電気は、なぜためておくのが難しいの？
― 「流れ」を、別のものに変えて保存しています

水道の水は、タンクにためておけます。ガソリンも、タンクに入れておけます。ところが、電気だけは、そのままの形でためておくことができません。停電になると、家電製品はすぐに止まってしまいます。「電気を貯金しておく」ことが、なぜこれほど難しいのでしょうか。

この「変換してから保存する」という発想を、代表的な方法とともに見ていきます。

電気は、「もの」ではなく「流れ」です

電気の正体は、導線の中を、電子という小さな粒が移動する現象です。水道の水のように、容器の中にじっとためておける「もの」ではなく、絶えず動き続けている「流れ」そのものです。

回路が途切れると、電子の流れは止まりますが、止まった電子が、どこかに「たまって」いて、あとで取り出せるわけではありません。だからこそ、電気を「あとで使えるように保存する」には、いったん別の形のエネルギーに変換しておく必要があるのです。

電池は、電気を「化学エネルギー」に変えています

電池の内部では、充電するときに電気エネルギーを使って、化学反応を進め、物質の状態を変化させます。この化学反応は、条件がそろえば逆向きにも進めることができ、放電するとき（使うとき）には、その逆の化学反応が起こって、電気エネルギーが再び取り出されます。

つまり電池は、電気そのものを閉じこめているのではなく、電気を化学反応というバトンに持ちかえて、あとでもう一度電気に戻していると言えます。

コンデンサーは、電気そのものに近い形で蓄えますが……

コンデンサーという部品は、電池とは違うやり方で電気を蓄えます。向かい合わせた2枚の金属板に、プラスとマイナスの電気をそれぞれためこみ、電気を化学反応に変換せず、電荷の形のまま、直接的にたくわえます。この点で、コンデンサーは「電気そのものに、いちばん近い形で蓄える」装置だと言えます。

ただし、コンデンサーには弱点があります。同じ大きさ・重さで比べたとき、ためられるエネルギーの量が、電池よりもずっと少ないのです。その代わり、ためた電気を、非常に短い時間で一気に出し入れできるという強みがあります。カメラのフラッシュなど、瞬間的に大きな電力が必要な場面で活躍しています。

大規模には、水を高い場所にくみ上げる方法が主流です

発電所レベルの大きなエネルギーを蓄えるには、揚水発電という方法が広く使われています。電気が余っているときに、その電気でポンプを動かし、下のダムの水を、上のダムへくみ上げておきます。電気が足りないときには、その水を再び流し落として発電機を回し、電気を取り出します。

これは、電気のエネルギーを、水の位置エネルギー（高い場所にあることによるエネルギー）に変換して蓄えているという点で、電池やコンデンサーとまったく同じ発想です。世界の電力貯蔵の中でも、大きな割合を担ってきた方法とされています。

自分で確かめられること

まとめ

電気は、水のようにためておける「もの」ではなく、絶えず動き続ける「流れ」です。だからこそ、電気を保存するには、電池なら化学エネルギーへ、コンデンサーなら電荷そのものへ、揚水発電なら水の位置エネルギーへと、いったん別の形に変換しておく必要があります。「電気をためる」とは、実は「電気を、いったん別のエネルギーに変身させておく」ことなのです。

電気は、水のように貯水池で待っていてはくれません。
使われる瞬間まで、常に姿を変えて、出番を待っています。

※本記事は一般向けの科学解説です。電池や電気設備の取り扱いについては、各製品の取扱説明書や、電気事業者・関連機関の案内に従ってください。