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image by:Royal Society of Chemistry

 どことなく中二病的な響きがあるシャドーエネルギーは存在する。その抽出に成功したのが、世界で初めて開発された「影効果発電機(SEG/Shadow-Effect Energy Generator)」だ。

 この画期的なデバイスなら、室内で再生可能エネルギーを作り出すシャドーエネルギー社会が実現するかもしれない。

 シャドーエネルギーといっても、宇宙全体に浸透しているとされる仮説上のダークエネルギーとは違う。正真正銘の不可思議なエネルギーのことではなく、影と光のコントラストを利用して発電される電気のことだ。
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光と影のコントラストを利用して発電


 光あるところには影がある。それは世のいたるところを覆っているにもかかわらず、エネルギー源として使われることはない。それどころか従来の光を利用して発電をする太陽光発電にしてみれば、発電を邪魔する厄介者でしかない。

 だがシンガポール国立大学の陳瑞深氏が開発したSEGは、その影から発電する。

 SEGはシリコンウエハーに並べられた薄い金フィルムと、柔軟なプラスチック製の基板で構成されている。表面が完全に影に覆われている状態、あるいは完全に光で照らされている状態では、ゼロかごく少量の電気しか発電しない。

 だが表面に光と影の明るさのコントラストがあれば、そこに電圧の差異が生まれ、電流が生じる。たとえば流れる雲や揺れる木の枝、あるいは単純に太陽の動きなどによって影が動いてくれれば、1.2ボルト程度の発電を行うことができる。

 同じ条件でなら従来の太陽電池より2倍も効率的で、将来的にはさらに性能をアップさせることも可能であると見込まれている。

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Pixabay

モバイル機器への利用やセンサーとして応用可能


 SEGの発電量は今のところ少量なれど、デジタル時計などなら十分稼働させられるだけの発電ができる。モバイル機器やウェアラブルデバイス、あるいは家庭用スマートデバイスなどへの応用が考えられるという。

 またSEGをセンサーとして利用することもできるとのこと。表面を通過する影を感知して、物体の動きを検出するのだ。この性質を利用すれば、自己発電式センサーとしても応用することができるそうだ。


シャドーエネルギーが世の中を明るく


現在、研究チームは、金のフィルムを別の素材に変えてみたりと、SEGの製造コスト低下に取り組んでいるところだ。

 シャドーエネルギーが社会を一変させるかどうかは分からない。しかし、こうした再生可能エネルギーの選択肢が増えれば、化石燃料への依存は低下するはずだ。シャドーエネルギーが世を少しだけ明るくするのである。
 
この研究は『Energy & Environmental Science』(4月15日付)に掲載された。
Energy harvesting from shadow-effect - Energy & Environmental Science (RSC Publishing)
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/EE/D0EE00825G#!divAbstract

References:Using the ‘shadow-effect’ to generate electricity | NUS Research News
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 09:18
  • ID:OX.j9pIz0 #

暗黒のフォースだろ

2

2. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 09:35
  • ID:0UZIXdmv0 #

なるほど、確かに光で発電できるなら光と影を利用できればより高効率になるか。
「日当たり良いとこ」なら単純だけど、両方意識すると場所探しがちょっと面倒くさそうw

3

3. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 09:50
  • ID:KJ.HTWRF0 #

結局光が必要ならそこまで…だなぁ

4

4. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 10:01
  • ID:ATq.eoVT0 #

1平方センチメートルあたり0.14 μWじゃ発電機なんて夢の夢。
陰陽の温度差によって生じる歪みで電圧が発生する、圧電素子のようなものかな?
センサーとしては使えるかもしれないが用途はあるのかな。

5

5. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 10:18
  • ID:i6obgeyX0 #

ふむ。表面と裏面の温度差を作り出すペルチェ素子を思い出した
場合によると、常に影の部分を作った方が(完全に遮光の部分を作る)
効率が上がる…等という事が有るだろうか?(不思議な技術だと思う)

6

6. ほえほえ

  • 2020年06月10日 10:24
  • ID:e9F18sDL0 #

今、太陽光発電してる所の間隔を半分にすれば影も出来ると思う。

7

7. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 10:26
  • ID:oYodIBTo0 #

それは光エネルギーなのでは

8

8. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 10:43
  • ID:viZW.8ER0 #

光と影のコントラストで発電するのか
陰陽道かな

9

9. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 10:51
  • ID:mBpxTn1A0 #

日当たりのいいところで半分影になってればいいのかな
太陽光パネルの下から覗くようにすればハイブリッド発電できる?

10

10. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 10:56
  • ID:ExWIIPI.0 #

路面とか常に影が動いてるしいいかもね。表面が摩耗して曇るのが難点だけど。

11

11. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 11:01
  • ID:YLGHewWl0 #

ソーラーパネルでええやん案件

12

12. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 11:25
  • ID:zxG23dP50 #

アウトドア用のリュックや帽子につけて、スマホやカメラのバッテリー充電用に使えるかも?

13

13. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 12:06
  • ID:5T9dLdKY0 #

風力発電のタービンの周りに設置したらいいんじゃないか?

14

14. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 12:15
  • ID:2mJ8.taz0 #

影が欲しけりゃパネルの半分に黒シート掛ければええだけやん。

15

15. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 14:06
  • ID:htxgnVBv0 #

差が激しさが必要なら、影を濃くするにはやっぱ強い光が必要になるわけだけど、同じ光源でも差さえ作れば発電量が増えるって言うのが利点なんかね。
発電量次第やな

16

16. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 14:22
  • ID:wXrR7oZK0 #

これがダークサイドエネルギーだ息子よ

17

17. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 15:37
  • ID:TF7PSncB0 #

動画見っとニッチな方向に多彩な道がありそうな気がかなりするんだけれど
そっちの道だと予算も開発も難しいだろうしなあ
Using the ‘shadow-effect’ to generate electricity | Shadow-effect Energy Generator (SEG)(Youtube,v=cvV7DU8wux0)

18

18. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 18:45
  • ID:Utp0mHwc0 #

>光あるところには影がある。
まこと栄光の影に数知れぬ忍者の姿があった 命をかけて歴史をつくった影の男たち



冒険活劇発電サスケとでも

19

19. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 19:00
  • ID:PkZG3wE.0 #

よくわからんけど、ペルチェ素子で温度差で発電できるのと同じような仕組み?

20

20. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 19:21
  • ID:gBGoAym40 #

鉱石ラジオというのがあって、そいつは電池が要らずラジオの電波だけからエネルギーを取り出してイヤホンを鳴らしているんだ。

ミソになるのは金属と半導体をくっつけたダイオード(厳密にはSchottkyダイオード)という素子で、電気を一方向にしか流さない性質を持っている。

このSEGとやらも半導体の上に金属をくっつけたものだし、基本はダイオードと同じ構造をしている。ただし米粒みたいに小さい一般のダイオードと違い、薄く広い平面状の形にして、さらに金属を薄膜の半透明にすることで太陽光線も受信できるようにしている。ラジオの電波も太陽光線も等しく"電磁波"に分類されるものだから、同じ原理でエネルギーが取り出せるはずだ。

ただし太陽光線にはラジオと違って"変調"がかけられていない。ダイオードとしてp型n型2種類の半導体を使ったpn接合ダイオードを用いてやれば変調がなくても光からエネルギーが取り出せるが、というかそれが太陽電池になる訳だが、このSEGや鉱石ラジオのような構造には変調が必要だ。

そこでSEGの方では一部を影で覆ってやったりその影を動かしてやったりすることで、太陽光線にも擬似的に変調を作り出す。記事のシャドーエネルギーとは変調を作り出す役割を果たすものと言えるだろう。しかもこちらは大面積なので、イヤホンを鳴らすだけの鉱石ラジオよりもなかなか大きな電力が得られると言うわけだ。

おそらくは、光と影の割合を50:50に近づける程得られる電力も大きくなるのではないだろうか?

こういう発電はラジオ子供だった私もずっとアイディアとして持っていたけれどシンガポール大学に先を越されてしまったようだ。でも悔しくはない。もっと良い物になることを期待している

21

21. 匿名処理班

  • 2020年06月10日 22:20
  • ID:8WB5eHWF0 #

完全に平面でないとだめかな?
たとえば大きく差をつけた波型なら影は出来やすいし、回転体の上にのせればいい。
あるいは完全に折り曲げた回路にして、表は光を受けて裏は完全に影、で表面に溶接の光など遮光が必要な物に向ける(影は変化しないが明るさが変化)。
溶接面の上部に付ければ電力回収できる、あるいは自動の溶接機でも。

踏んで発電するマットや潮汐発電など、メンテナンスだけで自動で発電できるモノは出てきているが普及率は低い(企業の皆様どんどん出回るようにしてください)。
さてコレはどうなるかな。

22

22. 匿名処理班

  • 2020年06月11日 10:21
  • ID:oWbxeqU40 #

風車の回転で生まれる光と影を利用できそうだな。
あと、エアコンの廃熱機のファンとか。
ほとんど誤差の発電力だが。

23

23. 匿名処理班

  • 2020年06月12日 12:28
  • ID:mHxMEsan0 #

サムネはどういう装置のイメージなのか気になる

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