高效地利用熱能發(fā)電是否可行？

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，英國著名市場研究機(jī)構(gòu)IDTechEx從有待解決的多方面問題著手，分析并評估了價值數(shù)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(zhuǎn)化為電能，收益巨大。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期，未來每年需要監(jiān)測漏油、森林火災(zāi)和地震等數(shù)十億個節(jié)點。

2019年~2030年按應(yīng)用細(xì)分的熱電能量收集換能器預(yù)測（樣刊模糊化）

這些物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測節(jié)點通常無法更換電池或為電池充電，因此往往需要在節(jié)點上直接通電或自發(fā)電，不過，這些節(jié)點一般都處于隱蔽的黑暗處，因此，光伏發(fā)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(yīng)用場景，例如智能手表，它們通常依靠電池可以續(xù)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(fā)電是否可行？目前，小溫差利用方面已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。

到目前為止，熱電能源發(fā)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(lǐng)域僅排第三位，在各個方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于電動力學(xué)（風(fēng)力渦輪機(jī)和水輪機(jī)等）和光伏發(fā)電。盡管如此，2019年對于熱電能源發(fā)電研究來說是豐收的一年，而熱電學(xué)和熱電傳感新技術(shù)也逐漸成為活躍的研究領(lǐng)域。例如，量子和自旋熱電技術(shù)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(guī)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(jié)合更可接受的規(guī)格和成本，看起來也不錯。例如，采用聚合物及復(fù)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(fā)電構(gòu)建所需要的制造步驟概覽

本報告的摘要和結(jié)論部分足以滿足那些急于了解該領(lǐng)域的讀者。本報告詳釋了該領(lǐng)域的巨大商機(jī)、障礙、專利、新材料、發(fā)明和新方案。對于熱電能量收集及其在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的不同應(yīng)用，本報告提供了十年期預(yù)測。引言部分介紹了相關(guān)的基本知識、傳統(tǒng)制造和規(guī)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(shù)。第4章詳細(xì)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(shù)、新發(fā)明，以及在醫(yī)療保健和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的市場機(jī)遇。利用小溫差有效收集電能的進(jìn)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(jìn)展。

本報告的第6章評估了新的制造技術(shù)，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(yīng)用介紹了建筑立面、道路、可植入物、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、夜間輻射冷卻、燃?xì)廨啓C(jī)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(yīng)進(jìn)行的傳感應(yīng)用，這個市場更小，但現(xiàn)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(yīng)的熱電自供能傳感器。最后，第10章介紹了32家相關(guān)組織的進(jìn)展及現(xiàn)狀。

熱電能量收集市場的增長機(jī)會主要源自低功率還是高功率？哪些研究機(jī)構(gòu)和制造商擁有最具前景的產(chǎn)品？產(chǎn)業(yè)預(yù)測？最新進(jìn)展的意義？最活躍的國家？敬請參考這份最新出版的報告。