“小型发电厂”仅几厘米见方，按按钮的力以及机器运转时的微小振动都能转换成电力，实现物联网的能量自给自足。
“IoT(物联网)”存在一大弱点，那就是电源。
虽说可在世界上所有场所设置传感器，经由网络收集信息，但如果没有电力启动机器，一切都是纸上谈兵。为所有传感器接上电线并不现实，为其内置电池则会导致成本上升。
有望解决这一问题的技术是“振动发电”。这项技术可将汽车及铁路列车行驶时发生的纵向晃动、空调设备的马达的定期振动等转换成能量。在日本振动发电等业界团体事务局工作、同时也是恩梯梯数据经营研究所高级经理的竹内敬治指出，“除了一般印象中的振动之外，还有利用人的按压或踩踏力的方法”。
以前这种技术的发电效率很低，但现在已经通过“宽带化”等改进措施打破了这一瓶颈。可将多种类型的晃动有效地转换成电力。如果这种技术普及，“小型发电厂”将在世界各地出现，对IoT起到支撑作用的能量将会实现自给自足。
这一点在一个意想不到的地方就能体现出来。那就是家里的卫生间。
东陶(TOTO)2015年2月推出了最新款马桶。该马桶在墙上安装了遥控器，上面排列着大家熟悉的操作按钮，外观极为普通。试着按下“冲水”按钮，便可远程操作马桶冲水。不过，据东陶的相关负责人介绍，该遥控器并未连接电源，也没有内置电池。那为什么能够操作马桶冲水呢?
这就是振动发电技术的成果。其工作原理是，用手指按下开关后，这种按压力会在遥控器内部传递，并驱动遥控器内置的发电装置——磁铁旋转，使其与线圈之间产生“电磁感应”，这样就产生了电能。遥控器利用这些电发出电波信号，便实现了马桶冲水。
东陶电子技术本部电子设备开发部主管山中章己说道，“包括开关的按压感觉等在内，我们花了约3年的时间进行研发。不仅降低了发送电波时的耗电量，而且提高了发电能力，最终实现了实用化”。东陶将该机构命名为“环保遥控器”。除了马桶遥控器之外，还可以应用于其他遥控器。
不需要电池和布线，还能实现传感器的小型化
东陶的马桶可以体现出振动发电的三个优点。第一个是不需要电池。由于可省去定期更换电池的麻烦，因此可为偏远地区的水坝及桥梁等轻松设置传感器。
如果在社会的各个角落设置传感器之后还需要更换电池，就会导致管理工作大幅增加。而如果能够利用振动发电技术为传感器供电，设置好传感器之后，就能“半永久性”地持续发送信息了。
既然不需要储能电池等电源，也就不需要布线施工了。这是振动发电的第二个优点。在多种生产设备及配管交错的工厂及发电厂，无需追加布线施工便可设置传感器。
振动发电的第三个优点是，由于省去了电池和布线，传感器本身可以做得更小。东陶的马桶配备的振动发电装置就很小，收纳在遥控器部分的一角。如果部件数量减少，便可以相应地降低部件发生故障的风险。
东陶采用的是三美电机生产的振动发电装置。据介绍，这种振动发电装置具备按压250万次也不会坏的耐用性。三美正在推进该装置的薄型化，目标是将其应用于照明灯及房门的开关等用途。
将平时浪费掉的微弱能量收集起来转换成电力的构想被称作“能量采集”，也叫环保发电。能量源有光、热及电波等多种类型，目前正大步迈向实用化的是振动发电。
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。
原标题：振动发电：哪里都能发电 将成IoT王牌
