スマートフォンの充電はもう古い。次世代のワイヤレス給電に関しては、日本のエンジニアたちが長距離にわたって大容量の電力を送電できるシステムの開発に取り組んでいる。
いくつかのプロトタイプとプロジェクトの背後には、空から地面に電力を送るという共通のアイデアがあります。
この研究の最終目標は、地球の気象システムの影響を受けず、大量のエネルギーを継続的に収集し、それをマイクロ波経由で地球上の受信機に送信する、巨大な宇宙ベースの太陽光発電パネルを構築することです。
その目標からすると、今日のプロトタイプははるかに控えめだが、それでもスマートフォンやその他の機器用に購入できるワイヤレス充電システムに比べるとはるかに優れている。
今週東京近郊で開催されたCEATECエレクトロニクスショーで、J Space Systemsは高出力マイクロ波通信の受信に使用するアンテナの一部を展示しました。「レクテナ」と呼ばれるこのアンテナは、試験で使用される5.8GHzの周波数に調整された平面アンテナです。
マーティン・ウィリアムズ J Space Systems社が製造した無線電力受信アンテナ「レクテナ」が、2016年10月4日に日本で開催されるCEATECで展示されます。
J Space Systemsは、このシステムを用いて約50メートルの距離に電力を送電することに成功したが、かなりの損失があった。1.2メートル四方のアンテナに1.8キロワットの電力を送り込み、2.6メートル四方の受信アンテナから340ワットの電力を出力した。
三菱重工業も同様の研究を進めており、昨年、10kWの電力を500メートルの距離に送電することに成功しました。これは当時の日本の研究者にとって新記録でした。このために、同社は大型の送受信アレイを使用しました。
三菱重工業 三菱重工業が開発し、2015年に日本で試験に使用された無線電力伝送アレイ。
この技術がさらに進歩すれば、いくつかの用途が想定されます。その一つは、短距離で工場内に電力を送ることで、新たな電力ケーブルを敷設することなく、機械、センサー、ワークステーションを容易に再構成できるようにすることです。
もう一つの潜在的応用としては、自然災害で停電した地域に気球を使って電力を送ることや、地上からドローンなどの物体に電力を送って空中に留めておくという技術も考えられる。
しかし、これらはすべて、大量の太陽エネルギーを集めて地球に送り込むことができる軌道上の太陽電池アレイという未来的なアイデアに比べれば、小さなプロジェクトだ。
J スペースシステムズ 将来の太陽光発電宇宙アレイのアーティストによる概念図。
その段階に到達するには、送電損失の削減という主要な課題を含め、多くの開発作業を行う必要があります。
この構想を推進している日本の宇宙機関は、宇宙で太陽エネルギーを採取するというアイデアは新しいものではないと認めている。他国ではこれまで、このようなシステムに対する政治的支援の欠如によりプロジェクトが中止されてきた。
それでも、NASAは研究者に対し、この技術開発への取り組みを続けている。しかし、それは依然として現実的なものだ。「宇宙太陽光発電システムの実現に向けた道のりには、多くのハードルがあり、それを克服するには相当の時間と労力が必要となるだろう」とNASAは述べている。
