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テクノロジー

米デューク大学、Wi-Fiの電波を高い効率で電力に変換する装置を開発 74

ストーリー by headless
共振 部門より
米デューク大学 Pratt School of Engineeringの技術者らが電磁波のエネルギーを集めるメタマテリアルを用い、周囲の電波から電源を取得する装置を開発したそうだ(論文アブストラクトデューク大学のニュースリリースComputerworldの記事本家/.)。

装置はガラス繊維と銅を組み合わせたスプリットリング共振器(SRR)のセルを5つ並べて回路に接続した構造で、900MHzのWi-Fi信号から7.3ボルトの出力を得ることが可能。当初はエネルギー効率が6~10%程度だったが、改良により最大37%にまで向上し、太陽電池セルと同等のエネルギー効率を実現しているとのこと。メタマテリアルの特性から、従来のアンテナのように干渉することなく複数のセルを組み合わせて利用できるそうだ。また、Wi-Fiや衛星の信号などの電波だけでなく、振動や音声周波数を含むさまざまな周波数に同調させて電力を取得することも可能だという。メタマテリアルのコーティングを部屋の天井に施すことで余分なWi-Fiの電波から電力を回収したり、携帯電話にセルを組み込んで未使用時に充電するといった応用も考えられるとのことだ。
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  • by hogehogehogehoge (27968) on 2013年11月10日 19時14分 (#2493096)

    無線LANのアンテナの出力なんてたかがしれてる上、そのエネルギーは距離の二乗に比例して弱くなるわけだから、変換効率を上げたところで実際問題どの程度使えるのだろう・・・。

    • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 19時34分 (#2493105)

      塵も積もれば山となるよ。
      現時点では塵を集めて山にするコストがお高いんだろうけど、そこは今後の技術の発展を期待して祈るなり協力するなりだろ。

      はじめの一歩が二歩目になったところだよ。
      まだ現実問題でそろばんをはじくには早すぎる。

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        また反原発界隈が、これで原発がいらないを小躍りしたりして

        • by Anonymous Coward

          それは関係ない。
          そもそも無線局の使う電力はどうするんだ。
          それも電波から取り出すかいw

          デンパ反原発ならともかく、まともな人ならそのぐらいわかる。

          • by Anonymous Coward

            マトモじゃない反原発が多すぎるって話じゃないかな。誰も突っ込んでない国富流出の件を過剰反応気味に反論してみたりとか。

            • by Anonymous Coward on 2013年11月11日 5時54分 (#2493248)

              同様に、マトモじゃない反「反原発」的コメントのように見える、てことだよ。

              親コメント
            • by Anonymous Coward

              >国富流出の件

              リスクを国内に置いたまま、十分な保険をかけないという前提で算出された電力料金で原価計算
              された製品を輸出してきたことですね。

        • by Anonymous Coward

          禿「やりましょう!Wifiスポットが電気になります!」

          なんて

        • by Anonymous Coward
          それならむしろ、既に出てしまっている放射線を使って発電する方法を考える方が良いと思います。
          結構な量出ちゃってますしね。
      • by Anonymous Coward

        塵を集めるには、かさばる大きさのアンテナを立てる必要があるんじゃないかな?
        電池持ち歩くのとどっちがましだかわからん。

    • by Anonymous Coward

      というか、昔のAMラジオみたいに出力が有り余ってるならともかく、極超短波で限られた電力を拾ってるんだと、電源にできるほど拾われちゃうとうしろの人が接続できないとかならないの?

      • by Anonymous Coward

        昔米軍統治下の沖縄で、米軍将兵及びその家族向けラジオ放送用(AFN?)の電波が強いので、物干し竿か何かでアンテナを立てると家の家電製品を動かせるほどの電力が得られた、ついでに冷蔵庫が歌っていた、などという話を事実か否かは分からないが何かの本で呼んだ記憶がある。

        • by Anonymous Coward

          そのころだとFENだろうね。
          FENは数10kWオーダだったのかな。VOAはMWオーダあるというもっともらしい話も聞いたけど。
          いずれにしても無線LANのアクセスポイントよりも出力が4~6桁くらいでかいじゃないのかな。
          (周波数も中波~短波帯なので3桁くらい違い、伝播特性がまるで違うけど)

    • by Anonymous Coward

      鉱石ラジオ [wikipedia.org]というものをご存知ないですよねぇ。あなた達の世代は…。電波のエネルギーだけで鳴るラジオですわ。何十年も前から存在してますのよ。 (*´∀`*)

      • by Anonymous Coward

        ギリ聞こえる程度のすごい小さな音でね。

        問題は、使えるかどうかでなく、
        十分な出力(例えば携帯の充電に使える)が得られるかどうか。

        元の出力が低いのに、太陽電池より効率がいいエヘンと言われても、役に立たないのよ。

        • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 23時40分 (#2493202)

          >十分な出力(例えば携帯の充電に使える)が得られるかどうか。

          いや、そんな用途は想定してないでしょ?
          もとよりこれってエネルギーハーベスティング系の技術の一つだから。

          だから例えば、空間中から電力を引き出しながら単純な機能のセンサを稼働して情報を送り or 記録し続けるとか、血中の何かの物質の濃度をモニタし続けるとか、そんな感じの用途の微小電力確保用ですよ。
          #単機能/少数機能で超省電力の回路(例えばPhoenixとか)の駆動用。

          親コメント
          • by Anonymous Coward
            「血中の何かの物質の濃度をモニタし続けるとか」って、そんな人命や安全に関わるかのような用途向けにですか?
            簡単に遮蔽できるレベルの微弱な電波を、「~し続ける」ための電源として想定しているのですか?
            本当ですか?
            • by Anonymous Coward on 2013年11月11日 9時52分 (#2493303)

              >本当ですか?

              本当だよ。ただしクリティカルな用途向けではない。
              日々の健康管理とか、活動記録とか、飼育動物の体調管理とか、そういう「まあだいたい見えてれば良いだろ」という用途。そういうの向けに、電波だの音だの揺れだのといった所からエネルギーを引き出して使う、ってのがエネルギーハーベスティングの基本発想だし。

              一方、人間向けとかのクリティカルな用途では、血中のブドウ糖を使うとか、血液の脈動を使うとか、体温と外気温の差を使うとか、そういうのが想定されてる。

              親コメント
        • by Anonymous Coward

          ギリ聞こえる程度のすごい小さな音でね。

          いやいや、アンテナの工夫で局の近くではスピーカー鳴らせる程の電流が得られることもありましたよ。
          だから今回の技術が使い物になる、という主張をしたいわけではなくて、引用した部分の訂正をしたいだけですが。

    • by Anonymous Coward

      昔々(35年くらい前)、当時ラヂヲ小僧だった。
      そのころの初ラかラ製の記事の記事にあった中波(AM)を整流して電源にした
      一石短波ラジオを作ったなぁ(確か一石スーパーヘテロダインAMラジオ改造だった)

      #AM受信部は100pFのセラコンで低周波カットした電灯線アンテナ使って・・・・
      #それするぐらいなら、電灯線から電源取れよ>ガキの頃の俺

  • ほんとうだとすれば、すごいですね。
    元記事では70Ωの抵抗負荷に7.3V発生とあります。
    7.3V ^2/70Ω =760mW

    比較として、
    これとは別に既に実用化されている設置場所の環境から電力を発生してワイヤレス・センサのバッテリを [linear.com]
    不要にする環境発電(エナジーハーベスト)システムによれば、

    • 小型ソーラーパネルは多年にわたりハンドヘルド電子機器
     に電力を供給してきましたが、直射日光の下で 1cm2当た
     り数 100mW、間接光では 1cm2当たり数 100μW を
     発生することができます。
    • RF エネルギーはアンテナ によって 捕 集され、
     数100pW/cm2を発生することができます。

    この例では、60cm×120cmの蛍光灯から15cm離して、
    30cm×60cmの銅板2枚で、0.2mWとなっています。

    20cm×20cm太陽電池の500lx蛍光灯下(通常の部屋程度の明るさ)で、
    10mW以下といったところです。

    本家 [slashdot.org]では、36.8%効率というのは別に特筆すべきことではないそうですが
    (レクティナ82%効率の報告があるとのこと)

    • by Anonymous Coward on 2013年11月11日 0時31分 (#2493219)

      ほんとうだとすれば、すごいですね。
      元記事では70Ωの抵抗負荷に7.3V発生とあります。

      そうかな?
      電力に変換で"出力を得た"という割に単位が電圧って不自然だなと思ったんですけど。
      24.25dBm(266mW)入力に対してopen circuit voltageで7.5Vってことじゃないですか?効率が最大になる点が70-80Ωのところにあるってことだけで。

      ”電源を取得する装置を開発”ってことじゃなくて、「メタマテリアルでやったらこんな感じになるよ」的な。

      親コメント
  • エネルギーを取り出したということは、それだけ減衰させたということでもある。

    この点も何かにつかえないものか。
  • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 19時22分 (#2493098)

    10年遅かった!

    • by Anonymous Coward

      100年遅い

      ニコラ・テスラ「これは、わしの世界システムと同じじゃ」

  • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 19時38分 (#2493108)

    電波ソングなら効率がさらに上がるな

  • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 19時43分 (#2493110)

    素人っぽいというか、「900MHzのWi-Fi信号から7.3ボルトの出力を得ることが可能。」
    周波数と電圧ってどう関係するのよ?
    7.3ボルトでも、もしかして、10μAしか流せないのでは意味がない。

    あれ、最近良く似た話を聞いたぞ...?
    あ、AUのCMだ。
    人間の走るスピードが12km、鳥が91km、AUは800MHzだから速いってやつ。
    ま、どこぞの国営携帯会社の「高速大容量低遅延」よりはましか?
    大容量、低遅延は交換器の機能でユーザからすれば知ったコッチャァない。

    • by Anonymous Coward

      交流電動機に直流発電機をつないだコンバータにおいては,入力周波数に出力電圧が比例する。
      たぶん関係ないけど。

    • by Anonymous Coward

      遅延大きいのは勘弁して欲しいな

    • by Anonymous Coward

      実に素人だなぁ。低遅延はユーザーにとっても極めて重要なこと。
      また、ネットワークの容量の大容量化も高速通信と密接に関係している。

  • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 19時51分 (#2493113)

    ここの創設者、日系3世の東郷さん!

    • by Anonymous Coward

      あーあ、言っちゃった。カーテン閉めても無駄だぜ。奴は超スナイパ

  • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 21時30分 (#2493150)

    振動や音声周波数を含むさまざまな周波数に同調させて電力を取得することも可能だという。

    ファミレスや居酒屋
    ライブ会場や交差点や駅
    などでも有効かも

    選挙活動もこれでエコの免罪符ゲット
    # 「この選挙カーはわたくしの騒音演説で動くハイブリットカーです」みたいな

    • by Anonymous Coward on 2013年11月11日 9時16分 (#2493280)

      >振動や音声周波数を含むさまざまな周波数に同調させて電力を取得することも可能だという。
      Wifiよりこっちの方が重要じゃないかなぁ。

      それこそ駅の雑踏の雑音や、足音からの変換で駅の一部の機器を動かすとか。

      電車のレールのガタゴト音を防音壁で吸収するだけでなく、この装置で電気に変換して回収、再利用とか。
      おなじく高速道路の騒音を電気に。。

      とか。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      何その永久機関

      そもそもその騒音の音源は車のエンジンの動力を変換した電力でしょ。

      • by Anonymous Coward

        演説って車のエンジンが動力なのか・・・

        • by Anonymous Coward

          別途発電機でも積んでいるとおもった?
          #あれもエンジンだけど。
          ##もしかして地声だとは思ってないよねw

          • by Anonymous Coward

            地団駄で発電する床下振動発電だと思った。
            前回の失敗(落選)をエネルギーに変えて今期当選を目指す候補者用

    • by Anonymous Coward
      どっかの球場は自分とこ用の太陽光発電なのだそうだが、甲子園球場7回阪神の攻撃時には西宮市内の総需要が賄えるに違いない!(違う?)
    • by Anonymous Coward

      >振動や音声周波数を含むさまざまな周波数に同調させて電力を取得することも可能だという。

      (以前の)音力発電と同じマヌケな発想だな
      取り出せる電力が桁外れに小さいので大して役に立たない
      役に立つのはモニタリングや電力制御のためのセンサーシステム等の電源としてであって、そういう現実のアプリケーションとの組み合わせを考えないと
      (音力発電はこの当たり前のことを理解するのにずいぶん時間がかかったようだが.......)

      • by Anonymous Coward

        ピコーン!(AA略)

        音力発電の出力をアナログレベルメータ(昔のラジカセに付いていた小型メータ)に繋げば電源レスの騒音計になる。
        (ただし振動衝撃厳禁、メータの駆動部は非常にデリケートなので)

    • by Anonymous Coward

      みんなの声援がエネルギーになる!
      みたいな

  • by Anonymous Coward on 2013年11月10日 22時28分 (#2493177)

    飛んでいく電波を吸収するので、本来の目的の通信に影響が出ると予想。
    室内は乱反射で成立している部分が有るのでそれを変換してしまうとだめぽ

  • 周波数を調節してから、新メーザーとこの変換装置をうまく合わせて、宇宙空間太陽光発電の電力を地上に送れる事になったらいいな。

    #ともあれuq-wimaxの感度を簡易にあげる方法を開発してくれ!
    #ここからだとプチプチ切れて上記ソース調べられん。

  • by Anonymous Coward on 2013年11月11日 2時53分 (#2493238)

    これで、乱立する公衆無線APの電波の使い途ができたということか!

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犯人はmoriwaka -- Anonymous Coward

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