バッテリーフリーが当たり前の時代へ ― 光無線給電の有効性

電力供給ラインを無線化するとバッテリー、給電ケーブル、コンセントが不要になる、既成概念を覆し新しい世界を作る可能性を秘めた光無線給電が注目を集めている。その普及と実現化に向けて研究している宮本氏に話を聞いた。

－光無線給電とは何なのでしょうか

光無線給電は、遠くまで届く光の特性を活かし、レーザーやLED光源から発する光を太陽電池（PV）で受光して電力変換する方式です。

給電距離は数cm から数kmで、取得電力はmWからkWまで可能です。給電効率は現状10～20％ですが将来的には40～50％まで向上の余地があり、大電力送電には加工用レーザーなどの高出力光源を使用することがあります。

この方式は今すぐ実験可能で、市販の10kW光源を使い、100m先のPVに当てればシステム設計次第で数kWの電力を取得できると考えています。ただその時、光線の安全対策を行うなど諸準備が必要です。

充電という概念が無くなる社会

光無線給電は屋内外、宇宙、水中など多岐にわたって活用できます。消費電力がmWの小型センサー端末、100～200Wのドローン飛行支援、1kW～数kWの電気自動車(EV)の走行中給電など。宇宙なら真空中の光の低減衰特性を活かして月面ローバーを距離10 kmほどまで遠隔給電することも可能です。

家電は給電ケーブルが無くなるのでレイアウトの自由度が上がります。壁にコンセントを設置する必要もなくなります。スマートフォンやノートパソコン、ドローンやEVなどの移動体からはバッテリーが無くなるので更なる小型化・軽量化・製造コストの低下が見込めます。日常生活の中で充電のためのコンセント探しやモバイルバッテリーの携帯も不要になります。

スマートフォンの次の大きなプラットフォームとして注目されているARグラスの課題。搭載バッテリーによる駆動時間、重量、発熱、これらがバッテリーレスになることで一気に解決します。

Wi-Fiが通信技術を変えたように、給電も無線化することで既存機器の使い勝手が一変します。

－自動車、ドローンなど移動体への追尾給電は未来社会を変えるのでは

飛行中・走行中の常時給電が実現すれば大容量バッテリーに依存しない運用設計が可能になります。例えばドローン、倉庫のAGV(無人搬送車)／AMR(自律走行搬送ロボット)、EV、自動運転タクシーやバスなど充電待ちによる稼働損失を大幅に減らせます。

 2025年日本国際博覧会（大阪・関西万博）では、コイルを埋め込んだ道路における、無線給電式EVバスが運行していました。遠方まで対応する技術が更に発展して、常時無線給電で飛び続けるドローンの実現など、インフラ整備は必要ですが運用の常識が変わります。

－宇宙用途ではまた別の可能性が広がりますね

宇宙太陽光発電は議論されています。宇宙は天候や昼夜などの影響を受けないので地上の10倍の発電効率と言われています。宇宙で蓄えた電力を地上へ送る方法はマイクロ波かレーザーが候補とされています。両者一長一短あり、

・マイクロ波：雲を貫通するがビームが広がりやすく巨大なアンテナが必要。

・レーザー：指向性が高く、既存のメガソーラー級受電面でも受けやすい。ただし雲の影響が課題で、ミラーでの迂回や複数受電拠点の活用など運用面での工夫が必要です。