1891-1898年に、ニコラ・テスラは電気エネルギーの伝送実験を行いました。彼は、地球上のどこにでも電力と信号の両方を送信するために、高さ200フィートのウォーデンクリフタワーを建設しました。彼の研究は未完成のままでしたが、21世紀に入ってから、さまざまな研究者が、天才的な研究者が正しい方向に進んでいた可能性があることを確認しています。
現在の世界では、長距離ワイヤレス電力伝送は、電力の利用方法を変える準備ができています。たとえば、研究者は、消費者の40.5％が定期的にワイヤレス充電を使用していると示唆しています。
企業は、人が部屋に入った瞬間にデバイスの充電が開始される世界を目指しています。ケーブルの煩わしさや充電パッドはなく、携帯電話からラップトップまですべてにシームレスに電力が流れます。これが長距離ワイヤレス充電の約束であり、しばらく前から実現が期待されていましたが、ついに突破口を開き始めている技術です。まるで SF 映画のような話ですが、現実になりつつあり、ガジェットの電源供給方法を完全に変える可能性があります。このエキサイティングなテクノロジーを推進する要因と、それがなぜ私たちの生活に革命をもたらすのかについて、詳しく見ていきます。
長距離ワイヤレス充電インターフェースの統合を推進する要因
エネルギー伝送効率の飛躍的向上
長距離ワイヤレス充電では、遠く離れた場所でもエネルギーを効率的に伝送することが困難になると考えられていました。最近、この分野では、エネルギー損失を最小限に抑え、電力供給を最大化するシステムの開発という大きな飛躍がありました。
集束ビームの使用や共鳴誘導結合の改善などの技術が先導し、膨大なエネルギーを無駄にすることなく、より遠くにあるデバイスを充電することが可能になりました。
家電製品との統合
家電業界は、長距離ワイヤレス充電による破壊的変化の渦中にあります。自宅やオフィス内を移動しているときに、スマートフォン、タブレット、またはノートパソコンが自動的に充電される様子を想像してみてください。シームレスでコードレスな体験を求める消費者の需要に後押しされ、企業は現在、この技術を日常のガジェットに組み込むことに取り組んでいます。スマートホーム デバイスやウェアラブル デバイスは早期導入者ですが、幅広い電子機器で標準になるのは時間の問題です。Research Nester のアナリストは、消費者の 79% が製品を選ぶ際にワイヤレス充電を考慮すると指摘しています。これは、長距離ワイヤレス充電インターフェースの見通しに明るい兆しです。
電気自動車の普及(EVs)
電気自動車（EV）は長距離ワイヤレス充電の大きなチャンスです。プラグを差し込まずにEVを充電できる利便性は、消費者にとってEVの採用をより魅力的にする可能性があります。2019年には、世界中で7.5百万台のプラグイン電気自動車（EV）がありました（小型商用車を含む）。ワイヤレスEV充電は、充電パッドと磁気共鳴を利用して、プラグイン車をコードなしで充電できるようにします。
2024年の初めには、米国初のワイヤレス電気道路がデトロイトに設置され、EVの充電が可能になりました。他のいくつかのプロジェクトはすでに進行中で、企業は走行中またはガレージに駐車中に車両を充電できるシステムを開発しています。この技術は、航続距離の不安と大規模な充電インフラの必要性をなくし、電気自動車への移行を加速する可能性があります。
アンテナとリカバリ技術の進歩
長距離ワイヤレス充電を実用化するには、アンテナと受信機の背後にある技術が最高レベルである必要があります。フェーズドアレイアンテナの登場など、アンテナ設計の最近の進歩により、より遠くまでエネルギー効率をより正確に集中させることが可能になっています。北米は業界シェアが55%を超え、フェーズドアレイアンテナ製造で世界をリードしており、中国が約25%の市場シェアでそれに続いています。
これらの改善により、範囲が広がるだけでなく、充電プロセスの効率と安全性も向上します。企業は、これらの設計が広く普及するための鍵を握っていることを認識しており、その完成に向けて競い合っています。
小型化と設計の改善
多くの技術と同様に、コンポーネントをより小型化し、より効率的でコスト効率の高いものにすることが、広く普及するために不可欠です。ワイヤレス充電技術の小型化により、より幅広い製品への統合が容易になっています。Resonant Linkのワイヤレス電源システムは、従来のワイヤレスシステムと比較して最大10倍優れたパフォーマンスを提供する、多層自己共振構造（MSRS）と呼ばれる画期的なコイル設計を採用しています。
これらの進歩により、デザインや機能性を犠牲にすることなく、ワイヤレス充電コンポーネントをより薄く、軽く、見た目に美しいデバイスに組み込むことができるようになりました。これらの機能により、ワイヤレス充電デバイスは消費者にとってもメーカーにとってもより魅力的なものになっています。
スマートグリッドとIoTとの統合
長距離ワイヤレス充電は、利便性だけでなく、よりスマートなエネルギー管理も意味します。この技術をスマートグリッドやモノのインターネット (IoT) と統合することで、家庭、都市、産業全体でより効率的なエネルギー使用が可能になります。2026 年度には、日本で約 35.9百万台のモノのインターネット (IoT) デバイスが導入されると予測されています。
ドライブはオフピーク時に自動的に充電されるか、リアルタイムの需要に基づいてエネルギーを乱すことができます。これは、より持続可能なエネルギー システムを実現する上で画期的な出来事となる可能性があります。
5G の融合
5G 技術と長距離ワイヤレス充電の融合により、接続性と電力供給に革命がもたらされます。5G は 2026 年までに 30 億の 5G モバイル接続を実現すると予測されており、モバイルが主要な成長分野になりますが、固定ブロードバンド業界にも大きな影響を与えます。
5G の低遅延と高速データ転送により、ワイヤレス充電システムのリアルタイム制御と効率的なエネルギー管理が可能になり、スマート デバイスとインフラストラクチャをシームレスに統合できます。この相乗効果により充電効率が向上し、ワイヤレス電力がよりアクセスしやすくなり、さまざまなアプリケーションに適応しやすくなります。
この分野における著名なイノベーションのいくつかを以下に挙げます。
-2024年5月、ロングビーチ港で、International Transportation Service LLC（ITS）とワイヤレス電気自動車充電のパイオニアであるWiTricityが画期的な試験プログラムを開始します。このプロジェクトを通じて、ITSは、軽量車両のフリートを電動化する際にワイヤレス充電が運用コストにどのような影響を与えるかを評価できるようになります。また、注目すべき2つの初公開も行われます。WiTricityの技術を利用してワイヤレス充電される最初のFord E-Transitと、実際のフリート環境でWiTricityのHaloTMワイヤレスEV充電システムを展示する最初のWiTricityとITSのパートナーシップです。
-国防高等研究計画局（DARPA）は、軍事機器を供給するために数千キロメートルにわたってワイヤレスで電力を伝送できるエネルギー技術に取り組んでいます。POWER（Persistent Optical Wireless Energy Relay）と呼ばれるこの革新的な技術は、現在開発の初期段階にあります。開発者の計画によると、POWERシステムは200kmの距離にわたって10kWの電力を伝送できるようになります。将来的には、このシステムは、特殊なレーザーを使用して、数千キロ離れた戦場から航空機や戦闘車両に電力を供給することを目指しています。
- 2022年1月、長距離ワイヤレス電力ソリューションのリーダーであるWi-Chargeは、ワイヤレス電力の電動歯ブラシ充電器で、CES 2022イノベーションアワードの健康とウェルネス部門を受賞したことを発表しました。この賞は、同社の革新的な特許取得済みの無線ワイヤレス充電技術が評価されたものです。
- アールト大学の研究者は、長距離での効率を大幅に向上させ、屋外での充電をより実用的にする新しいワイヤレス充電技術を開発しました。彼らは、それぞれ幅約7.2cmの2つのループアンテナを備えたシステムを使用してこれを実現しました。この調整により、離れた場所でもワイヤレス電力伝送の効率が80％以上に向上しました。
この画期的な進歩により、将来のデバイスはパッドに置くことなくワイヤレスで充電できるようになる可能性があります。このイノベーションは、バイオメディカルインプラントや家庭用電化製品など、さまざまな分野での潜在的な用途があります。
地域展望
長距離ワイヤレス充電器は世界中で広く採用されています。その中でも、日本の長距離ワイヤレス充電業界の見通しは有望です。これは、同国の技術革新とスマートインフラへの強い注力によるものです。家電、自動車技術、スマートシティの進歩により、日本は長距離ワイヤレス充電ソリューションの採用でリーダーとなり、さまざまな分野で利便性を高める態勢が整っています。
宇宙航空研究開発機構（JAXA）は、マイクロ波は悪天候でも機能すると主張しています。昨年、同機構は日本の複合企業である三菱と共同で、慎重に狙いを定めたマイクロ波を使用して、1.8キロワットを「ピンポイントの精度で」55メートル離れた受信アンテナ（レクテナ）に送信する実験を行いました。これはIEEE Spectrumの報道によるものです。
まとめ
これらの画期的な開発により、長距離ワイヤレス充電はSFの夢から夢、そして近い将来の現実へと変わりつつあります。ガジェットをより便利にしたり、ケーブルなしで車を充電したり、よりスマートで環境に優しいエネルギーシステムに統合したりと、この技術は充電に対する当社の考え方を変えることになりそうです。これらのトレンドはワイヤレス電力の未来を形作り、ゲームチェンジャーとなるので、注目してください。
