CES 2022で遠隔ワイヤレス充電がマイナーカムバック

ポケットの中のスマートフォン、手に持ったゲームパッド、あるいは手首に着けている時計がワイヤレスで充電できたらどうなるか想像してみてください。ケーブルもワイヤレス充電パッドも不要。Wi-Fiのように、ルーターから空中にワイヤレス電力が送信されるだけです。医療機器、センサー、カメラ、その他多くのバッテリー駆動型ガジェットにとって、その潜在的なメリットは容易に想像できます。ワイヤーやケーブルは扱いにくく、バッテリーは製造コストが高く、リサイクルも困難です。

ワイヤレス給電、別名遠距離ワイヤレス充電を初めて目にしたのは7年前で、衝撃を受けました。小さな送信パネルから、部屋の向こう側、最大9メートル離れた電球にワイヤレスで電力を供給していたのです。それ以来、E Inkディスプレイからイヤホン、スマートフォンまで、あらゆるものに同様の技術が使われているのを見てきました。しかし、実際に動作するプロトタイプやリファレンス製品は別物です。ニコラ・テスラが遠距離ワイヤレス給電の実現を実証し、巨大な送信コイルから遠く離れた白熱電球に電力を供給する実演で人々を驚かせてから1世紀以上が経ちました。この技術を私たちが購入できる消費者向け製品に実装するのは、全く別の話です。

長年注目を浴びていなかったこの技術は、2021年とCES 2022のテクノロジー見本市で、やや注目を集めました。進歩は見られますが、多くの家庭用品で遠隔ワイヤレス充電がすぐに実現するとは期待できません。 

進歩の兆し

昨年、モトローラは、送信機から最大3メートル離れた場所からスマートフォンをワイヤレス充電し、さらに近い距離では4台のスマートフォンを同時に充電する機能を発表しました。XiaomiとOppoも同様の技術を予​​告しました。今年は、サムスンのEco TV RemoteがCES 2022のベストリストに選ばれました。前モデルは太陽光エネルギーを利用していましたが、新モデルは無線周波数（RF）ハーベスティング機能を搭載しています。Wi-Fiルーターなどのデバイスから発せられる、家庭内で跳ね返る電波を捉え、エネルギーに変換します。

サムスンの研究開発部門が開発したこの技術は、全社的な環境配慮の取り組みの一環として、テレビグループによって改良されました。リモコン内部のバッテリーの代わりに、太陽光とRF発電を組み合わせることで、わずか10分で最大80%まで充電できるスーパーキャパシタが搭載されています。

このイノベーションは巧妙で刺激的ですが、電力消費量の少ない小型デバイスにしか対応していません。そのため、この分野の多くのプレーヤーは、スーパーマーケットの棚に並ぶE Inkディスプレイ、ウェアラブル端末、IoTセンサーといったガジェットをターゲットにしています。ほとんどのデバイスはテレビのリモコンよりもかなり多くの電力を必要とするため、専用の送信機（Wi-Fiルーターではないもの）が不可欠です。

「当社の Cota ワイヤレス給電技術の鍵は、離れた場所からデバイスに給電し、給電を制御し、給電するデバイスを優先できるだけでなく、移動中のデバイスにも給電できる点です」と、遠隔ワイヤレス給電の最も著名な企業のひとつである Ossia の創業者、社長、最高技術責任者であるハテム・ゼイン氏は語る。

OssiaはCES 2022でタブレットメーカーのArchosとの提携を発表し、高齢者介護を支援するスマートウォッチ、カメラ、SOSボタンの遠隔充電コンセプトを披露しました。ワイヤレス給電により、これらのモニタリングデバイスを充電し、装着者を24時間365日追跡できるという構想です。Ossiaはまた、天井に設置されたCotaパネルからワイヤレスで給電されるCotaテーブルも発表しました。Qiワイヤレス充電パッドとバッテリーを内蔵し、USBポートも搭載可能です。このテーブルは、ケーブル配線が難しく、座席レイアウトの変更が柔軟に行えることが重視されるカフェや会場をターゲットとしています。

Cotaシステムは近距離では数ワットの電力を供給しますが、距離が離れるにつれてミリワットまで低下し、約9メートル（30フィート）で効果はなくなります。効率は厄介な問題で、消費する電力と回収できる電力に大きな差があります。このシステムは、コンセントからの電力をRFに変換すること、RF波を送受信すること、そして受信装置でRFを直流に変換することの3つの要素から構成されています。様々な変数があるため明確な数値を出すのは困難ですが、回収できる電力の割合については、せいぜい1桁台から10%台後半の効率が見込まれます。

「単4電池1本は50セントで1ワット時の電力を供給できます」とゼイン氏はすぐに反論する。「壁のコンセントから電気を買うと、1キロワット時の電力を10セントで買うことになります。つまり、電池は5,000倍も高価なのです。」

それは説得力のある議論です。リチウムの価格はバッテリー需要の高まりにより高騰しています。IoTの可能性を実現するには、バッテリーに代わる手段が必要であり、ワイヤレス給電がその可能性を秘めていると考えられます。

安全性と認証

これらの技術はすべて、送信機と受信機の間でハンドシェイクプロセスを備えており、人などの障害物が邪魔になると無線周波数ビームを遮断します。企業は、自社の技術が安全であることを証明するために連邦通信委員会（FCC）の認証を取得するために多くのハードルを乗り越える必要がありますが、これは独立した第三者機関による実地試験を経てデバイスごとに付与されます（研究の進展が非常に遅い理由の一つです）。共通規格の欠如も、もう一つの障害です。Qi規格が勝利し、より近接した接触型ワイヤレス充電の分野で広く普及するまでにどれほどの時間がかかったかを考えてみてください。

しかし、10年経った今でも、Ossiaはコンセプト以上の成果をほとんど示していない。同社の技術が現在どこで活用されているのか尋ねたところ、ゼイン氏はウォルマートが在庫追跡と資産管理のために配送センターでCotaを試験的に導入していると答えた。トヨタは、車内の配線を置き換えることでセンサーに電力を供給し、交換を容易にする可能性を検証している。CES 2019で発表されたSpigenとのワイヤレス充電スマートフォンケース開発に関する提携はまだ成果を上げていない。

エナガスも同様の状況です。同社は数々の提携を発表し、WattUp技術のデモを何度も行っていますが、まだ消費者に届けられていません。テクノベーターはまだ市場に出ていません。ウィトリシティは電気自動車に軸足を移しました。パワーキャストは、Nintendo Switch Joy-Conコントローラー用のワイヤレス充電グリップと送信機を備えた消費者向けデバイスをいち早くリリースした企業の一つですが、価格は150ドルで、充電範囲はわずか30センチほどです。普及を牽引するキラー製品は未だ見つかっていません。

レベルアップ

モトローラのデモを手がけたGuRu社は、競合他社より数歩先を進んでいるかもしれない。同社はRFレンズ技術を用いて、発電ユニット（Gu）から回収ユニット（Ru）へと集束ビームを送る。GuRu社の共同創業者兼主任科学顧問であるアリ・ハジミリ氏は、レゴブロックほどの大きさのアンテナを内蔵した2つの小型チップを見せてくれた。そして、同社はこの技術を様々なデバイスで動作させる柔軟な素材を開発したと説明した。

「当社は、複数のメーターにある複数のデバイスに同時に複数ワットの電力を供給できる唯一の企業です」とハジミリ氏は語る。

私がGuRuに初めて出会ったのはCES 2020で、Roviというロボット掃除機のようなモバイル送信機を見た時でした。Roviは様々なデバイスを充電するために移動し、十分な電力をビーム送信できる距離まで近づきます。それ以来、GuRuは着実に進歩を遂げています。同社の技術は、統合型ASIC（特定用途向け集積回路）、小さな点に迅速かつ効率的にエネルギーを集中させるインテリジェントなアルゴリズム、そして何よりも重要な、より長い距離により多くの電力を供給できる高周波技術を組み合わせています。

これらの技術のほとんどは、Wi-Fiなどでおなじみの2.4GHz帯で開発が始まりました。そして、この周波数帯はSamsungの新しいリモコンを最も効率的に充電できる周波数でもあります。Energousは915MHz帯を使用し、OssiaはCotaテクノロジーで5.8GHz帯への移行を進めています。GuRuの秘密の一つは、24GHz帯で動作できることです。この周波数帯の拡大は、電力の増加と通信距離の延長だけでなく、送信機と受信機の小型化も可能にします。スマートフォンほどの大きさの発電ユニットで、数フィート離れた場所からイヤホンを充電できます。

「これは虫眼鏡のようなもので、エネルギーを一点に集中させることができますが、その点は移動可能で、複数の点を作ることができます」とハジミリ氏は言う。

鶏と卵

製品にトランスミッターとレシーバーを組み込む必要があるため、遠距離ワイヤレス給電の早期導入が阻害されています。便利そうに聞こえますが、対応デバイスが限られていたり、動作させるために後付けのアドオンが必要な電源ルーターに何百ドルも費やす人がいるでしょうか？

「この技術の良い例えはWi-Fiだと思います」とハジミリ氏は言う。「初期の頃は、ノートパソコンに挿入するには大きくて扱いにくいPCMCIAカードを買わなければならず、多くの人が『イーサネットケーブルの方が100倍も速いからWi-Fiなんて絶対に使わない』と言っていました。」

Wi-Fiは飛躍的に進歩しており、ワイヤレス化の利便性のためにパフォーマンスの低下は許容されています。電力も同様の軌道を辿る可能性があり、他にも潜在的なメリットがあります。

「ワイヤレス接続が普及するにつれ、接続方法だけでなく、ストレージの性質も変化しました」とハジミリ氏は語る。「もはやすべてのデータを持ち歩く必要はなく、クラウドに移行するようになったのです。」

遠距離電力伝送における利点はバッテリーです。バッテリーを不要にしたり小型化したりできれば、デバイスの体積と重量を大幅に削減し、新しい柔軟な形状を実現できます。バッテリーへの依存を減らすことは、ワイヤレス電力の効率の悪さや潜在的な無駄を巡る議論にも反論できます。

ワイヤレスの未来の可能性に夢中になりがちですが、その地平線がどれほど遠いのかは分かりません。現実的に考えると、ユビキタスなワイヤレス給電が実現するまでには、まだ何年もかかるでしょう。サムスンやモトローラのような企業が参入してくるのは、真の進歩のように見え、競合他社に火をつけることになるでしょう。しかし、独自技術は戦いを強いられ、標準化もゆっくりとしか進みません。WIREDという名前が時代遅れになるまでには、まだ長い道のりが待っているのです。

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