フォークリフトバッテリーは中古から格安な再生の時代へ

フォークリフト市場規模

JIVA - 社団法人日本産業車両協会の資料によれば、環境面より、バッテリーを選択するユーザーの割合が大幅に増加する傾向にあります。
また、平成21年を底に年々バッテリーフォークリフトは出荷台数を増やし続けています。
近年、環境保護の観点から、乗用車と同様にガソリン及びディーゼル車からバッテリー車に切り替える企業が増えてます。（下図参照） また、平均的なバッテリーフフォークリフトの寿命は15年と見られます。
そのため、現在日本では、約60万台が稼動しているものと思われます。
そして、その内の20%程度がバッテリー劣化の状態だと推測されますので、約12万台が近々買い換えの潜在台数となります。 その内、車体そのものの交換が発生するのが7%(100/15)だと仮定すると、潜在的再生バッテリーの市場規模は約11万台と試算できます。

鉛蓄電池再生の歴史

2000年に始まった鉛蓄電池の再生は、まずUPSの領域で始まりました。
鉛蓄電池のサルフェーション現象（極板に硫酸鉛が付着する現象）は以前から認識されており、このサルフェーションが除去されることで蓄電池の充電能力は回復することも物理的に証明されていました。 そこで、最初に登場したのが「パルス」方式と呼ばれるサルフェーション除去技術です。
パルス方式とは、極板に電気的な高周波パルス（振動）を与えることで極板に付着した硫酸鉛を振るい落とす方式です。
これは、UPSのような、長く常に一定の電流が流れる状態で付着した硫酸鉛を剥離させるには有効な方式であると言われ、実際に効果を生んできました。
そして、現在でも使われている技術です。
その後、「パルス方式」に加え「電気分解方式」の技術が開発されました。 この方式は高周波振動ではなく、高電気エネルギーを投下することで、硫酸鉛を「完全分解」する技術です。
今ではフォークリフトバッテリー再生の主流となっています。
そして、近年この電気分解方式の延長線上に「自動制御」が可能な分解技術が確立されました。
この技術の優位性はバッテリーの復元率の高さにあります。
バッテリーを再生させた場合、バッテリーの状態（極板の状態）によっては復元に失敗し、逆にバッテリーそのものが使えなくなる可能性もあります。
この問題点を解決するために、サルフェーションの状態を自動で判断し、適切な電流を流すことで、飛躍的に復元率を高める装置が開発されました。
ここで言う復元率とは、分母が復元を実施したバッテリーの数に対し成功した数の割合です。

復元方法	方式	復元率	使用エネルギー	希硫酸
パルス方式	高周波振動	△	◎	廃棄
電気分解方式	高電圧	○	○	廃棄なし
自動制御方式	高電圧	◎	○	廃棄なし

フォークリフトバッテリー復元とは

【サルフェーション現象とは】
サルフェーションとは、バッテリー内で電気を「放電する過程」で正極の極板面に付着する硫酸鉛のことです。
また、バッテリーが「充電される過程」では、この極板にあるサルフェーションが電気分解によって希硫酸に溶解され、半永久的にこのサイクルが繰り返されます。
仮に、放電されることなく充電が続けば、正極でのサルフェーションは硬化しない状態で保たれます。
「UPS」では、この状態が実現されるため、正極に付着したサルフェーションは、パルス方式の復元機で振るい落とすことが可能となります。
しかし、フォークリフトバッテリーでは、作業中の充電は不可能であるため、サルフェーションが電気分解されることなく一部極板に残ることがあります。
そして、充電時に残されたサルフェーションは分解されますが、一部溶解できないサルフェーションが残ることがあります。
この「溶解できない状態」のサルフェーションが、長い年月を掛けて石化されます。
また、一旦石化したサルフェーションは通常の充電装置では分解は不可能です。
そして、このサルフェーションは絶縁体として存在するため、負極からの電気を受けられず、結果的に希硫酸に鉛が溶けない状態となり、そのバッテリーは「機能不全」となります。

【パルス方式の限界】
UPSの分野で一般化しつつあるパルス方式ですが、この方式はフォークリフトバッテリーではUPSほどの効果が期待できないことがわかっています。
長く一定の電気が流れる場合のサルフェーションは、石化が進んでいないため、高周波パルスでサルフェーションを落とした場合では極板の破損が起きにくく、充電能力も回復できます。
しかし、フォークリフトのバッテリーは、充電時間と放電時間が一定ではなく、UPSよりも極板へのサルフェーションの石化（硬化）が進みやすい環境にあります。
この硬化したサルフェーションを高周波で除去しようとした場合、極板そのものを破損（同時剥奪）する可能性が高くなります。
この結果として、サルフェーション除去の代償として、基本的充電能力も低下すると考えられるため、フォークリフトバッテリーの復元には適さないと考えられています。

【電気分解方式の登場】
このため、フォークリフトのバッテリーを復元するには、パルス方式以外に方法が研究されてきました。
考え方として、溶解されることなく石化したサルフェーションを再び希硫酸に戻せないか、という発想です。
この一つの答えが、高電圧の掛けることでサルフェーションを分解する方法です。
電圧を掛ける方法では極板を痛めることがないため、再び発電することが可能となります。

正極板	電解液	負極板	放電	正極板	電解液	負極板
PbO2	2H2SO4	Pb	放電→
			←充電	PbSO4	2H2O	PbSO4
二酸化鉛	希硫酸	鉛	充電	硫酸鉛	水	硫酸鉛
※月日と共に結晶化したサルフェーションが硬質化し、 充電しても電解液に戻らなくなります。
→　これが原因で多くの鉛バッテリーは寿命と判断されます。

フォークリフトバッテリー復元普及の問題点

【メーカーメンテナンスの壁】
フォークリフトバッテリーは、フォークリフトの動力であるため、ほとんどの企業はフォークリフトの付属的なイメージを持っています。
そのため、バッテリー自体がメーカーメンテナンスの管理下にあると認識しています。
しかし、ほとんどの場合、バッテリーはメンテナンスの対象になっていません。
なぜ、このような勘違いが起きるかと言うと、メーカーの営業的側面と一年に一回法的に行なわれる年次点検をメーカーが行っているという事実があるためです。
メーカーは「点検」するのが仕事ですが、バッテリーのメンテナンスができる訳ではありません。
保証期間を過ぎたバッテリーが劣化した場合、メーカーは交換を勧めるしか方法がありません。

【リース契約の壁】
ほとんど企業はフォークリフトをリースで購入しています。
また、多くの企業はリース物件を「借りている」と誤認識しています。
リースはあくまでも「支払い」の方法であり、所有権は購入者にあります。
そのため、どのような処置をフォークリフトに施すかはユーザーが決定権を持っています。
フォークリフトの再生がほとんど進まなかった原因が、これら２つの誤った認識であるのは、日本環境の著しい棄損だと断言できます。
これらの誤解が招かないためにも、国からの正確な情報発信が求められます。

CO2排出量の削減

フォークリフトバッテリーを新品から再生に替えた場合、どれくらいのCO2排出量が削減できるのか、具体的に計算することは可能です。
以下は新潟国道事務所が算出したデータを基に計算しています。
http://www.hrr.mlit.go.jp/library/happyoukai/h23/kankyou/24.pdf
この資料の前提条件は
500Ah×54セルがベースです。
これに対して、フォークリフトバッテリーの平均的な定格容量は330Ah×24セルであるため、前提条件は該当資料の30%で再計算します。
また、電気分解方式による、一台あたりのCo2排出量は85Kgと計算されています。

【取替】　　　【再生】
1346Kg　 → 85Kg →　 1261Kg　93% のCo2削減効果
年間11万台の取替えがすべて再生になった場合
1261Kg × 110000 = 138,7100,000Kg
年間で13万トン以上のCo2削減が可能に！
1261Kg　93% のCo2削減効果

希硫酸排出抑制効果

フォークリフトバッテリーを新品に交換した場合、廃棄あるいはリサイクルされる鉛バッテリーには、必ず希硫酸が大量に含まれています。
そして、この希硫酸は無害化され処理されます。
この処理には多額の費用が掛る場合もあり、中には、そのまま下水に流すケースもあるかもしれません。
このような無責任な処理がされないまでも、無害化にも多くのCo2が発生しています。
電気分解方式のバッテリー復元では、この希硫酸を交換する必要がないため、この部分でも環境的は大きな意義があるものと考えます。

おわりに

近年バッテリーの重要性は加速度的に高まり、地球規模でその活用が議論されています。
そして、その延長線上に今回のバッテリーの復元が位置します。
今回、新たに開発された「電気分解最適化方式」によるバッテリー復元は、フォークリフトのバッテリー再生ビジネスに大きな可能性を与えるものであり、 結果として、莫大なCo2の排出を抑制できる技術です。
このコンセプトが一般化させることで生れる環境面での大きなメリットのためにも、国からの後押しが必要だと強く考える次第です。