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岩崎電気とMIつくば、IoT機器の自立型駆動用電源として蓄電制御システムの実証実験を開始

岩崎電気株式会社と、国立研究開発法人物質・材料研究機構(以下、NIMS)発ベンチャーである株式会社マテリアルイノベーションつくば(以下、MIつくば)は、道路灯に搭載したIoT機器の自立型駆動用電源として、MIつくばの開発したグラフェンリチウムイオンキャパシタを搭載し、太陽光パネルの環境発電を利用した蓄電制御システムの実証実験を開始した。

岩崎電気とMIつくば、IoT機器の自立型駆動用電源として蓄電制御システムの実証実験を開始
試験中の道路灯。拡大箇所は、カメラ内蔵部分(中央)とIoT機器及びキャパシタが内蔵された制御部(右)。

なお、今回の実証実験は、茨城県の「令和4年度研究シーズ製品化支援事業」にMIつくばが採択され、岩崎電気のグループ会社である株式会社アイ・ライティング・システム(茨城県桜川市)内において実施中だ。

今回の実証実験では、グラフェン材料にカーボンナノチューブ(CNT)をスペーサーとすることで、層間構造が安定保持される「グラフェン/カーボンナノチューブ複合材料」を使用した、グラフェンリチウムイオンキャパシタを蓄電デバイスとして搭載している。

MIつくばは、NIMSの研究成果を活用し、高性能のグラフェンリチウムイオンキャパシタを開発してきた。

グラフェンリチウムイオンキャパシタは、充放電性能に優れるとともに動作温度範囲が広く、寿命性能や保守メンテナンス性が高いなど、屋外環境で利用するための基本的な優位性がある。

加えて、グラフェン/カーボンナノチューブ複合材料を使用することにより、さらなる出力、ならびにエネルギー密度の大容量化と、小型・軽量化が可能だ。

自立型電源システムとして実証実験を進め、蓄電制御システムを構築することで、照明機器に搭載するだけでなく、有線で電源の確保が困難な場所や人の立ち入りが難しく、メンテナンスが困難な場所(山間部、危険箇所)などのIoT機器の電源システムとしての設置も可能だ。

また、このシステムは、赤外線や開閉センサなどの監視センサや、非常警報などの通信機器の電源としても利用可能であり、IoT機器の自立型電源として、幅広い分野での応用が期待されている。

実証実験では、太陽光パネルを利用して、グラフェンリチウムイオンキャパシタに蓄電した電力を道路灯に搭載した各種IoT機器へ安定的に電力を供給する、蓄電デバイスの充放電を制御するシステムを介し、道路状況を撮影したカメラ画像(トップ画)、環境センサ(温度、湿度、CO₂濃度、紫外線量)の情報、グラフェンリチウムイオンキャパシタの電圧などのデータを無線で送信し、実証実験先の茨城県桜川市から埼玉県行田市での遠隔監視の実証実験を通じて、環境発電による蓄電制御システムとグラフェンリチウムイオンキャパシタの性能評価を行う。

実証実験のシステムは、「カメラを搭載したLED道路灯」「環境センサやLTE通信機器などのIoT機器、グラフェンリチウムイオンキャパシタ、制御システムを内蔵した制御ボックス」「発電を行う太陽光パネル」で構成されている。

岩崎電気とMIつくば、IoT機器の自立型駆動用電源として蓄電制御システムの実証実験を開始
蓄電制御システムの構成図

IoT機器の電力は照明用系統電力とは別の環境発電による自立型電力で動作する仕組みで、太陽光パネルを利用してグラフェンリチウムイオンキャパシタに蓄電した電力を、夜間も含めて24時間供給する。

遠隔監視できるデータは、インターネット経由でタブレット端末などでも監視することが可能だ。

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