热电发电机(TEG),也被称为塞贝克发生器,是一种固态器件,其将加热通量直接转化为电能通过被称为现象塞贝克效应。
由于热电发电机的耐用性和维护要求低,医疗保健、汽车、运输和工业领域对热电发电机的需求增加,推动了市场增长。汽车排放法规的修订和人们对清洁能源意识的不断提高也引起了人们对热电发电机的关注。此外,快速城市化导致化石燃料和电力的过度消耗,这些发电机是将废热用于发电等实际应用的可行替代方案。
全球热电发电机市场影响因素分析 |
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驱动因素 |
发展中国家偏远地区的高需求 在发展中国家,大约有12亿人(占全球人口的17%)无法接入电网。没有电的村庄和家庭的电网连接在安装新电线和大面积配电的成本方面会产生大量费用。TEG作为一种解决方案,可以提供几瓦的电力用于照明、手机充电和运行电动抽油机。当TEG的贡献导致燃烧效率提升时,TE模块的低效率不再是一个挑战。燃烧3小时,消耗约5-10公斤木材,产生约17-34千瓦时的能量。 |
制约因素 |
初期成本高 对于某些应用,热电发电机每瓦电功率输出的初始成本可能比能量转换技术更高。由于成本高或适销性复杂,几种高品质因数或ZT热电材料在热电发电机中的实际使用具有挑战性。此外,他们对其包装有严格的运输规定。 |
缺乏熟练人员 尽管存在相当数量的热电发电机模块制造知识,但难以获得将热电发电机有效地应用到应用中所需的设计和工程专业知识,这构成了挑战,阻碍了更广泛的采用,从而导致效率降低和成本高昂。 |
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机遇 |
各行业广泛采用热电发电机 长期以来,TEG在太空领域很受欢迎,但近年来,它们在其他领域也得到了重视。热电模块现在有机会扩展到更广泛的应用领域,例如交通、石油和天然气、工业和医疗保健领域等。 |
挑战 |
替代品突出 太阳能和压电发电是热电发电机最主要的替代品。太阳能将光能转化为电能的效率为20-25%,压电固态器件的效率为10-15%。与平均效率为2-4%的热电发电机相比,前两者在产出投入比方面要好得多,因此对TEG市场构成了挑战。 |
本身结构复杂 热电发电机的功能取决于工作温度和所需的输出功率,这给制造商带来了问题,因为必须根据应用修改设计。由于不同行业和应用的功率输出和工作温度要求不同,温差发电机的设计必须进行定制,这需要额外的资金,这是该技术商业化的重大挑战。 |
2022年全球热电发电机市场规模为7.88亿美元,北美占44.05%。预计2027年将增至12.56亿美元,2022年至2027年的复合年增长率为10.06%。
2022-2027年全球热电发电机市场规模分析及预测
资料来源:贝哲斯咨询
细分市场分析
中温(80–500°C)细分市场占据较大份额
根据温度,热电发电机市场分为低温(<80°C)、中温(80-500°C)和高温(>500°C),这些温度范围取决于热电发电机的应用。中温热电发电机依靠塞贝克效应运行,通过加热模块的一侧并冷却另一侧(散热侧),在模块中产生温差。
全球汽车公司面临着制造节能汽车的艰巨任务,监管机构强制要求提高燃油效率和减少碳排放。减少二氧化碳排放的严格法律导致热电发电机的应用不断增加。因此,在中温领域,工业和汽车行业构成了主要部分
中功率(10-1 kW)细分市场占据主导地位
根据瓦数,热电发电机市场分为低功率(<10 W)、中功率(10-1 kW)和高功率(>1 kW)。与传统的大型热机相比,热电发电机结构紧凑、简单、可扩展且价格实惠。热电系统旨在利用热源和温差发挥作用。西门子(德国)等公司在10 kW至1,900 MW中等功率汽轮机的热电联产工厂和工业应用中发挥着重要作用。这些蒸汽轮机用作发电机驱动器或压缩机或泵的机械驱动器,经常应用于可再生能源领域。由于中功率热电发电机在汽车、航空航天和国防以及工业领域的应用,预计将占据热电发电机市场的最大份额。
市场动态
2022年11月,莱尔德热力系统公司开发了新的5000瓦液体-空气水热交换器解决方案系列,即适用于数据中心和工业应用的LA5000。
2022年2月,Laird Thermal Systems, Inc.推出了新型PowerCycling PCX Elongated Thermoelectric Cooler,以提高PCR测试速度。它专为DNA扩增、分析和医疗应用而设计。
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