まずブログの第一弾では、私が足かけ12年以上関わってきた(沼にはまってしまった)エネルギーハーベスティング技術について説明したいと思います。
ただ、いまどき生成AIを使えばいくらでも説明してくれるので、ここでは各社生成AIに「エネルギーハーベスティングについて解説してください」と聞いて見て、どのような回答があるのか比較してみました。
ChatGPT3.5 ちょっと説明がくどいです
エネルギーハーベスティング（Energy Harvesting）は、周囲から利用可能なエネルギー源を収集し、それを電力に変換して電子デバイスを駆動する技術のことを指します。この技術は、バッテリーが不要なアプリケーションや、バッテリーの寿命が制約される環境でのデバイスに特に有用です。以下に、エネルギーハーベスティングの主要な要点を解説します：
- エネルギーソース:
- 太陽光：太陽電池を使用して太陽光を収集することができます。
- 振動や振動：振動エネルギーをピエゾ電気素子などのセンサーでキャプチャできます。
- 熱差：熱電変換材料を使用して温度差からエネルギーを取り出すことが可能です。
- RF（無線周波数）信号：無線通信の電波を収集するRFハーベスティングがあります。
- エネルギー変換:
- ソーラーパネル：太陽光を電力に変換するための太陽電池を使用します。
- ピエゾ電気効果：物体の振動を電圧に変換するピエゾ電気素子を利用します。
- 熱電変換：温度差を電力に変換するための熱電変換素子を用います。
- RFエネルギーハーベスティング：ラジオ波を受信し、それを電力に変換する特殊なアンテナと回路を使用します。
- 応用分野:
- IoTデバイス: センサーネットワークや無線センシングデバイスなど、バッテリー交換が難しい環境で広く使用されます。
- ワイヤレスセンサーネットワーク: 環境モニタリング、スマートビルディング、農業、健康モニタリングなどの分野で利用されます。
- 軍事用途: 長期間にわたってバッテリー交換が難しい兵器やセンサーシステムにおいて有用です。
- 環境モニタリング: 自然環境や気象データの収集に使用され、リモート地域でも運用が可能です。
- 制約事項:
- エネルギーハーベスティングは、エネルギー供給が不連続または不安定である場合に課題を抱えることがあります。
- 収集されたエネルギー量は通常非常に小さく、デバイスの消費電力をカバーするには最適化が必要です。
エネルギーハーベスティングは、持続可能性とエネルギー効率の向上を追求する技術として、ますます重要性を増しています。新しい材料やデバイスの開発により、エネルギーハーベスティングの性能が向上し、さまざまなアプリケーションに適用されています。
Google 生成AI 簡潔に説明してくれています
エネルギーハーベスティングとは、身の回りのわずかなエネルギーを電力に変換する技術です。
エネルギーハーベスティングは、太陽光、照明光、機械の振動、熱などのエネルギーを収穫します。
エネルギーハーベスティングのメリットは、配線や電池が不要で電気を利用できることです。たとえば、小型電池で動いているセンサーやスマートフォン、ウェアラブル端末などに応用すれば、充電や交換の必要なく、自立した電源で半永久的に動くようになります。
エネルギーハーベスティングの具体例としては、雨粒が路面をたたく音、部屋と廊下の湿度差、人間が歩くときに生じる振動、下水を流れる液体と外気の温度差、つけっぱなしの照明が発する光などが挙げられます。
エネルギーハーベスティングによる発電量は、μW(10^-6W)～mW(10^-3W)オーダーにすぎませんが、この程度のエネルギーなら、身の回りにふんだんに存在します。
Bingチャット 一番わかりやすく説明しているように思います
エネルギーハーベスティング（エナジーハーベスティング）とは、身近にある太陽光や照明光のような光、さらには振動や熱などから微小なエネルギーを収穫（＝ハーベスト）して電力に変換し、活用することを目的とする技術です1。この技術は「環境発電技術」とも呼ばれます2。
エネルギーハーベスティング技術の最大の特徴は、電源への配線や一次電池（使い切り電池）が不要という点です1。これにより、電子機器自体が集めたエネルギーを二次電池（充電式電池・蓄電池）へ蓄積して発電するので、ケーブルと電源をつないだり、電池交換などのメンテナンスをしたりする必要がなくなります1。
エネルギーハーベスティングの電力源には、主に以下のエネルギーが利用されます1：
- 光エネルギー（光発電）：物質に光を照射すると電流が流れたり、電子が放出されたりする現象を利用します。代表的なエネルギー源は太陽光です。
- 熱エネルギー（熱電発電）：物体の温度差を利用して発電します。例えば、エンジンやエアコンなどの機械やビルの配管などから発生する熱を利用します。
- 電磁波エネルギー（電磁波発電）：テレビ・ラジオ・携帯電話・無線LANなどが発する電波のエネルギーを利用します。
- 振動エネルギー（振動力発電）：人が歩いているときや車の走行中に発生する振動を利用します。
この技術はさまざまな用途で活用されており、これからも幅広い分野で応用されることが期待されています1。例えば、「いつでも､どこでも､誰でも､何でも」ネットワークにつながるユビキタスネット社会や、モノのインターネット（Internet of things）の実現に必須の技術です2。また、自動車の安全性や燃費向上のためのタイヤ空気圧センサーやウェアラブル機器、医療用途の機器やコンタクトレンズ型センサーの電源など、安心・安全な社会の実現に向けて様々な応用展開が考えられています2。
いずれもおおよそ正しく説明してくれていますが、一部ツッコミを入れたいと思います。
ChatGPT3.5では応用分野として
「軍事用途: 長期間にわたってバッテリー交換が難しい兵器やセンサーシステムにおいて有用です。」
をあげていますが、実際どれぐらい本格的に採用されているかわからないです。確かにバッテリー交換が難しい用途は多いので研究例は多いと聞きますが、電力が足らないような気がします。少なくとも日本の自衛隊では採用されていないでしょう。米軍ならあるのかな？
Google 生成AIの説明は簡潔なのですが
「・・・小型電池で動いているセンサーやスマートフォン・・」とスマートフォンに充電できるような記述があり、誤解を生みそうです(スマートフォンの充電はほぼできない)。
また「エネルギーハーベスティングの具体例としては、雨粒が路面をたたく音、部屋と廊下の湿度差、人間が歩くときに生じる振動、下水を流れる液体と外気の温度差・・・・・」とちょっとマニアックな記述。雨音で発電する研究例はあるのかもしれないですが私は聞いたことがないです。また湿度差発電は産総研で研究されていますが日中と夜間の湿度差を利用していて、部屋と廊下の湿度差で発電は聞いたことがないです。また下水を流れる液体と外気の温度差とありますがなぜ「下水」なのか。。そんな事例があるんでしょうか？
Bingチャットは特にツッコミどころは見当たりません。
自分の専門分野で生成AIを試してみるとなかなか楽しいですね。これからはBingチャットを使いたくなりました。本来の目的とはずれた感じがしますが、エネルギーハーベスティングのご紹介でした。
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