據麥姆斯咨詢介紹,英國著名市場研究機構IDTechEx從有待解決的多方面問題著手,分析并評估了價值數十億美元的熱電能量收集和傳感市場。電力是未來,但是,目前全球有60%的一次能源作為熱能被浪費。將這些熱能轉化為電能,收益巨大。物聯網的發展還遠未達到預期,未來每年需要監測漏油、森林火災和地震等數十億個節點。
2019年~2030年按應用細分的熱電能量收集換能器預測(樣刊模糊化)
這些物聯網監測節點通常無法更換電池或為電池充電,因此往往需要在節點上直接通電或自發電,不過,這些節點一般都處于隱蔽的黑暗處,因此,光伏發電通常不是一個可行的候選方案。因而,從熱差中獲取熱電是一種很好的選擇。另外,還有一些可能的應用場景,例如智能手表,它們通常依靠電池可以續航一天左右。它們尺寸很小,僅依靠太陽能無法提供足夠的有效面積,那么,高效地利用熱能發電是否可行?目前,小溫差利用方面已經取得了重要進展。
到目前為止,熱電能源發電(TEG)因為成本和較差的性能還是很小的市場。熱電在能量收集領域僅排第三位,在各個方面都遠遠落后于電動力學(風力渦輪機和水輪機等)和光伏發電。盡管如此,2019年對于熱電能源發電研究來說是豐收的一年,而熱電學和熱電傳感新技術也逐漸成為活躍的研究領域。例如,量子和自旋熱電技術的效率有望提高十倍。
確實,在幾乎所有需求所處的溫度范圍下(最高300℃),尋找更高效常規熱電材料并不樂觀。不過,從其他能量收集方案獲得的啟示來看,效率略低但結合更可接受的規格和成本,看起來也不錯。例如,采用聚合物及復合材料的廣面積、可拉伸且生物相容的熱電能量收集。
熱電能量發電構建所需要的制造步驟概覽
本報告的摘要和結論部分足以滿足那些急于了解該領域的讀者。本報告詳釋了該領域的巨大商機、障礙、專利、新材料、發明和新方案。對于熱電能量收集及其在可穿戴設備領域的不同應用,本報告提供了十年期預測。引言部分介紹了相關的基本知識、傳統制造和規格以及未來趨勢。
本報告的第3章介紹了熱電能量收集和傳感的新原理:量子點和自旋熱電技術。第4章詳細研究了低功率熱電能量收集,包括柔性和可拉伸熱電器件技術、新發明,以及在醫療保健和可穿戴設備領域的市場機遇。利用小溫差有效收集電能的進展喜人,報告中提供了很多實例。高功率熱電能量收集較少,但在第5章中探討了最新的方案進展。
本報告的第6章評估了新的制造技術,包括新的聚合物配方、碳納米管(CNT)、印刷制造等。第7章的新應用介紹了建筑立面、道路、可植入物、可穿戴設備、物聯網、夜間輻射冷卻、燃氣輪機和軍事用途等。在第8章中分析的新材料包括許多聚合物、硅芯片中的硅以及新的熱源等。
第9章的熱電傳感涉及利用塞貝克(Seebeck)效應進行的傳感應用,這個市場更小,但現在正變得充滿活力,涉及織物、流量、輻射和氣體傳感等。報告中介紹了利用這兩種效應的熱電自供能傳感器。最后,第10章介紹了32家相關組織的進展及現狀。
熱電能量收集市場的增長機會主要源自低功率還是高功率?哪些研究機構和制造商擁有最具前景的產品?產業預測?最新進展的意義?最活躍的國家?敬請參考這份最新出版的報告。
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原文標題:《熱電能量收集與傳感-2019版》
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