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恩梯梯数据经营研究所的竹内表示,“以前大多数振动发电装置只能在特定频率(每秒的振动次数)下发电,很难在现场应用”。
即便是同一座桥梁,振动方式也会因位置不同而存在细微差别。桥墩的上部和下部、桥架大梁的中央和顶端会发生不同类型的振动。为桥梁等设置振动发电装置时,必须仔细查明情况并进行“调谐”,以便使发电装置能在各位置的不同频率下发挥作用。这样做不仅需要花费时间和人力,而且,一旦晃动方式发生变化,就不能发电了,在可靠性方面存在问题。
竹内介绍说,能应对多种晃动的宽带化技术可解决这一问题。如上图所示,以前的振动发电只能利用预先设定好的特定的“快速晃动”或“大幅晃动”等。如果采用宽带化技术,就能应对多种变化。
在“宽带化”技术方面走在前列的企业是竹中工务店和松下。两公司正在大力开发通过为原来的振动发电装置组合其他设备来收集更多振动能量的技术。
通过“双层结构”使发电量增至45倍
竹中工务店利用面向建筑物开发的减振装置,开发出了“振动放大器”。减振装置由砝码和弹簧组成。其作用是,在建筑物因地震而发生摇晃时,通过让砝码大幅振动来抵销能量,从而减小建筑物的晃动。如果反向运用这种原理,就能使振动增大。
竹中工务店设计出了在放大器上重叠设置振动发电装置的“双层结构”。两个设备分别会固有晃动作出反应,组合在一起之后,可将更多种类的晃动转换成能量。据介绍,装上振动放大器之后,与只使用振动发电装置时相比,发电量增加到了约45倍,支持的频带也扩大到了4倍。
松下大力开发的技术是被称作压电效应的振动发电方式。砝码因振动而发生晃动时,会给发电装置内的压电体(陶瓷)施力,从而产生电压。松下正在开发组合使用汽车减振橡胶(晃动频率与装置不同)的新型振动发电装置。目标是2~3年后达到实用水平。
振动发电技术普及所面临的课题是设备的耐久性。就算不需要更换电池,如果会被振坏的话就失去其意义了。松下汽车与工业系统公司首席工程师胜村英则指出,要把振动发电应用于商业用途,“必须证实发电装置可连续工作5~10年”。于是,松下和竹中工务店开始与日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)等合作,在德国大型化学企业巴斯夫(BASF)设在日本神奈川县内的工厂等进行实证实验。在泵房及机房等安装了振动发电机,调查实际的发电情况。这项验证将持续到2016年中期,将通过验证试验找出在工厂大规模引进振动发电技术时存在的课题。
伴随IoT的发展,预计传感器的市场规模将会不断扩大。日本富士CHIMERA综研预测称,2019年度传感器的全球市场规模将比2014年度增加两成以上,达到55576亿日元。振动发电市场必然会随之增长。虽然欧美企业积极致力于技术标准化,但在传感器技术和宽带化技术方面,日本企业领先一步。这些技术真实地体现出了“积少成多”的含义。
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