熱電発電機（TEG）モジュール市場 サイズと展望 2024-2032

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市場ダイナミクス

世界の熱電発電機（TEG）モジュール市場の牽引要因：

エネルギー効率の高い持続可能な技術の導入

気候変動緩和における世界的なトレンドは、エネルギー効率の高い持続可能な技術の導入を促進することで市場を牽引しています。各国が温室効果ガス排出量の削減に取り組む中、エネルギー効率とクリーンエネルギー源への注目が高まっています。例えば、「2050年ネットゼロ排出シナリオ（NZEシナリオ）」は、多くの国が採用しているガイドラインです。これは、2050年までに世界のエネルギー部門がCO2排出量ネットゼロを達成するためのロードマップを示しています。

さらに、TEGモジュールは、廃熱の回収と利用を可能にすることで化石燃料への依存を減らし、二酸化炭素排出量を最小限に抑えるという点で、この文脈において重要な役割を果たしています。政府、産業界、そして消費者は、気候変動の影響を緩和し、持続可能性の目標を達成するために、TEG技術のような再生可能エネルギーソリューションへの投資の重要性をますます認識しており、TEGモジュール市場の成長を促進しています。

成長する産業用途

様々な産業分野で、信頼性の高い電源に対する需要が高まっています。製造業、鉱業、石油・ガス、通信などの産業は、操業を維持するために継続的な電力供給に依存しています。化石燃料発電モジュールは、特に送電網へのアクセスが限られている孤立地域やオフグリッド地域において、電力を供給する信頼できる手段です。さらに、新興市場における産業活動の拡大は、補助的な発電能力の必要性を高めています。産業の拡大と近代化に伴い、化石燃料発電モジュールの需要は増加し、産業部門の市場拡大を支えると予想されています。これにより、世界市場の成長が促進されるでしょう。

世界の熱電発電機（TEG）モジュール市場の制約：

低い効率

熱電発電機（TEG）モジュールの低い効率は、市場への導入を著しく阻害しています。TEG技術は熱を電気に変換しますが、その効率は従来の発電方法に比べて依然として低いままです。この効率は主に、熱電材料が熱を効率的に電気に変換する能力に限界があることによって制約されています。

材料特性とモジュール設計を改善するための継続的な研究開発にもかかわらず、TEGモジュールは一般的に効率が低く、単位熱入力あたりの発電量が減少します。この非効率性により、TEGは経済的に実現可能で競争力も低く、特に高出力や厳しい効率基準が求められる用途ではその傾向が顕著です。

世界の熱電発電機（teg）モジュール市場の機会：

研究開発の進展

継続的な研究開発の取り組みにより、TEGモジュール技術は進歩し、効率、信頼性、費用対効果が向上しています。これらの進歩により、TEGモジュールは自動車、航空宇宙、産業分野など、様々な用途においてより魅力的なものとなっています。例えば、2022年1月、国立再生可能エネルギー研究所は、パイプなどの高温面に巻き付けることで廃熱を効率的に電力に変換できる、画期的な汎用熱電発電機を開発しました。

同様に、2023年10月には、韓国電気技術研究院（KERI）のSuDong Park博士、Byungki Ryu博士、Jaywan Chung博士が、熱電効率を測定する新しい方法と、高効率な多段熱電発電機モジュールを開発しました。この発見は、宇宙探査機に不可欠な原子力電池の性能を向上させる可能性を秘めており、ドイツ航空宇宙研究所の関心を集めています。このような進歩は、市場の成長機会を生み出すことが期待されています。

セグメント分析

世界の熱電発電機（TEG）モジュール市場は、タイプ、燃料源、およびエンドユーザーによって二分されています。

タイプに基づいて、世界の市場は多段式、単段式、およびサーモサイクラーに分類されます。

多段式熱電発電機（TEG）モジュールは、熱電効果を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように設計されています。TEGは通常、電気的に直列に接続され、熱的に並列に接続された複数の熱電素子で構成されています。多段式TEGモジュールは、熱電材料を複数層積み重ねたもので構成され、各層は特定の温度範囲内で動作するように最適化されています。

さらに、特定の温度範囲に合わせて調整された複数のステージを使用することで、TEGの全体的な効率を高めることができます。これにより、TEGはより幅広い熱源からのエネルギーを活用でき、単段式TEGよりも汎用性と効率性が向上します。多段TEGモジュールは、廃熱回収や熱差発電が求められる様々な用途で広く利用されています。

燃料源に基づいて、世界市場は化石燃料発電機、太陽光発電機、原子力発電機に分類されます。

石炭、石油、天然ガス、原油、ビチューメンなどの化石燃料は、炭素含有量が高く、発電から輸送まで、様々な用途で広く使用されています。また、塗料、コーティング剤、ポリマー、洗剤、化粧品、医薬品など、様々な一般的な製品の製造にも利用されています。 IEAによると、2023年には世界の電力生産量の60%以上を化石燃料が占めました。さらに、化石燃料の消費は、これらの燃料が単一の場所で高い電力出力を生み出せるという事実によって大きく推進されています。

エンドユーザーに基づいて、世界市場は航空宇宙、輸送、発電、その他に分かれています。

熱電発電機（TEG）モジュール市場における航空宇宙セクターは、宇宙探査と航空におけるTEG技術の活用によって特徴付けられます。TEGモジュールは、宇宙船の電力システムや航空機エンジンなどの航空宇宙システムからの廃熱を利用可能な電気エネルギーに変換する実用的な方法を提供します。この能力により、燃料消費量が削減され、全体的なエネルギー効率が向上し、ミッション時間が延長されます。さらに、航空宇宙産業で使用されるTEGモジュールは、高温、振動、放射線被曝などの過酷な環境における信頼性、堅牢性、性能に関する厳格な仕様が求められます。

地域分析

アジア太平洋地域が世界市場を席巻

地域別に見ると、世界市場は北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、ラテンアメリカ、中東・アフリカに分かれています。

アジア太平洋地域は、世界の熱電発電機（TEG）モジュール市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。アジア太平洋地域は、急速な工業化、都市化、そしてクリーンエネルギーソリューションへの関心の高まりにより、市場プレーヤーにとって魅力的な機会を提供しています。中国、日本、韓国などの国々は、自動車産業やエレクトロニクス産業の牽引により、TEGモジュールの導入において最前線に立っています。この地域の各国政府は、将来の燃費目標の達成と温室効果ガス排出量の削減を目指し、電気自動車の普及を促進するための措置を講じています。例えば、日本政府は2018年8月に電気自動車戦略を策定し、自動車産業における円滑な移行と連携強化を目指しました。同様に、2019年にはインドで「FAME II」（ハイブリッド車と電気自動車の早期導入・製造促進プロジェクト）が開始されました。これらのインセンティブによって、これらの国々における電気自動車の国産化が促進され、ひいては市場の成長が促進されると期待されています。

さらに、技術的に高度な熱電発電モジュール（TEGモジュール）を設計するための研究開発活動も活発化しています。例えば、2018年12月には、大阪大学の研究者らが、高い機械的耐久性を備え、高効率で発電できる、費用対効果の高い大型フレキシブル熱電発電モジュール（FlexTEGモジュール）を開発しました。FlexTEGモジュールは、モジュールの両側の上部電極の向きを変え、高密度の半導体チップパッキングを採用することで、任意の方向への柔軟性を向上させています。これにより、湾曲した熱源からの熱電変換による廃熱回収効率が向上し、半導体チップへの機械的ストレスが軽減されることでモジュールの機械的信頼性が向上しました。結果として、これらすべての要因がアジア太平洋地域の熱電発電機（TEG）モジュール市場を押し上げています。

北米は大幅な成長が見込まれています。自動車業界の電気自動車およびハイブリッド車への移行は、廃熱回収と車両全体の効率向上のためのTEGモジュールの採用を促進しています。ミンテルは、2023年末までに電気自動車とハイブリッド車の販売台数が約40%増加し、2028年までに50億台に達すると予測しています。このように、この地域におけるハイブリッド車と電気自動車への高い需要が市場の成長を牽引しています。さらに、複数の研究者によるこのデバイスの技術的進歩は、市場拡大の機会を生み出すと期待されています。

例えば、2023年4月には、ペンシルベニア州立大学の研究者が、温度差を電力に変換できる熱電発電機の効率向上に取り組んでいます。研究チームは、熱電デバイスにおいて機能傾斜材料を製造するための新たな技術を考案しました。これにより、670ケルビン（華氏約1206度）の温度変化を経験した単脚デバイスにおいて、15.2%の効率を達成しました。現在市販されているデバイスの効率は5%から6%です。

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熱電発電機（TEG）モジュール市場のトップ競合他社

1. Analog Technologies Inc.,
2. TEGPRO Thermoelectric Generator Company
3. TECTEG MFR, EVERREDtronics
4. Yamaha Corporation
5. II-VI Incorporated.
6. Ferrotec (USA) Corporation
7. RMT Ltd
8. Alphabet Energy Inc.
9. Custom Thermoelectric LLC.

最近の開発状況

• 2023年7月 - ペンシルベニア州立大学の研究者らは、次世代の高出力デバイスの冷却能力と効率を向上させる熱電冷却器を開発しました。このデバイスは、ハーフホイスラー合金と独自のアニール法を用いることで、冷却電力密度とキャリア移動度を向上させています。
• 2023年11月 - 韓国電気技術研究院（KERI）エネルギー変換材料研究センターのHyekyoung Choi博士とMin Ju Yun博士の研究チームは、熱電発電機の柔軟性と効率を世界最高水準にまで高める技術を開発しました。これは、自然界には存在しない「機械メタマテリアル」を利用することで実現しました。