無線電力転送の夢

地道な基礎技術の開発で、夢はまだまだ広がる。

夢の無線電力転送

Qiという規格が一般的になり、現在では一部のモバイル機器等において、クレードル等に置かずとも充電できる環境が一般にも広がっている。
もちろん、コードを直接挿す方が安全かつ効率的に充電する事は可能だが、Qiを利用する事で置くだけで充電できる手軽さが実現されている事は喜ばしい事と思う。
だが、世の中はそんな置くだけ充電で満足しているわけじゃない。
昔から、電力を無線伝送できないか？ と研究を続けている人達がいる。
その夢の行き着く先は、人工衛星で太陽光発電をして、その発電した電力を無線伝送で地上へと送電するという夢である。
これが実現する事で、天候に左右される事なく、大気に邪魔される事なく太陽光を受け続け、発電子続ける事が可能になる。まさに夢の技術である。
だが、当然現時点ではそこまでの技術には至っていない。
ただ、一歩ずつ確実に無線電力転送の技術は積み上がってきていて、このほど、金沢工業大学 工学部 電気電子工学伊東健治教授と坂井尚貴研究員らの研究グループが、マイクロ波(5.8GHz)による無線電力転送に用いる受電レクテナ(整流回路付きアンテナ)において、世界最高の電力変換効率である92.8%(1W入力時)を達成した事を発表した。

マイクロ波の利用

今回の発表で使われたのは5.8GHzのマイクロ波で、マイクロ波を使う事で遠方に電力を転送可能だという特徴を使ったものになる。
実験では1W入力時で達成したようだが、次は10Wの高効率受電技術の確立に取り組むとしている。
何だ、10Wか、と思う人もいるかも知れないが、これぐらいの出力であっても便利に使えるものがある。
それはドローンである。
先日、当Blogの記事にも書いたが、ドローンはそのバッテリーの重さでドローンそのものの重量の多くを占めている。
もし、10Wクラスでも無線電力転送が可能になったら、プロポ(送信機)でドローンに電力を供給しつつ制御命令を送信してやれば、プロポ側にドローンのバッテリーを置けるので、従来よりずっと長時間の飛行が可能になる。
今までと全く異なるドローン運用が可能になるばかりか、場合によってはスマートフォンなどのアンテナ設備と組み合わせれば、街中で電力供給をしながらモバイル機器の運用も出来る様になるかも知れない。
もちろん、そこには電波の影響などもいろいろ試験をして調べる必要はあるが、5G技術やその次の6G技術と組み合わせてやれば、世界が変わるとすら言えるのではないかと思う。

決め手はガリウム砒素

今回の技術を確立した背景には、仕組みを構成する回路を省く事で電力損失を削減した事で達成している。
その回路を省く為に使われたのが、整流用半導体として使われたガリウム砒素(GaAs)をダイオードに適用した事でマイクロ波特性を改善して効率を高めたそうである。
従来は「受電アンテナ+回路+ダイオード」という構成だったものから、回路を省き、受電アンテナで受けたマイクロ波から直流への電力変換をダイレクトに行ったというのがその理屈である。
この電力変換は、受電アンテナの形状を工夫し、回路で実現していた機能を受電アンテナで実現し、ダイオードをガリウム砒素(GaAs)に適用して効率を上げている。
これ以上は専門的な話になるので、私も詳しくは書けないが、気になる人は金沢工業大学のニュースリリースを見てもらいたい。

金沢工業大学 ニュースリリース
https://www.kanazawa-it.ac.jp/kitnews/2020/0923_itoh.html

それにしても夢のある話を久々に聞いたなぁと思った。
地道な活動とは思うが、みんなの未来を背負った有意義な研究だと思う。