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| 第1章 | 環境発電／エネルギーハーベスティング技術と市場の変遷 |
| はじめに |
| 1. | 環境発電の概要 |
| 2. | 環境発電のニーズ・位置づけ |
| 2.1 | 再生可能エネルギー |
| 2.2 | 遠隔地や停電時などの独立電源 |
| 2.3 | モバイル機器の主電源/補助電源 |
| 2.4 | IoT向けの自立電源 |
| 2.5 | IoT向けの電源の選択肢と環境発電の位置づけ |
| 2.6 | 無線給電（無線電力伝送）と環境発電の関係 |
| 3. | 環境発電市場の変遷 |
| 3.1 | スタンドアロン電源技術としての市場展開（〜21世紀初頭） |
| 3.2 | IoT電源への転換（2000〜2010年頃） |
| 3.3 | IoT電源としての市場展開（2010年頃以降） |
| 3.3.1 | 展示会の動向 |
| 3.3.2 | オープンイノベーションの動き |
| 3.3.3 | 世界的ブームの沈静化 |
| 3.3.4 | 静かな浸透 |
| 3.3.5 | 明らかになった方向性 |
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| 第2章 | 各種環境発電技術の仕組みと特徴 |
| はじめに |
| 1. | 環境発電技術の利用が難しい本質的理由 |
| 2. | 環境発電を実用化するために重要なポイント |
| 3. | 様々な環境発電技術 |
| 4. | 光エネルギー利用技術 |
| 4.1 | 太陽電池の仕組みと特徴 |
| 4.1.1 | 太陽電池の発電プロセス |
| 4.1.2 | 光源と光吸収材の組み合わせで効率は変わる |
| 4.2 | 環境中の光エネルギー |
| 4.2.1 | 太陽光 |
| 4.2.2 | 室内照明 |
| 4.3 | 環境発電としての太陽電池の実用化のポイント |
| 4.3.1 | 太陽電池技術の選定 |
| 4.3.2 | 太陽電池の性能評価 |
| 4.3.3 | 日陰の考慮 |
| 4.3.4 | その他 |
| 5. | 熱エネルギー利用技術 |
| 5.1 | 熱エネルギー発電技術の仕組みと特徴 |
| 5.1.1 | 熱電発電 |
| 5.1.2 | その他の熱発電 |
| 5.2 | 環境中の熱エネルギー |
| 5.3 | 熱電発電の実用化のポイント |
| 5.3.1 | 熱電材料、熱電変換モジュール、熱設計の課題 |
| 5.3.2 | 電気回路の課題 |
| 6. | 力学的エネルギー利用技術 |
| 6.1 | 力学的エネルギーからの発電技術の仕組みと特徴 |
| 6.1.1 | 力学的エネルギーの取り込み方式 |
| 6.1.2 | 力学的エネルギーから電気エネルギーへの変換原理 |
| 6.2 | 環境中の力学的エネルギー |
| 6.3 | 力学的エネルギー発電の実用化のポイント |
| 6.3.1 | 機械的インピーダンスマッチング |
| 6.3.2 | 振動発電デバイスの最適設計 |
| 6.3.3 | 実環境振動への対応 |
| 6.3.4 | エネルギー変換原理毎の課題 |
| 6.3.5 | 振動発電用電源回路 |
| 7. | 電波エネルギー利用技術 |
| 7.1 | 電波エネルギーからの発電技術の仕組みと特徴 |
| 7.2 | 環境中の電波エネルギー |
| 7.3 | 電波エネルギー発電の実用化のポイント |
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| 第3章 | 国内の発電デバイスおよび応用研究・開発の動向 |
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| 第1節 | 太陽電池・光電発電デバイス開発とその応用 |
| [1]フジクラ社の取り組み―ワイヤレスセンサシステムへの展開― |
| はじめに |
| 1. | 色素増感太陽電池（DSC） |
| 1.1 | DSCモジュールパネル |
| 1.1.1 | リーク電流の低減 |
| 1.1.2 | 耐久性 |
| 1.2 | DSC電源モジュールの構成 |
| 1.2.1 | DSC電源モジュールの特長 |
| 1.2.2 | 電源IC |
| 1.2.3 | 蓄電デバイス |
| 1.3 | エネルギーバランスシミュレーション |
| 2. | エネルギーハーベスト型環境センサシステム |
| 2.1 | EH型920MHz帯マルチホップ無線センサシステム |
| 2.2 | EH型LoRaWANTMセンサノード |
| 2.3 | 拡張センサ |
| 2.4 | コト売り/クラウドソリューションサービス展開 |
| 3. | 今後について |
| [2]シャープ社の取り組み―色素増感太陽電池の開発とBluetooth®ビーコンへの応用― |
| はじめに |
| 1. | IoT（Internet of Things）の課題 |
| 2. | 色素増感太陽電池の開発 |
| 2.1 | 色素増感太陽電池について |
| 2.2 | 各種太陽電池の発電効率 |
| 2.3 | 当社の色素増感太陽電池 |
| 3. | 色素増感太陽電池のBluetooth® LEビーコンへの展開 |
| 4. | 今後の展開〜センサ連携〜 |
| [3]リコー社の取り組み―室内光環境発電素子の実用化に向けて― |
| はじめに |
| 1. | 光環境発電素子 |
| 1.1 | 光発電力の利用 |
| 1.2 | 太陽電池の種類 |
| 2. | 固体型色素増感太陽電池 |
| 2.1 | デバイス紹介 |
| 2.2 | 室内照明に対する高出力化技術 |
| 2.3 | 製品化モジュール |
| 3. | 固体型色素増感太陽電池モジュールの展開例 |
| おわりに |
|
| 第2節 | 熱電発電/温度差発電デバイス開発とその応用 |
| [1]富士通研究所社の取り組み―水インフラ・防災への展開― |
| はじめに |
| 1. | 製品開発の経緯 |
| 1.1 | エネルギーハーベスティングの価値とユースケース |
| 1.2 | 水インフラの顧客ニーズとエネルギーハーベスティングの必要性 |
| 2. | 下水道水位リアルタイムセンシングシステムとその要素技術 |
| 2.1 | 下水道水位リアルタイムセンシングシステムの概要・機能と提供価値 |
| 2.2 | 水位センシングの技術課題と、その対策技術 |
| 2.2.1 | 熱電変換素子の発電量を増大する独自技術 |
| 2.2.2 | 無線の消費電力を低減するアダプティブセンシング技術 |
| 2.3 | 発電デバイス・センサーに求められた仕様 |
| 2.4 | 実証実験の事例 |
| 2.4.1 | 郡山市で実証実験 |
| 2.4.2 | 開発したエネルギーハーベスティングの性能評価 |
| 2.4.3 | 顧客からの評価 |
| 3. | 今後について |
| [2]KELK社の取り組み―設備機器の予知保全への熱電EHセンサデバイス製品の展開― |
| はじめに |
| 1. | 熱電発電のしくみ |
| 2. | 熱電EHセンサデバイス |
| 2.1 | 周囲環境の変動に対する熱電EHのロバスト性 |
| 2.2 | 熱電EHセンサデバイスの測定間隔 |
| 3. | 設備故障の予兆と予知保全 |
| 4. | 熱電EH振動センサデバイス |
| 5. | 熱電EHセンサデバイスの無線通信網 |
| 6. | 熱電EHセンサデバイスのデータ管理ソフト |
| おわりに |
| [3]Eサーモジェンテック社の取り組み―莫大な廃熱を電気エネルギーに変換― |
| はじめに |
| 1. | 独自のフレキシブル熱電発電モジュール「フレキーナ®」 |
| 2. | 「フレキーナ®」による自立電源システムの共同開発 |
| 3. | 商品化する製品 |
| 4. | 関連する特許 |
| おわりに |
| [4]日本ゼオン社の取り組み―CNT(Carbon NanoTube)を使った熱電変換素子による無線センシングシステムの開発― |
| はじめに |
| 1. | 熱電変換素子の概要 |
| 1.1 | 熱電変換材料の特性 |
| 1.2 | 熱電変換素子に用いる材料と素子構造 |
| 1.3 | CNTを使った熱電変換素子 |
| 2. | 熱電変換素子を使った無線センシングシステム |
| 2.1 | システムの概要 |
| 2.2 | 熱電変換素子の設計 |
| 3. | 無線センシングシステムに適用される熱電変換素子の条件 |
| 3.1 | 無線センシングシステムの要件 |
| 3.2 | 熱電変換素子の出力 |
| 3.3 | 熱電変換素子の効率を決める他の要素 |
| 4. | CNTを使った熱電変換素子 |
| 4.1 | 材料特性 |
| 4.2 | デバイス構造 |
| 4.3 | CNTを使った熱電変換素子の特徴 |
| 4.3.1 | 形状的な特徴 |
| 4.3.2 | 発電特性 |
| 4.3.3 | アプリケーション開発 |
| 5. | 今後の取り組み |
| おわりに |
|
| 第3節 | 振動発電デバイス開発とその応用 |
| [1]アダマンド並木精密宝石社の取り組み―エネルギーハーベスティングの可能性 無電源車両検知システムへの展開― |
| はじめに |
| 1. | EHによるIoTソリューションへのアプローチ |
| 1.1 | EHデバイスのコンセプト |
| 1.2 | EHデバイスでできること |
| 1.3 | IoTソリューションへのアプローチ |
| 2. | 無電源車両検知システムへの展開 |
| 2.1 | 概要 |
| 2.2 | 主な特徴 |
| 2.2.1 | 自己発電により電気代ゼロ |
| 2.2.2 | 検知システムの無線化により配線不要 |
| 2.2.3 | 設置・撤去容易 |
| 2.2.4 | 物理的カウントにより高検知率 |
| 2.2.5 | リアルタイムに把握可能 |
| 2.3 | 活用方法 |
| 2.3.1 | 車室管理・満空管理 |
| 2.3.2 | 履歴のデータ化、駐車場利用予測 |
| 2.3.3 | 運営最適化 |
| 2.3.4 | 小規模駐車場や臨時駐車場の開設 |
| 2.4 | 導入の流れ |
| 2.4.1 | 車両リアルタイムモニタリング |
| 2.4.2 | 駐車場状況把握、分析レポート |
| 2.5 | 応用・展開例 |
| 2.5.1 | 物流倉庫のトラックバースや待機スペースの在車情報管理 |
| 2.5.2 | 省エネパーキング |
| 2.5.3 | 簡易スピード検知 |
| 2.5.4 | 逆走検知 |
| 2.5.5 | スマートフォンアプリ連動や表示板などによるスムーズな駐車 |
| 2.5.6 | 自動運転やバレーパーキングに対応 |
| 2.6 | 仕様（2019年12月20日現在） |
| おわりに |
| [2]双葉電子工業社の取り組み―IoT機器の電池レス化への展開― |
| はじめに |
| 1. | 環境発電デバイスへの取り組み |
| 1.1 | 環境発電への取り組みは副産物だった |
| 1.2 | 環境発電デバイスの開発 |
| 2. | 振動発電デバイス開発 |
| 2.1 | 振動源の選択 |
| 2.2 | 振動から電力への変換方法決定 |
| 2.3 | 高出力を安定して得るための工夫 |
| 2.4 | 振動発電デバイス試作品のスペック |
| 2.5 | 振動発電デバイス開発のまとめ |
| 3. | 環境発電の双葉電子工業を目指して |
| おわりに |
| [3]電力中央研究所の取り組み―電力インフラのモニタリングに向けた磁歪式振動発電モジュールの試作― |
| はじめに |
| 1. | 磁歪式振動発電素子V-GENERATORの詳細性能確認 |
| 2. | 電力設備用振動発電モジュールの設計 |
| 2.1 | DC/DC昇圧コンバータモジュールの検討 |
| 2.2 | DC/DC降圧コンバータモジュールの検討 |
| 2.3 | 電力設備用振動発電モジュールの試作 |
| 3. | 変圧器の振動を活用した性能確認 |
| おわりに |
| [4]東芝社の取り組み―鉄道車両台車監視システムへの展開― |
| はじめに |
| 1. | 高出力化を実現するための設計ポイント |
| 2. | コイルを貫く磁束密度の向上を図った磁気回路 |
| 3. | 取り出す電力を最大化できるコンバーター |
| 4. | 鉄道車両走行時の台車振動による試作機の評価 |
| 4.1 | 振動発電試作機の発電性能評価 |
| 4.2 | コンバーター試作機の有効性検証 |
| おわりに |
| [5]東洋エレクトロニクス社の取り組み―畜産分野への展開― |
| はじめに |
| 1. | 振動発電型BLEビーコンの概要 |
| 1.1 | 振動発電ユニットの概略仕様 |
| 1.2 | 発電ユニットの基本構造と動作 |
| 1.3 | 発電ユニットの自発光LEDへの応用 |
| 1.4 | 発電ユニットの通信回路への利用 |
| 1.4.1 | 整流回路 |
| 1.4.2 | 電源監視と蓄電回路 |
| 1.4.3 | 通信ブロック |
| 1.5 | 振動発電型BLEビーコンの概略仕様 |
| 1.5.1 | カウンター機能 |
| 2. | 振動発電型BLEビーコンの畜産分野への応用 |
| 2.1 | 牛の行動管理ソリューション『ルミログ®』 |
| 2.1.1 | システムの概要 |
| 2.1.2 | 当該市場と狙い |
| 2.1.3 | システムの特徴・導入効果 |
| 2.2 | 振動発電型BLEビーコンの畜産分野への新たな可能性 |
| 2.3 | 振動発電ユニットを使った新たな可能性 |
| おわりに |
| [6]音力発電社の取り組み−発電床R・発電スイッチ・振力電池®等への展開− |
| 1. | 当社における本分野での製品開発の経緯 |
| 2. | 当社のエネルギーハーベスティング技術を用いた製品群＜導入編＞ |
| 3. | 当社のエネルギーハーベスティング技術を用いた製品群＜製品、サービスの事例紹介編＞ |
| 4. | 今後の開発の展望、発展性 |
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| 第4章 | 海外の発電デバイスおよび応用研究・開発の動向 |
| はじめに |
| 1. | 光発電 |
| 1.1 | Konarka Technologies社 |
| 1.2 | Alta Devices社 |
| 1.3 | PowerFilm社 |
| 2. | 熱電発電 |
| 2.1 | Micropelt社 |
| 2.2 | Perpetua Power Source Technologies社 |
| 2.3 | MATRIX Industies社 |
| 2.4 | その他のメーカー |
| 3. | 振動発電 |
| 3.1 | AdaptivEnergy社 |
| 3.2 | Advanced Cerametrics社 |
| 3.3 | PZT圧電素子メーカー |
| 3.4 | microGen Systems社 |
| 3.5 | Perpetuum社 |
| 3.6 | 最近の振動発電デバイスメーカ |
| 4. | 電波発電 |
| 4.1 | PowerCast社 |
| 4.2 | Wiliot社 |
| おわりに |
