パワーレンジャー：新たなバッテリー技術が間もなく登場

誰しも経験したことがあるでしょう。クリスマスの朝です。子供がプレゼントの包装紙を破り、今年一番人気のおもちゃをパッケージから取り出し、ボタンを押して、これから何日も家中に騒音と点滅する光で迷惑をかける準備をする――しかし、何も起こらない。捨てられた箱を調べて、小さな文字で書かれた「電池は付属していません」という文字を読んでみる。

最近では、腕時計や携帯電話から自転車や車まで、あらゆるものに電池が使われているようだ。テレビのリモコンからバッテリーを盗んだり、埃っぽいキッチンの引き出しの奥を探し回ったりする代わりに、バッテリーを充電状態に保ち、寿命を延ばす方法を模索している。そして、ひいては、エネルギーインフラ全体を変える可能性さえある。

今月初めにニューヨーク・タイムズ紙が報じたように、巨大蓄電池は、特に太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギー源の利用が増加している地域において、米国の電力利用方法を変革しつつある。

2020年以降、太陽光発電の利用量が全米で最も多いカリフォルニア州は、中国を除く世界のどの地域よりも多くの巨大蓄電池を電力網に設置してきた。論理は単純だ。夜は太陽が出ていないから、太陽光発電もできない。しかし、日中に吸収した余剰エネルギーをバッテリーに蓄えることで、夜間に利用することができ、化石燃料への依存度をある程度減らすことができる。

同様にテキサス州では、夜間の風力発電による電力需要の少ない時間帯に蓄電し、翌日の需要急増時に利用することができる。過去3年間で、米国の電力網における蓄電池容量は10倍に増加し、今年もさらに倍増すると予想されている。ブルームバーグNEFの米国電力分析責任者であるヘレン・コウ氏がタイムズ紙に語ったように、「バッテリーは、こうしたニッチな用途から、大量の再生可能エネルギーをピーク需要期にシフトさせる用途へと急速に移行しつつある」。

しかし、バッテリーだけでは化石燃料への依存を解消することはできない。リチウムイオン電池は依然として主に中国で生産されているため、供給に問題があり、さらに火災の危険性も高まっている。幸いなことに、バッテリー技術は発展を続けており、それに伴い、新たな可能性も広がっている。

革新的な技術の一つは、塩水を通してエネルギーを蓄えるフロー電池の開発である。バッテリーを充電するには、水を酸性溶液とアルカリ性溶液に分離し、それぞれ別のタンクに貯蔵する。再結合する際に、この反応はエネルギーを放出する。インペリアル・カレッジ・ロンドンが報じたところによると、ジアジュン・セン氏は同大学在学中にこのアイデアを考案し、現在はAquaBatteryを率いている。同社は最近、この技術を市場に投入するために600万ユーロのシード投資を受けたばかりだ。

エネルギー貯蔵は、新しい材料構造によって変革される可能性があり、電気自動車やその他の機器に搭載されているコンデンサが、より長時間電荷を保持できるようになるだろう。

Live Scienceは、科学者たちが偶然にも発見した、エネルギーが材料を通して散逸する速度を低下させるという新しい特性を持つ「ヘテロ構造」に関する最近の画期的な研究について報じた。これらの新しいコンデンサは、従来比19倍高いエネルギー密度を実現する可能性があり、民生機器と電力網規模のエネルギー貯蔵の両方において、バッテリー性能向上の基盤となる可能性がある。