Vol.103 No.10 (2020/10)　目次へ

IoE（Internet of Energy）社会のエネルギーシステム

小特集 2.

WPTシステム実現のための
高周波GaNパワーデバイス

High Frequency GaN Devices for Realizing Wireless Power Transmission System

天野　浩

天野　浩　名誉員　東海国立大学機構名古屋大学未来材料・システム研究所未来エレクトロニクス集積研究センター

Hiroshi AMANO, Fellow, Honorary Member (Institute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University, Nagoya-shi, 464-8601 Japan).

電子情報通信学会誌　Vol.103 No.10 pp.1016-1022 2020年10月

©電子情報通信学会2020

abstract

　ワイヤレス電力伝送システムの社会実装の意義と，その中でGaN高周波パワーデバイスを用いる必然性，及び社会実装を加速するためのSIPプログラムでの取組みについて紹介する．

キーワード：GaN，ワイヤレス電力伝送，高周波パワーデバイス，高移動度トランジスタ，MOSFET

1．は　じ　め　に

1.1　なぜワイヤレス電力伝送が必要か

　小形の通信機器のみならず，貨物・旅客システムに至る大電力のワイヤレス電力伝送（WPT: Wireless Power Transmission）システムが21世紀の社会システムに必要不可欠な理由は，コンセントにプラグを差し込まなくても充電できる簡便さや，充電切れの心配のない安心感を得るためだけではない．CO₂排出量削減のため，一次エネルギーとしての再生可能エネルギー導入拡大のために必須だからである．表1に我が国の再生可能エネルギーを用いた発電の最大出力及び年間発電量の現状と，2050年において全て再生可能エネルギーで全発電量分を賄うために必要な最大出力，年間発電量，及び調整に必要な電力及び年間の調整用電力量の試算を示す⁽¹⁾^～⁽¹²⁾．ここでは2050年までに貨物・旅客等がほぼ全て電動化することを仮定している．化石燃料分も含めた現在の年間発電量は概略1,000TW･hであり，2050年は貨物・旅客の電動化分を考慮し，年間発電量を1,400TW･hとした．

表1　現状と2050年の再生可能エネルギーによる発電と電力調整分(1)～(12)

　2050年時の年間発電量について再生可能エネルギーの利用を前提にその内訳を推計してみると，ベース電源として見積もりができる水力＋地熱＋バイオマス＋新電源の合計は620TW･hであり，残り780TW･hを不安定な太陽光と風力で稼ぐことになる．調整分は799TW･hあるので，この電力量を調整する電力網，すなわち新エネルギーマネージメントシステムが必要となる．

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小特集 2. WPTシステム実現のための高周波GaNパワーデバイス

1．は じ め に

1.1 なぜワイヤレス電力伝送が必要か

1．は　じ　め　に

1.1　なぜワイヤレス電力伝送が必要か