特集にあたってO plus E編集部

IoT普及のためには必須技術，エネルギーハーベスティング（環境発電）

　日本の内閣府が提唱する未来社会のコンセプト「Society（ソサエティ）5.0」は狩猟，農耕，工業，情報の社会に続く，以下の様な社会を具現化することを目標としている。

　■ドローンを使ってモノの運搬，測量だけでなく，災害救助まで実施
　■人工知能AI（Artificial Intelligence）を搭載した家電同士が，日本だけでなく世界中でつながることでより便利となる
　■高齢化が進むにつれ，大きな課題となる医療・介護問題を，ロボットをはじめとした先端テクノロジーが支援

　ドイツのインダストリー4.0，アメリカのゼネラル・エレクトリックのインダストリアルインターネットは，主にICT（Information and Communications Technology），IoT（Internet of Things）による製造業の革新や生産性の向上にのみ焦点が当てられているが，「ソサエティ5.0」は，ICT，IoTなどのデジタル革新により「社会のありよう」を変えて，社会が抱えるさまざまな課題を解決する，包括的なコンセプトという点で異なると言う。
　産業技術総合研究所のレポートでは，「ソサエティ5.0」を実現するための要素技術として挙げている1つのテーマの，

　　CPS（Cyber-Physical System）

は，実世界（フィジカル空間）にある多様なデータをセンサーネットワーク等で収集し，サイバー空間で大規模データ処理技術等を駆使して分析・知識化を行い，そこで創出した情報・価値によって，産業の活性化や社会問題の解決を図っていくもの，としている。
　このCPSのデータソースの1つがIoTであり，機械や設備に組み込まれたセンサーから集めたデータを使用する，としている。
　このIoTに対応するべく各種半導体デバイス（CPU，センサー，通信用等）の超低消費電力化への開発は積極的に行われている。
　それに反して，それを駆動する電源に関しての研究・開発は色々されているが，芳しくない状況である。
　そのような状況を反映してか，応用物理学会の新領域グループに「エネルギーハーベスティング研究グループ」が2018年10月に発足した。この新領域グループは，確立した分野でなく，萌芽期にある研究領域を対象にし，一般に社会からの認知を受けにくので自主的研究活動をしている技術内容に関して応用物理学会が支援する，としている。
　このエネルギーハーベスティングは，環境発電やエネルギースカベンジング（Scavenging：ゴミの中から集める，か）とも呼ばれており，周辺環境から微小なエネルギーを得て電力に変換する技術のことである。熱，振動，電波などの異なるエネルギー源からさまざまな発電技術が検討されている。
　英国の調査会社の報告によれば，2022年時点でのエネルギーハーベスティング関連の売り上げを，発電デバイスだけで50億ドル以上，エネルギーハーベスティング技術を組み込んだ製品では数兆円，活用したサービスの市場は数十兆円，としている。
　もちろん世界中でいろいろな研究開発が行われているであろう。その中でもアメリカのFace International Corporationの「Evercell」は，本年にも製品化するとしている。この「Evercell」は異なる金属の間にALD（Atomic Layer Deposition）によりナノオーダーの薄膜を30～50層，成膜し，それを挟む構造である。仕事関数の小さい金属側から熱電子放出された電子が，各層を「トンネル伝導」により仕事関数の高い金属に伝わり，発電する原理としている。この発電素子のパターンニングはリソグラフィー（＝トップダウン）で行われており，2016年10月から数μWの電力をこれまで連続的に発電している，とのことである。
　このように，自然界に存在しない構造で発生する現象は，これまで経験したことがないことであり（そのため，すぐには受け入れられないことは多々あるであろうが），これこそが「ナノテクノロジー」の技術であると言える。
　そこで，本誌でも今月号の特集とした。すべてがIoT関連の内容ではないが，できるだけいろいろな技術範囲の方々に執筆をお願いした。
　読者諸氏には一読いただき，ご感想や今後の記事内容の記載のご希望等，お聞かせいただけましたら編集部としてはたいへんありがたいことである。

　補足
　これまでもエネルギー問題の対策としていろいろな呼び名で提案されているので，以下に，インターネットによる検索結果を簡単に記載しておく（技術内容として重なっている領域も多く，時間が経って定義が変わっていると感じている）。

　・グリーンエネルギー 　二酸化炭素や窒素酸化物といった有害物質を出さない，あるいは，その排出量が極めて少ないエネルギーのこと。具体的には，太陽光や風力，バイオマス（生物資源），地熱，天然ガスといった自然エネルギー源。

　・クリーンエネルギー 　電気や熱などに変える際，二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質を排出しない，または排出量の少ないエネルギー源。 自然エネルギーや再生可能エネルギーとも呼ばれる。太陽光，水力，風力，地熱のほか，燃料電池，コージェネレーション，天然ガスなども含まれる（原子力発電もここだったのでは：編集部記載）。

　・再生可能エネルギー
　自然エネルギーとも呼ばれており，石油や石炭，天然ガスといった有限な資源である化石エネルギーとは違い，太陽光や風力，地熱といった地球資源の一部など自然界に常に存在するエネルギー。一度利用しても再生可能で枯渇しないエネルギー資源。

　・枯渇性エネルギー
　人間が利用する速度より生成される速度が遅く，そのうち枯渇してしまうエネルギー。主に石油石炭，天然ガスなどの地下資源。

　・新エネルギー
　オイルショックなどによる石油等の価格高騰や地球温暖化防止を背景に，非化石エネルギーのうち，技術的には実用段階であるが，経済的な理由から普及が十分に進んでおらず，利用促進を図るべきエネルギー源。太陽光発電や風力発電など。

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