環境発電デバイス使用時の課題

身の回りにある運動エネルギー等を電気的エネルギーに変換しセンサーや無線モジュールを駆動させ通信をおこなうエネルギーハーベスティングや、環境発電の使用例はいくつかあります。

例えば道路や橋などは車両通過時のエネルギーで振動が発生するため、その振動エネルギーを電気的エネルギーに変換し、橋の劣化情報などを読み取るセンサーと無線モジュールを組み合わせる事で、外部電源や蓄電池を利用せずに外部に情報を発信するシステムが構築できます。このほかにもトイレのドアに設置することで空き情報をモニタリングしたり、家畜の生態観察を行ったり、FA、医療、福祉、交通、物流、インフラ、環境、生活、娯楽などの広い分野で活用が期待されています。

しかし、現時点では環境発電技術が市場で広く活用されているとは言えません。その主な理由はコストと性能の乖離があります。

コストに関しては、従来の機器に電池やバッテリーの代替として環境発電を検討する場合、電池と同等の水準に合わせる事は非常に難易度が高いです。その理由としてはエネルギーハーベスティングは発電で得られた少ない電力を効果的に活用するための制御回路、蓄電技術等が必要となるためです。

また性能に関しては、無線モジュールの実際の通信距離が用途に対して合っていないケースが多いです。環境発電で得られる電力量は電池に比べ非常に小さく、ビーコンやBLE(Bluetooth Low Energy)、Zigbeeなどの無線モジュールを活用しても、通信の受け側（Gatewayなどの親機）までの到達距離が足りない場合も多く見られます。 このような課題を解決し、エネルギーハーベスティング技術と市場とのマッチングをはかるために、Orbrayではシンプルな機構で高い発電量を得られる振動発電デバイスの研究、開発に注力しており、ビーコン、BLE、Zigbee等に加えて、通信距離が長い（消費電力が大きい）特定小電力無線の駆動が可能です。将来的にはLPWA（Low-Power, Wide-Area network)を駆動させるべく環境発電技術向上を目指し開発をおこなっています。

無電源センサーネットワーク

エナジーハーベスターデモ機動画