首先，电力是在发电厂“发电”的。电力通过电网输送到各家各户，经过变压、配电等过程。即使在家里，也可以通过电压转换和分配为智能手机供电。迄今为止传输电力的功能可以概括为“电力传输”。电源线，也就是本文的主题，可以说是传输电力的手段之一。

此外，智能手机将电量存储在电池中，使其可以在任何地方使用一段时间。这种功能称为“蓄电”。最后，使用智能手机通信功能和运行软件的信息处理功能会消耗电力。降低功耗的技术可以称为“省电”。

为了消除电源线，我们来思考应该引入什么样的技术，在哪里进行“发电”、“输电”、“蓄电”和“节电”。首先，电源线是必需的，因为用电设备和发电厂距离较远。如果用电设备和发电功能集成在一起，就不需要输电了。这是第一种方法。此外，由于电源线是一种传输电力的方式，如果将其设为无线，则将不再需要电源线。这是第二种方法。换句话说，消除电源线有两种方法：“本地生产电力本地消费”和“无线输电”。

然而，现有发电厂是庞大的设施，电网是大型系统，创造和输送大量电力是一项大规模的工程。无论技术变得多么先进，在当地生产大量电力供当地消费或无线传输电力仍然很困难。然而，如果将先进的省电或电力存储技术引入设备中，这两种方法的应用范围将会扩大。

能量收集用于本地生产和电力消耗

从这里开始，我们将重点讨论消除电源线的两种方法，重点关注电力的本地生产和本地消费，并介绍技术发展。

本地发电供本地消费的技术称为“能量收集”。它有时被称为“能量收集”。之所以如此命名，是因为它收集我们周围环境中存在的能量，例如人们的行走、桥梁和道路的振动、室内照明、汽车的废热以及电视广播的无线电波，并将其转化为电力以供使用。将自然界丰富的能量转化为力量，就像魔幻奇幻小说的设定一样。近年来，随着物联网的使用越来越多，这项神奇的技术突然开始引起人们的关注。

但是，通过能量收集获得的功率并不大，每个发电装置（称为收集器）从 1 μW 到 1 W 不等（图 3）。因此，不可能获得足够的电力来覆盖智能手机消耗的所有电力。这是因为可以从环境中提取的能量很少。

[图3]能量收集可产生的电力范围
来源：根据 Analog Devices 的材料创建

此外，根据能源类型的不同，您可以获得的电量也有很大差异。从更广泛的意义上讲，提供千瓦级至兆瓦级商业电力的技术，例如兆瓦级太阳能发电、风力发电和地热发电，也可以被视为一种能量收集。然而，这些可再生能源不能用来消除电源线，因为它们不能放置在设备使用的地方。

电气和电子设备中的能量收集尽管提供的电量很少但仍引起人们的关注，因为它在可用性方面提供了压倒性的改进，这是通过节能无法实现的。

例如，当物联网系统中使用的传感器设备由电池供电时，大约 70% 的维护成本是更换电池的人工成本。能量收集因“无需维护”而具有极大的成本降低效果。此外，传感器设备通常放置在人们无法到达的地方，例如塔顶，即使只消耗少量电力，也需要巨大的安装成本来铺设电线。然而，如果使用能量收集，则不需要安装工作。此外，还有许多设施很难安装电源线，例如经常改变展品布局的博物馆。

“光”、“热”、“振动和运动”和“电磁波”的实际使用

实际上，能量收集的概念本身并不新鲜。世界上第一个流行的能量收集应用产品可能是矿石收音机，它随着 1900 年代初期公共广播的开始而流行。矿物收音机仅使用无线电波能量来检测信号并将其转换为音频。 20 世纪 30 年代发明的自行车发电机，至今仍为人们所熟悉。此外，现在也出现了使用多种能源的手表，包括太阳能驱动的手表、手臂运动驱动的手表以及体热驱动的手表。

目前，在能量收集领域，正在开发将更多样化的环境能源转化为电能并提高转化为电能的效率的技术。电气和电子设备的广泛使用，可利用的环境能源根据使用场景的不同而不同，因此如果可以提供更多样化的发电方式，则使用场景将会扩大。另外，如果提高电力转换效率，则能够获得的电力量就会增加，并且可以应用的设备的数量也会增加。

目前，用于能量收集的环境能源主要有四种类型。其中包括“光”、“热”、“振动和运动”以及“电磁波”。用于发电的采集器也有所不同。基本上，对于收割机来说，如果增加接收环境能量的面积，则可以获得的电量就会增加。然而，增加收割机的尺寸会剥夺其所安装设备的自由度，因此不可能不假思索地增加尺寸。请注意，使用光和热作为能源的采集器产生直流电，而使用振动、运动和电磁波作为能源的采集器产生交流电。让我们来看看每个的功能和最新技术。