振動力発電の仕組みと特徴について

振動力発電の特徴と仕組み

「振動による圧力を、電力に変換する」発電方式のことを「振動力発電」と言います。
変換のためには基本的に「圧電素子」を利用します（一部例外あり）。
「蓄電する」ことよりも、「その場で発電し、その場で消費する」ことがメインとなっています。

振動力発電の具体例は?

発電床

ここでいう「発電床」とは「圧電素子を敷き詰めたパネル状の振動発電装置」のことを指します。発電床とLEDをつないでいると、人が歩行するだけで停電時に発光します。
つまりは、人が歩行したときや、自動車が通ったときなどに起きる「振動エネルギー」を「電気エネルギー」に変換するということです。

現実味がないように思えるかもしれませんが、日本国内でも「床発電システム」が、2006年には丸の内北口改札、2008年には八重洲北口改札等で実証されています。
日本は他の国と比べてよく駅を利用するので（人数で言えば世界トップレベル）、この床発電はアイデアとして優れていると言えます。

振動力発電においては、「振動のエネルギーを、可能な限り高効率で回収すること」が大事です。
発電効率をアップさせるテクノロジーを、日本のある会社が独自開発により実現したところ、「発電パネルを一歩踏むだけで、高輝度LED100～200個を瞬間的に光らせることが可能」というレベルの発電システムが生み出されることとなりました。

また、発電床によって「容量の小さいデータ」を瞬間的に送信できる技術も確立しています。
さらには、簡単な音（単一電子音等）を発生させることも可能です。

そして近年、イギリスのある会社が発電効率をさらにアップさせ、「歩行データの計測ができる床発電システム」を作りました。
1歩でおよそ5W秒のエネルギーを生み出すことが可能です。
例えば1万人が1歩ずつ床を踏むだけで、およそ10万W秒の発電をすることが可能です（20Wの白熱灯を約30分光らせる）。

電池不要リモコン

「指でリモコンを押す動作」の際にも微妙な振動が発生しています。
このボタンを押す振動により発電する、「電池がいらない家電用リモコン」が2009年頃からすでに存在します。

「振動」と聞くとどうしても大規模なものをイメージするかもしれませんが、このように「小さな振動を拾って、小さな電気を生み出す」というのも振動力発電の一つなのです。
また、冒頭でお伝えした通り、「その場で発電し、その場で消費する」という意義もあります。

雨力発電

圧電素子の「PVDF膜」を笠に組み込んで、雨による振動を電力に換えて、LEDを光らせるというシステムです。

夜間は「自動車事故防止」などの観点で、歩行者も発光パネルなどを取り付けることが求められていますが、この「振動力発光傘」があれば、パネルは不要となるかもしれません。

振動力発電のメリット

免震効果や防音効果も期待できる

「振動や騒音（による振動）をエネルギーに換える」ということですから、免震作用や防音作用も望めます。
実際、旅客機を製造するヨーロッパのエアバス社も、振動力発電関連の共同開発に乗り出しています。

構造物への負担を減らすことができる

振動を抑える作用により、構造物へのダメージを減らして寿命を延ばすことができるとされています。

高齢者などの安否チェックにも利用できる

高齢者などが暮らす部屋に「発電床」をセットすれば、「発電していない＝本人が危険な状態にある恐れがある」と判断することができます。

防犯装置としても活用できる

「床を踏むと電気が発生し、受信装置のアラームが鳴る」などのシステムの防犯装置も開発されています。
「ほとんどランニングコストなしで設置しておくことができる」というメリットがあります。

「使用済み乾電池の処理」による環境汚染の軽減

今利用されている乾電池は、各種リモコン用のものだけでも10億本を超えているとされています。
乾電池は有害物質を含有していますので、正しい方法で処理しなければ、環境に負担をかけることになります。
ですが、その「正しい方法での処理」にはコストがかかります。
しかし、「電池不要リモコン」が広く普及すれば省エネにもなりますし、乾電池の廃棄処理に関する課題も解決することが可能です。

東京ビッグサイトの振動力発電（床発電）導入事例

2020年3月には「東京ビッグサイト」に2タイプの振動力発電システム（床発電）が導入されました。

一つは「歩行の振動によりLEDフットライトを光らせる」というもの。
そして、もう一つは「歩行の振動によって、無線送信をして、LINEにて色々な情報を取得できる機能」です。

やはりいずれも「その場で発電して、その場で電気を使用する」機能となっていることが分かります。