高速道路が発電所になる?
次に,振動から発電する技術について触れる。振動は,歩行時など熱よりもやや身近な場面で利用できるため,携帯機器などへの給電を目指した開発が多い(表2)。ただし,「首都高速道路全体の振動で東京23区内の家庭に供給する電力の4割に相当する4GW以上を発電できる」(音力発電)という試算もある。将来的な用途は微小発電だけとも限らない。
技術的には,タービン以外は,音を電力に変えるマイクとほぼ同じ技術が用いられている。ただし,振動のエネルギーは周波数と振幅によって決まるため,発電量は素子やモジュールの大きさに大きく依存する。寸法が1~2cm角かそれ以下の寸法の発電素子の発電能力は最大で数十μWと,決して大きくない。携帯機器でも,まずは2次電池に充電して使う用途が主体になる。
慶応義塾大学発のベンチャーである音力発電は,2007年になって寸法が約30cm×60cmの板の上を体重60kgの人が歩くだけで平均約0.3Wを発電する「発電床」を開発した(図7)。この発電床は,PZT†から成る直径3cm弱の圧電素子を敷き詰めた上に「振動板」と呼ぶ板を載せた構造になっている。「最近は1W近くの発電も可能になっている」(同社)。
†PZT=チタン酸ジルコン酸鉛。圧電効果を示す材料として最も一般的。ただし,人体に有毒な鉛(Pb)を使うことが課題になっている。