上なんと30年能力維持できるという非常に優れた蓄電池なのです。
レドックスフローバッテリーのしくみ

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このレドックスフローバッテリーの最大の長所は
安全に大容量化可能と長寿命(寿命実績18年)です。
■長寿命について
上述のように蓄電池のように鉛の電極が3年でヘタるようなことはなく世界の実績では18年では
3%の劣化だそうで、事実上なんと30年もの長期間能力を維持できるという優れものです!

■安全性について
安全性から言えば両極が電荷の違うバナジウムイオン電解液だけなので他のバッテリのように化
学反応を行わないため、発電や発火・爆発などは絶対起こりません。
(これは電池の仕組みを知っている人なら世界の共通認識です)

■環境にやさしいという事について
利用し終えたバッテリー液(バナジウム電解質溶液)は廃棄する必要がなく完全にリサイクルでき
るのです。さらにこのレドックスフロー電池の安全性はNASバッテリーを凌ぐものです。
Nasバッテリーは正極と負極の反応が激しいので火災が起きやすいのです。実際に2010年2月15日に
日本ガイシが製造し、高岳製作所小山工場に設置されたNAS電池が火災を発生しています。つまり安
全性の面でもまだまだ問題が多いです。
NASバッテリーについてのもう一つの欠点は電気を保存するために常時300度の熱エネルギーを必要
とするという点です。たとえば30年間このNasバッテリーで電気を保持しようとすると近くに火力
発電所などを設置し常時300度の熱エネルギーを加え続けなければならなくなる可能性があるわけです。その点レドックスフロー電池のバナジウム電解液は保管にエネルギーを加える必要もなく半永久的に利用できます。

このような全てにおいて優れたレドックスフロー電池ですが一点だけNASバッテリーより弱い部分があるのです。それはエネルギー密度が低いということです。エネルギー密度とはバッテリーの重量当たりに蓄電できる容量を意味します。エネルギー密度が低いことは大容量にしようとすれば大きな設備になってしまい建設コストがかかるうという欠点になってしまうのです。

この点について解決しようとこれ
までもアメリカではGE、日本ではこれまで電力会社や大手企業などが実用化に向けて改良のための
研究開発に着手していたそうです。しかしエネルギー密度を高めるための研究開発に必要なバナジウム
イオン電解液の精製に膨大なコストがかかり研究開発設備だけでも莫大なコストがかかるという問題点
がありました。さらに資源エネルギー庁がNASバッテリーの開発に方針転換をしたことによってレドッ
クスフロー電池の開発への助成金や補助金が打ち切られたことあって関西電力や住友電工の開発は中断し
ているそうです。このような問題点のあったレドックスフロー電池ですが、研究開発のためのバナジウム
イオン溶液の安定した精製方法を既に開発に成功している会社が存在しています。九州のLE株式会社という企業(調べればすぐに分かると思います)ですが、そこでは既に関西電力や住友電工が達成できなかった高いエネルギー密度のレドックスフロー電池の開発にほぼ成功しています。このレドックスフローバッテリーの仕組みであれば学校のプールでさえ有効活用できます。

学校のプールを利用したレドックスフローバッテリーのイメージ
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今後もまだまだ蓄電池に関する新技術は開発されてくると思われますが、このような最先端の再生可能エネルギーを利用した発電設備と前述のレドックスフローバッテリーを全国の地方自治体や市町村への設置を進めることで将来的には相当な電力を賄うことができる上、前述のような産業用メガソーラープロジェクト構想による売電による収益モデルも期待できます。

上述のような最新の再生可能エネルギー技術の導入による売電からの収益モデルが成り立つのであればベースにファンドなどを創設し外資を呼び込む仕組みを早急に作るべきだと考えています。

もし上述のような再生可能エネルギー発電と大型蓄電池を組み合わせたビジネスの収益モデルがどこか1箇所でもこの日本で実現すれば、世界の投資家の目は日本の自然代替エネルギー開発投資に一気に向かうのではないかと考えています。