エナジーハーベスティングとは
周りのエネルギーを集めて電力にする

エナジーハーベスティングとは

エナジーハーベスティング（energy harvesting）は、周囲の環境にある微弱なエネルギーを集めて（harvest＝収穫して）、電力に変える技術です。日本語では環境発電とも呼ばれます。

集める対象は、たとえば振動、温度差、室内光、電波です。IoTデバイスは、人の近くや屋外、機械の中など、電源を引きにくい場所に置かれることがあります。また、センサが何百、何千と増えると、電池の交換や充電の作業が大きな負担になります。そこで、周りにあるエネルギーで動かす方法が注目されています。

得られる電力と使い道

エナジーハーベスティングの特徴は、得られる電力がとても小さいことです。現在のところ、数十μWから数mW程度の微小電力とされています。

この大きさでは、IoTデバイス全体を安定して動かすのは難しくなります。そのため、主にセンサモジュールの駆動に使います。多くの電力を必要とするアクチュエータや、サーバ・ゲートウェイは、利用先としては想定されていません。また、得た電力をためておくための蓄電池と併用するのが一般的です。

代表的な発電方式には、熱エネルギーを使う熱発電と、振動エネルギーを使う振動発電があります。

試験での問われ方

IoTシステム技術検定 中級では、第5章「IoTデバイス」で出ます。もちこ道場の第5章の問題では、エナジーハーベスティングを含む問題が4問あり、次のような問われ方をしています。

• 穴埋め: 「得られる電力は数十μWから数mW程度の微小電力で、主に[センサモジュール]の駆動に利用される」の空欄を選びます。IoTサーバ・IoTゲートウェイ・アクチュエータが外れの選択肢です。
• 2つの空欄: 「太陽光や振動、温度差、電波などの[環境エネルギー]から微弱なエネルギーを集めて発電し、主に[センサモジュール]を駆動する」を埋めます。化石燃料や商用電源を入れた選択肢は外れです。
• 正しい記述の組み合わせ・不適切な記述を選ぶ: 「IoTデバイス全体を安定して動かす大電力が得られる」「蓄電池と組み合わせる必要はない」とした文が誤りになります。熱発電・振動発電の記述は正しい文として出ます。

第3章でも、多数のセンサの電池交換の負荷という課題に対して、周囲から微小なエネルギーを集めて電力に変える技術として問われます。

似た用語との違い

電源まわりの用語は、どこから電力を得るかで分けます。

デバイスの電源を管理する部分は「IoTデバイスとは」の基本構成の図にあります。

覚え方

• 「微小・センサ・蓄電池」の3語で覚えます。電力は微小、使い道はセンサモジュール、組み合わせるのは蓄電池です。
• 「大電力」「デバイス全体を安定して動かせる」「蓄電池は不要」と書いてあれば、誤りと見分けられます。

第5章のほかの用語は「第5章 IoTデバイスの要点」にまとめています。