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熱電能源擷取技術的應用與發展
.2017/07/26
摘要 2017世界能源委員會(World Energy Council)曾提到,再生能源部門在推動國家經濟發展中扮演著重要的角色。因人口增加、環境污染,以及製造業和工業的發電廠中,大量的熱能完全被浪費掉,導致全球的能源與電力危機依然嚴峻。
能源擷取技術和熱電發電裝置(Thermoelectric Generator, TEG)技術是一種基於塞貝克效應(Peltier-Seebeck Effect)的能源擷取技術,是利用兩種不同電導體的溫度差轉換成電流,且能不受時間地點限制,不管晝夜、室內室外都能進行能量收集。
Frost & Sullivan預估能源擷取(Energy Harvesting)的技術可望解決相關能源問題,其研究報告針對熱電能源擷取(Thermoelectric Energy Harvesting)技術的主要應用領域提出分析,包含:汽車與交通運輸、工業領域、大樓自動化、消費性電子、醫療領域及軍事與航太領域,並進一步分析熱電能源擷取技術的未來發展。

一、 汽車與交通運輸的應用
汽車運輸主要使用的熱電材料為方砷鈷礦(Skutterudites),可應用於汽車與交通運輸的零組件供電,例如:燈、幫浦、穩定性控制、電腦系統,電動煞車、線傳駕駛(Drive by Wire),散熱器風扇,GPS和影音系統。

二、 工業領域的應用
由於看好無線感測器網絡(WSN)的高度發展潛力,使得其他產業對熱電能源擷取技術的興趣也逐漸上升。而熱電能源擷取技術也將成為無線感測網絡的關鍵技術,例如:可應用於測量壓力或振動的無線工業傳送器(Wireless Industrial Transmitters),將有助於無線感測網路被廣泛地採用。

三、 大樓自動化的應用
受惠於綠建築和零耗能建築(Zero Energy Building)的需求提高,熱電能源擷取技術的採用率也將隨之上升,且未來的市場占比亦會持續成長。其應用範疇包含:廢熱發電機(Waste Heat Generator)、無線感測網路、無線感測器、壁掛式鍋爐等等

四、 消費性電子的應用
熱電能源擷取技術不僅能為多種的消費性電子提供電力,如熱電烹飪感測器、手機、手表、及其他消費性電子。還能應用於身體監測,將感測器穿戴在手腕上,或設置在服裝、運動服裝上,便可進行心律、體溫的監測。

五、 醫療領域的應用
近期的健康監測發展趨勢是將健康照護從醫療機構移轉至家中,不僅可增加患者的便利性,還能降低成本。但這也意味著病患必須要能夠接收大量的監測、診斷感測器及其他裝置。而監測裝置多數都需透過電池供電,但更換後的電池容易造成環境污染。因此,熱電能源擷取技術就變成了其中的關鍵驅動技術。

六、 軍事與航太領域的應用
熱電能源採集器(Thermoelectric Harvesters)利用放射性同位素熱源(Radioisotope thermoelectric generators, RTGs),可應用於太空探測器、衛星等相關領域,未來可望有大幅的成長機會。未來的應用範疇,包含:紅外探測器、熱影像儀(Thermal Viewers)、太空望遠鏡攝影機、導彈測試系統、

七、 未來發展
熱電能源擷取技術是一種新興技術,預計將推動再生能源相關領域的發展。目前市場處於高度分散的狀態,僅少數的市場參與者獨占技術領先地位並擁有完整的市場策略。但Forst & Sullivan預估熱電發電裝置的模組技術將隨著大規模生產而逐漸成熟,進而對市場產生重大影響。
資料來源 Frost & Sullivan