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微波無線充電商用日本部分解禁 從天上到手上全是市場

10公尺以上的微波無線充電逐步邁向商用化,但豪米波無線充電則仍在研究商用成本與對人體影響等問題。李建樑

10公尺等級的手機與物聯網(IoT)無線充電,日本政府預計在2021年度(2021/4~2022/3)內開放,將帶來這部分的商業化發展。此外,透過5G通訊使用的毫米波(mmWave)無線充電,以及光無線充電等方式都在研發階段。

日經新聞(Nikkei)、ITmedia等報導,日本掌管通訊事務的總務省將在2022年3月前透過法令修正案開放10公尺等級的微波無線充電技術,包括920MHz、2.4GHz以及5.7GHz等三個頻段。至於28~300GHz的毫米波無線充電,因擔心對人體的影響尚未開放。

即將開放的頻段中,2.4GHz以及5.7Ghz為了避免影響人體,仍規定必須在無人區域使用。可在辦公室或居家場合使用的只有920MHz,顯然只能用於低耗能的IoT裝置。即使如此,920MHz的商業應用已有新創即將推出。

日本新創Aeterlink正研發使用920MHz的無線充電產品,可向20公尺距離的裝置傳送數毫瓦(mW)電力。輸送端把電力轉為微波,以電波將振動傳到遠處的接收端。接收端的天線把微波的振動再轉化為電力,並對裝置充電。

Aeterlink表示,在2021年4月宣布完成微波無線充電實驗,隨即收到500件以上的洽詢,預定2022年起為工廠量產無線充電系統,另外還將供應給建築公司用於辦公大樓管理,例如在天花板間隔六公使設置無線充電系統,針對辦公室椅子上的對人感測器充電,而對人感測器可感測到人的位置,調整空調的送風方向。

擔心對人體有不良影響的毫米波無線充電,優點在於毫米波的頻寬更寬廣,可傳輸的功率更強。目前中國手機廠小米已發表過研發毫米波無線傳輸技術,應會在數年內商品化,但對於人體的影響還不清楚。

在日本則有筑波大學在研發毫米波的高功率無線充電,並嘗試應用在無人機、飛行車、電動垂直起降飛機(eVTOL)等。長距離起高功率的無線充電數,可讓滯空時間無限延伸,並能讓飛行載具的電池更輕,降低整體的重量,更適合長距離飛行。現行的無人機,電池約佔整體重量的3分之1。

筑波大學研究團隊在2021年7月利用高指向性的5G用28GHz毫米波,成功完成對停留在800mm空中的無人機進行幾乎未中斷的30秒無線充電。而在無人機的接收端,則安裝了天線整流器把5G毫米波轉換為直流電。

實驗證明朝米波無線充電的可行性,但實際上無人機所需的kW等級無線充電還無法進行,因為要製作出大輸出功率的送電機器,需要大量研發資金。輸出功率10kW的送電機估計要花費數千億日圓(數十億美元),商用角度來看要解決成本的問題。

除此之外還有光傳輸的方式,以高功率雷射對遠處的太陽能電池發射,以此來充電。愛立信(Ericsson)與美國企業PowerLight Technologies曾在2021年10月,以這種方式對幾百公尺外的5G基地台無線傳輸了數百瓦電力。

此外,NTT DoCoMo則與以色列公司Wicharge研發,用紅外線雷射對4公尺外的手機無線充電。長距離無線充電,有多種方案正在進行中。

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