Marktbericht für thermoelektrische Generatoren (TEG) – Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Typ (Mehrstufengeneratoren, Einstufengeneratoren, Thermocycler), Brennstoffquelle (fossile Brennstoffgeneratoren, Solargeneratoren, nuklearbetriebene Generatoren), Endnutzer (Luft- und Raumfahrt, Transportwesen, Energieerzeugung, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2024–2032

Marktdynamik

Treiber des globalen Marktes für thermoelektrische Generatoren (TEG)-Module:

Einführung energieeffizienter und nachhaltiger Technologien

Globale Trends im Klimaschutz treiben den Markt an, indem sie die Einführung energieeffizienter und nachhaltiger Technologien fördern. Energieeffizienz und saubere Energiequellen rücken immer stärker in den Fokus, da sich Staaten zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen verpflichten. So bietet beispielsweise das Szenario „Netto-Null-Emissionen bis 2050“ (NZE-Szenario) einen Leitfaden, den viele Länder übernommen haben. Er dient dem globalen Energiesektor als Fahrplan, um bis zu diesem Zeitpunkt Netto-Null-CO₂-Emissionen zu erreichen.

Darüber hinaus spielen TEG-Module in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle, indem sie die Erfassung und Nutzung von Abwärme ermöglichen und so die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und den CO₂-Fußabdruck minimieren. Regierungen, Industrie und Verbraucher erkennen zunehmend die Bedeutung von Investitionen in erneuerbare Energielösungen wie die TEG-Technologie, um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Dies treibt das Wachstum des TEG-Modulmarktes voran.

Zunehmende industrielle Anwendungen

In verschiedenen Industriezweigen steigt die Nachfrage nach zuverlässigen Energiequellen. Branchen wie das verarbeitende Gewerbe, der Bergbau, die Öl- und Gasindustrie sowie die Telekommunikation sind auf eine kontinuierliche Stromversorgung angewiesen, um ihren Betrieb aufrechtzuerhalten. Generatormodule, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, stellen eine verlässliche Möglichkeit der Stromversorgung dar, insbesondere in abgelegenen oder netzfernen Gebieten mit eingeschränktem Netzzugang. Darüber hinaus treibt die Expansion industrieller Aktivitäten in Schwellenländern den Bedarf an zusätzlichen Stromerzeugungskapazitäten voran. Es wird erwartet, dass der Bedarf an Generatormodulen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, mit der Expansion und Modernisierung der Industrie weiter steigen und so das Marktwachstum im Industriesektor unterstützen wird. Dies wird das Wachstum des globalen Marktes beschleunigen.

Hemmnisse auf dem globalen Markt für thermoelektrische Generatormodule (TEG):

Geringe Effizienz

Die geringe Effizienz von thermoelektrischen Generatoren (TEG) stellt ein erhebliches Hindernis für deren Marktdurchdringung dar. Die TEG-Technologie wandelt Wärmedifferenzen in Elektrizität um, ihr Wirkungsgrad ist jedoch geringer als der konventioneller Stromerzeugungsmethoden. Die Effizienz wird primär durch die begrenzte Fähigkeit der thermoelektrischen Materialien zur effizienten Umwandlung von Wärme in Elektrizität eingeschränkt.

Trotz kontinuierlicher Forschungs- und Entwicklungsbemühungen zur Verbesserung der Materialeigenschaften und Moduldesigns weisen TEG-Module typischerweise niedrigere Wirkungsgrade auf, was zu einer geringeren Stromerzeugung pro Wärmeeinheit führt. Diese Ineffizienz macht TEG weniger wirtschaftlich und wettbewerbsfähig, insbesondere in Anwendungen, die eine hohe Leistung erfordern oder hohe Effizienzstandards setzen.

Globale Marktchancen für thermoelektrische Generatormodule (TEG):

Wachsende Forschung und Entwicklung

Kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten treiben die Weiterentwicklung der TEG-Modultechnologie voran und verbessern deren Effizienz, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit. Diese Fortschritte machen TEG-Module für verschiedene Anwendungen attraktiver, von der Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zu anderen Industriezweigen. So entwickelte das Nationale Labor für Erneuerbare Energien (National Renewable Energy Laboratory) im Januar 2022 einen neuartigen, vielseitigen thermoelektrischen Generator, der Abwärme effizient in Strom umwandeln kann, indem er um Rohre und andere heiße Oberflächen gewickelt wird.

Im Oktober 2023 entwickelten Dr. SuDong Park, Dr. Byungki Ryu und Dr. Jaywan Chung vom Koreanischen Institut für Elektrotechnik (KERI) eine neue Methode zur Messung der thermoelektrischen Effizienz sowie ein hocheffizientes, mehrstufiges thermoelektrisches Generatormodul. Diese Entdeckung birgt das Potenzial, die Leistung von Nuklearbatterien zu verbessern, die für Raumsonden unerlässlich sind, und hat das Interesse des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt (DLR) geweckt. Solche Fortschritte dürften neue Marktchancen eröffnen.

Segmentanalyse

Der globale Markt für thermoelektrische Generatoren (TEG)-Module ist unterteilt in Typ, Brennstoffquelle und Endnutzer.

Nach Typ,Der globale Markt ist in mehrstufige, einstufige und Thermocycler unterteilt.

Ein mehrstufiges thermoelektrisches Generatormodul (TEG-Modul) nutzt den thermoelektrischen Effekt, um Wärmeenergie in elektrische Energie umzuwandeln. TEGs bestehen typischerweise aus mehreren thermoelektrischen Elementen, die elektrisch in Reihe und thermisch parallel geschaltet sind. Ein mehrstufiges TEG-Modul setzt sich aus mehreren übereinander gestapelten Schichten thermoelektrischen Materials zusammen, wobei jede Schicht für einen bestimmten Temperaturbereich optimiert ist.

Darüber hinaus lässt sich der Gesamtwirkungsgrad des TEG durch den Einsatz mehrerer Stufen steigern, die jeweils auf einen bestimmten Temperaturbereich abgestimmt sind. Dadurch kann das TEG Energie aus einem breiteren Spektrum an Wärmequellen nutzen und ist somit vielseitiger und effizienter als einstufige TEGs. Mehrstufige TEG-Module werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, in denenAbwärmenutzungoder die Stromerzeugung aus Temperaturdifferenzen ist erwünscht.

Basierend auf der Brennstoffquelle,Der globale Markt ist in fossile Brennstoffgeneratoren, Solargeneratoren und nuklearbetriebene Generatoren unterteilt.

Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl, Erdgas, Rohöl und Bitumen emittieren hohe Kohlenstoffmengen und werden in vielfältigen Bereichen eingesetzt, von der Stromerzeugung bis zum Transportwesen. Sie dienen auch zur Herstellung zahlreicher Alltagsprodukte wie Farben, Lacke, Polymere, Waschmittel, Kosmetika und Medikamente. Laut IEA deckten fossile Brennstoffe im Jahr 2023 über 60 % der weltweiten Stromerzeugung ab. Der Verbrauch fossiler Brennstoffe wird maßgeblich dadurch angetrieben, dass diese Brennstoffe an einem einzelnen Standort hohe Strommengen erzeugen können.

Basierend auf den Angaben der Endnutzer,Der globale Markt ist in die Bereiche Luft- und Raumfahrt, Transportwesen, Energieerzeugung und Sonstige unterteilt.

Der Markt für thermoelektrische Generatormodule (TEG) im Luft- und Raumfahrtsektor zeichnet sich durch den Einsatz der TEG-Technologie in der Raumfahrt und Luftfahrt aus. TEG-Module bieten eine effiziente Möglichkeit, Abwärme aus Luft- und Raumfahrtsystemen wie Raumfahrzeug-Energiesystemen oder Flugzeugtriebwerken in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln. Dies reduziert den Treibstoffverbrauch, erhöht die Energieeffizienz und verlängert die Missionszeiten. Darüber hinaus unterliegen TEG-Module in der Luft- und Raumfahrtindustrie strengen Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Robustheit und Leistungsfähigkeit unter extremen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen, Vibrationen und Strahlung.

Regionalanalyse

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Nach Regionen ist der Weltmarkt in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Lateinamerika sowie den Nahen Osten und Afrika unterteilt.

Asien-Pazifikist der weltweit größte Marktteilnehmer im Bereich thermoelektrischer Generatoren (TEG) und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum verzeichnen. Die Region Asien-Pazifik bietet aufgrund der rasanten Industrialisierung, Urbanisierung und des zunehmenden Fokus auf saubere Energielösungen lukrative Chancen für Marktteilnehmer. Länder wie China, Japan und Südkorea sind führend bei der Einführung von TEG-Modulen, angetrieben von der Automobil- und Elektronikindustrie. Die Regierungen verschiedener Länder in dieser Region ergreifen Maßnahmen, um die Nutzung von TEG-Modulen zu fördern.ElektrofahrzeugeUm die Ziele für den Kraftstoffverbrauch zu erreichen und die Treibhausgasemissionen künftig zu reduzieren, hat die japanische Regierung beispielsweise im August 2018 eine Strategie für Elektrofahrzeuge erarbeitet, um die Koordination zu verbessern und einen reibungslosen Übergang in der Automobilindustrie zu gewährleisten. Ähnlich startete 2019 in Indien das Projekt FAME II (Faster Adoption and Manufacturing of (Hybrid and) Electric Vehicles). Es wird erwartet, dass Anreize die heimische Produktion von Elektrofahrzeugen in diesen Ländern fördern und damit das Marktwachstum ankurbeln werden.

Darüber hinaus hat die Forschung und Entwicklung zur Entwicklung technologisch fortschrittlicher thermoelektrischer Generatormodule (TEG-Module) zugenommen. So entwickelten Forscher der Universität Osaka im Dezember 2018 ein kostengünstiges, großflächiges, flexibles thermoelektrisches Generatormodul (FlexTEG-Modul) mit hoher mechanischer Belastbarkeit für eine effiziente Stromerzeugung. Das FlexTEG-Modul erreicht eine erhöhte Flexibilität in jeder Richtung durch die Anpassung der Ausrichtung der oberen Elektroden auf beiden Seiten des Moduls und die Verwendung einer hochdichten Halbleiterchip-Bestückung. Dies verbessert die Rückgewinnungseffizienz von Abwärme durch thermoelektrische Umwandlung von einer gekrümmten Wärmequelle und erhöht die mechanische Zuverlässigkeit des Moduls durch die Reduzierung der mechanischen Belastung der Halbleiterchips. All diese Faktoren tragen letztendlich zum Wachstum des Marktes für thermoelektrische Generatormodule (TEG-Module) im asiatisch-pazifischen Raum bei.

NordamerikaEs wird mit einem signifikanten Wachstum gerechnet. Der Trend der Automobilindustrie hin zu Elektro- und Hybridfahrzeugen hat die Verbreitung von TEG-Modulen zur Abwärmenutzung und Verbesserung der Gesamteffizienz von Fahrzeugen vorangetrieben. Mintel prognostiziert einen Anstieg der Verkaufszahlen von Elektro- und Hybridautos um fast 40 % bis Ende 2023, wodurch bis 2028 fünf Milliarden Einheiten erreicht werden könnten. Die hohe Nachfrage nach Hybrid- und Elektrofahrzeugen in dieser Region treibt somit das Marktwachstum an. Darüber hinaus dürften die technologischen Fortschritte verschiedener Forscher weitere Möglichkeiten zur Marktexpansion eröffnen.

Beispielsweise arbeiten Forscher der Penn State University seit April 2023 an der Verbesserung des Wirkungsgrads thermoelektrischer Generatoren, die Temperaturdifferenzen in Elektrizität umwandeln können. Das Team entwickelte ein neuartiges Verfahren zur Herstellung funktional abgestufter Materialien in thermoelektrischen Bauelementen. Dies führte zu einem Wirkungsgrad von 15,2 % in einem einschenkligen Bauelement, das einer Temperaturänderung von 670 Kelvin (ca. 1206 Grad Fahrenheit) ausgesetzt war. Kommerziell erhältliche Geräte weisen einen Wirkungsgrad von 5 % bis 6 % auf.