熱電発電モジュール (TEG) 市場規模と展望、2024年～2032年

## 熱電発電モジュール (TEG) 世界市場調査レポート概要

### 1. 市場概要

熱電発電モジュール (TEG) の世界市場は、2023年に5億6,382万米ドルの規模に達しました。この市場は、2024年から2032年の予測期間において年平均成長率 (CAGR) 10.36%で成長し、2032年には13億6,913万米ドルに達すると推定されています。この顕著な成長は、主に環境問題の高まりを背景としたエネルギー効率が高く持続可能な技術への需要増加、および世界的な産業部門の発展によって牽引されています。これらの要因が、効率的な電力源としての熱電発電モジュール (TEG) の需要を押し上げています。さらに、熱電発電モジュール (TEG) に関する研究開発の活発化が、技術的に高度な発電機の開発につながり、市場拡大の機会を創出しています。

熱電発電モジュール (TEG) 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直接変換するデバイスです。その動作原理は、導電性物質に温度勾配が生じると電圧が発生するゼーベック効果に基づいています。熱電発電モジュール (TEG) は通常、2種類の異なる半導体または金属で作られた熱電対（サーモカップル）がアレイ状に配置された構造をしています。熱電対の一方を加熱し、もう一方を冷却することで、2つの接点間に電位差が生じ、電流が生成される仕組みです。

熱電発電モジュール (TEG) は、そのユニークな特性から多岐にわたる分野で応用されています。具体的な用途としては、産業プロセスにおける廃熱からの電力回収、自動車の排気システムからの熱エネルギー利用、さらには人体から発生する体温やその他の周囲の熱源から電力を収穫するポータブル電子機器などが挙げられます。この技術は、可動部品がないため高い信頼性と低メンテナンス性を誇り、従来の電源が設置困難な遠隔地や過酷な環境（例えば、砂漠地帯の監視システム、宇宙探査機、深海のセンサーなど）での利用に特に適しています。これらの特性は、熱電発電モジュール (TEG) が現代社会の多様なエネルギーニーズに応える上で不可欠なソリューションであることを示しています。

### 2. 市場の牽引要因 (Drivers)

熱電発電モジュール (TEG) 市場の成長を後押しする主な要因は以下の通りです。

**2.1. エネルギー効率と持続可能な技術への需要の増大**
世界中で気候変動緩和への取り組みが強化される中、エネルギー効率が高く持続可能な技術の採用が促進されています。各国政府は温室効果ガス排出量削減にコミットしており、エネルギー効率向上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年までの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あり、世界のエネルギー部門が2050年までにCO2排出量を実質ゼロにするためのロードマップを提供しています。
熱電発電モジュール (TEG) は、この文脈において極めて重要な役割を果たします。具体的には、産業プロセスや自動車などから排出される大量の廃熱を捕捉し、これを電力として有効活用することを可能にします。これにより、化石燃料への依存度を低減し、二酸化炭素排出量を最小限に抑えることができます。政府、産業界、そして消費者は、気候変動の影響を緩和し、持続可能性目標を達成するために、熱電発電モジュール (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、これが熱電発電モジュール (TEG) 市場の成長を強力に推進しています。エネルギー効率の向上は、運用コストの削減にも繋がり、企業にとって経済的インセンティブとしても機能します。

**2.2. 世界的な産業部門の発展と電力需要の増加**
製造業、鉱業、石油・ガス、電気通信といった多様な産業部門において、継続的な事業運営を維持するためには信頼性の高い電力供給が不可欠です。特に、電力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では、安定した電力供給源の確保が課題となります。熱電発電モジュール (TEG) は、これらの分野で発生するプロセス廃熱や機器からの熱を利用して電力を生成できるため、効率的な補完的電力源としての需要が高まっています。
新興市場における産業活動の拡大は、追加の発電能力へのニーズをさらに高めています。産業が拡大し近代化されるにつれて、信頼性が高く、かつ環境負荷の低い電力源の需要が増加すると予想されます。熱電発電モジュール (TEG) は、その堅牢性とメンテナンスの容易さから、過酷な産業環境においても高い信頼性を発揮し、電力供給の安定化に貢献します。これにより、産業部門における市場拡大が加速され、世界市場全体の成長を促進する主要な牽引力となっています。

**2.3. 熱電発電モジュール (TEG) に関する研究開発の進展**
熱電発電モジュール (TEG) の技術は、継続的な研究開発努力によって目覚ましい進歩を遂げています。これにより、より高性能で信頼性が高く、かつ費用対効果に優れた熱電発電モジュール (TEG) が開発され、その適用範囲が拡大しています。初期の熱電発電モジュール (TEG) は効率や耐久性に課題がありましたが、材料科学の進歩、モジュール設計の最適化、製造プロセスの改善により、これらの課題が克服されつつあります。
例えば、新しい熱電材料の発見や既存材料の性能向上、あるいはモジュール内部の熱管理技術の革新などが挙げられます。これらの技術的進歩は、熱電発電モジュール (TEG) が自動車、航空宇宙、産業といった多岐にわたる分野で、より魅力的なソリューションとなることを可能にしています。研究開発は、熱電発電モジュール (TEG) の市場浸透を加速させ、新たな応用分野を開拓するための重要な基盤を築いています。

### 3. 市場の抑制要因 (Restraints)

熱電発電モジュール (TEG) 市場の普及を妨げる主な要因は以下の通りです。

**3.1. 熱電発電モジュール (TEG) の低い発電効率**
熱電発電モジュール (TEG) の市場採用を阻む最も重要な制約の一つは、その発電効率が比較的低いことです。熱電発電モジュール (TEG) 技術は熱勾配を電気に変換しますが、その効率は従来の発電方法（例えば、蒸気タービンや内燃機関など）と比較して依然として劣っています。この効率の制約は主に、熱電材料が熱を電気に効率的に変換する能力に限界があることに起因します。
熱電材料の特性向上やモジュール設計の最適化に向けた継続的な研究開発努力にもかかわらず、熱電発電モジュール (TEG) は一般的に低い効率レベルを示します。これは、単位熱入力あたりの発電量が少ないことを意味し、特に高い出力や厳しい効率基準が求められるアプリケーションにおいては、熱電発電モジュール (TEG) の経済的な実現可能性と競争力を低下させる要因となります。低い効率は、より多くのモジュールやより大きな熱源が必要となり、結果としてシステム全体のコストが増加し、投資回収期間が長くなるという経済的な課題を引き起こします。この効率の改善は、熱電発電モジュール (TEG) 技術がより広範な市場で受け入れられるための最大の技術的課題の一つであり続けています。

### 4. 市場機会 (Opportunities)

熱電発電モジュール (TEG) 市場の成長を促進する機会は以下の通りです。

**4.1. 熱電発電モジュール (TEG) 技術に関する研究開発の継続的な進展**
前述の低い効率という制約を克服するため、熱電発電モジュール (TEG) 技術における研究開発は活発に進められており、これが市場に新たな機会をもたらしています。これらの研究は、効率、信頼性、および費用対効果の向上を目的としており、熱電発電モジュール (TEG) を自動車、航空宇宙、産業など様々な分野にとってより魅力的なものにしています。
具体的な進展事例としては、2022年1月には、米国国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) が、パイプやその他の高温表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、新しい多用途の柔軟な熱電発電機を開発しました。この柔軟性は、多様な形状の熱源からのエネルギー回収を可能にし、応用範囲を大幅に拡大します。
また、2023年10月には、韓国電気技術研究院 (KERI) の研究者たちが、熱電変換効率の新しい測定方法と、高効率の多段式熱電発電モジュール (TEG) 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向上に貢献する可能性を秘めており、ドイツ航空宇宙研究センターからも大きな関心を集めています。多段式設計は、異なる温度範囲で最適に機能する複数の熱電層を組み合わせることで、全体的な効率を向上させます。これらの画期的な研究開発は、熱電発電モジュール (TEG) の性能限界を押し上げ、新たな市場応用を可能にすることで、市場成長のための大きな機会を創出すると期待されています。

**4.2. 地域ごとの市場の潜在力**
地域別に見ると、世界の熱電発電モジュール (TEG) 市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、ラテンアメリカ、中東およびアフリカに二分されます。このうち、アジア太平洋地域は熱電発電モジュール (TEG) の世界市場において最大のシェアを占めており、予測期間中に大幅な拡大が期待されています。

* **アジア太平洋地域:** この地域は、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注目の高まりにより、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。特に中国、日本、韓国といった国々は、自動車産業やエレクトロニクス産業からの需要に牽引され、熱電発電モジュール (TEG) の採用において最前線に立っています。
各国政府は、将来の燃料消費目標達成と温室効果ガス排出量削減のため、電気自動車 (EV) の利用を奨励する措置を講じています。例えば、日本政府は2018年8月に自動車産業のスムーズな移行と協調性向上のため、電気自動車戦略を策定しました。同様に、インドでは2019年に電気自動車 (EV) の普及と製造を加速させるための「FAME II (Faster Adoption and Manufacturing of (Hybrid and) Electric Vehicles)」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は、各国における電気自動車の国内生産を促進し、ひいては熱電発電モジュール (TEG) の市場成長を牽引すると予想されます。熱電発電モジュール (TEG) は、EVやハイブリッド車の排熱回収システムやバッテリー温度管理システムに応用されることで、車両全体のエネルギー効率向上に貢献します。
さらに、アジア太平洋地域では、技術的に高度な熱電発電モジュール (TEG) の設計に向けた研究開発イニシアティブが増加しています。例えば、2018年12月には、大阪大学の研究者たちが、高い機械的耐久性を持ち、高効率で発電可能な費用対効果の高い大規模フレキシブル熱電発電モジュール (FlexTEG) を開発しました。このFlexTEGモジュールは、モジュールの両側にある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、あらゆる単一方向での柔軟性を向上させました。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、半導体チップにかかる機械的ストレスを低減することで、モジュールの機械的信頼性も向上しました。これら全ての要因が、アジア太平洋地域の熱電発電モジュール (TEG) 市場を強力に押し上げています。

* **北米地域:** 北米市場も著しいペースで成長すると予測されています。自動車産業が電気自動車 (EV) およびハイブリッド車へと移行していることが、廃熱回収および車両全体の効率向上を目的とした熱電発電モジュール (TEG) の採用を促進しています。Mintel社の予測によると、電気自動車およびハイブリッド車の販売台数は2023年末までに約40%増加し、2028年には50億台に達する可能性があります。このように、この地域におけるハイブリッド車および電気自動車の高い需要が、熱電発電モジュール (TEG) 市場の成長を牽引しています。
また、このデバイスに関する複数の研究者による技術的進歩も、市場拡大の機会を創出する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たちが、温度差を電気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。彼らのチームは、熱電デバイスにおいて機能傾斜材料を製造する新しい技術を考案しました。これにより、670ケルビン（約1206°F）の温度変化を経験する単一レッグデバイスで15.2%の効率を達成しました。これは、市販されている既存のデバイスが示す5%から6%の効率を大きく上回るものであり、熱電発電モジュール (TEG) の商業的実現可能性を飛躍的に高める可能性を秘めています。

### 5. セグメント分析

熱電発電モジュール (TEG) の世界市場は、タイプ、燃料源、エンドユーザーに基づいて細分化されています。

**5.1. タイプ別分析**
熱電発電モジュール (TEG) の世界市場は、多段式、単段式、およびサーモサイクラーに分類されます。

* **多段式熱電発電モジュール (TEG):** このタイプの熱電発電モジュール (TEG) 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。多段式熱電発電モジュール (TEG) は、複数の熱電素子を電気的に直列、熱的に並列に接続した構造を持つことが一般的です。特に、複数の熱電材料層を積み重ねて構成されており、各層は特定の温度範囲で最適に動作するように最適化されています。
この多段式設計の最大の利点は、複数のステージを組み合わせることで、熱電発電モジュール (TEG) 全体の効率を向上させることができる点です。各ステージが特定の温度範囲に特化しているため、より広いスペクトルの熱源からエネルギーを効率的に回収することが可能となり、単段式熱電発電モジュール (TEG) よりも汎用性と効率性に優れています。多段式熱電発電モジュール (TEG) は、廃熱回収や熱勾配からの発電が求められる様々なアプリケーションで一般的に使用されており、高効率と広範な温度対応が求められる用途で特に価値を発揮します。

* **単段式熱電発電モジュール (TEG):** 詳細な説明は提供されていませんが、一般的に単段式熱電発電モジュール (TEG) は、単一の熱電材料層で構成され、比較的単純な構造を持ちます。多段式に比べて構造が簡素であるため、製造コストが低い可能性がありますが、特定の狭い温度範囲で最も効率よく機能し、広い温度勾配からのエネルギー回収においては多段式に劣る傾向があります。

* **サーモサイクラー:** 熱電発電モジュール (TEG) とは異なる用途で、特定の温度サイクルを精密に制御するために使用されるデバイスです。DNA増幅などのバイオテクノロジー分野で利用されます。本レポートの文脈では、熱電発電モジュール (TEG) の発電機能とは直接関係しない可能性が高いですが、熱電効果を利用する点では共通しています。

**5.2. 燃料源別分析**
熱電発電モジュール (TEG) の世界市場は、化石燃料発電機、太陽熱源発電機、および原子力発電機に分類されます。

* **化石燃料発電機:** 石炭、石油、天然ガス、原油、瀝青といった化石燃料は、高い炭素含有量を有し、発電から輸送に至るまで多様な用途で一般的に使用されています。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。国際エネルギー機関 (IEA) によると、2023年には化石燃料が世界の電力生産の60%以上を占めました。化石燃料の消費が多い主な理由は、これらの燃料が単一の場所で高い電力を出力できることにあります。
熱電発電モジュール (TEG) は、これらの化石燃料を燃焼させるプロセスで発生する大量の廃熱を回収し、電力に変換することで、化石燃料発電機の全体的な効率を向上させ、燃料消費量と排出量を削減する可能性を秘めています。これは、既存の発電インフラの環境負荷を低減し、エネルギー効率を高める上で重要な役割を果たすことができます。

* **太陽熱源発電機:** 詳細な説明は提供されていませんが、太陽熱源発電機は、太陽光を熱として集め、その熱を利用して発電するシステムを指します。熱電発電モジュール (TEG) は、集光型太陽熱発電 (CSP) システムや、太陽熱を利用した他の熱源から直接電力を生成する用途に適用される可能性があります。これにより、太陽エネルギーの利用効率を高め、よりクリーンな発電ソリューションを提供できます。

* **原子力発電機:** 詳細な説明は提供されていませんが、原子力発電機は、核分裂反応によって発生する熱を利用して電力を生成します。熱電発電モジュール (TEG) は、原子力発電所における廃熱回収や、宇宙探査機などで使用される放射性同位体熱電発電機 (RTG: Radioisotope Thermoelectric Generator) において、放射性同位体の崩壊熱を電力に変換するために利用されます。KERIの研究が示唆するように、原子力電池の性能向上にも貢献し、宇宙や遠隔地での長期間にわたる電力供給に不可欠な技術です。

**5.3. エンドユーザー別分析**
熱電発電モジュール (TEG) の世界市場は、航空宇宙、輸送、発電、その他に二分されます。

* **航空宇宙セクター:** 航空宇宙分野における熱電発電モジュール (TEG) 市場は、宇宙探査および航空における熱電発電モジュール (TEG) 技術の利用によって特徴づけられます。熱電発電モジュール (TEG) は、宇宙船の電源システムや航空機のエンジンといった航空宇宙システムから発生する廃熱を、利用可能な電気エネルギーに変換する実現可能な手段を提供します。この能力は、燃料消費量を削減し、全体的なエネルギー効率を向上させ、ミッション期間を延長することに寄与します。
航空宇宙産業で使用される熱電発電モジュール (TEG) は、高温、振動、放射線被ばくといった過酷な環境下での信頼性、堅牢性、および性能に関して厳しい仕様要件を満たす必要があります。例えば、深宇宙探査機では、太陽光が届かない場所での長期間の電力供給のために、放射性同位体熱電発電機 (RTG) が不可欠であり、これは熱電発電モジュール (TEG) 技術の究極的な応用例の一つです。また、航空機エンジンからの排熱を電力に変換することで、航空機の補助電力システム (APU) の負荷を軽減し、燃費を改善する研究も進められています。

* **輸送セクター:** 輸送分野は、自動車、鉄道、船舶など広範なアプリケーションを含みます。特に自動車産業では、電気自動車 (EV) やハイブリッド車の普及に伴い、排気熱やバッテリーからの廃熱を回収し、車両の電装品に供給することで燃費向上や航続距離延長に貢献する熱電発電モジュール (TEG) の需要が高まっています。これは、従来のガソリン車やディーゼル車の排気システムからの廃熱回収にも適用され、全体的なエネルギー効率を改善します。

* **発電セクター:** 発電セクターは、産業プロセスからの廃熱、地熱、バイオマス燃焼など、様々な熱源からの電力生成を指します。熱電発電モジュール (TEG) は、これらの比較的低温の熱源からも電力を効率的に回収できるため、小規模分散型発電や、これまで利用されていなかったエネルギー源の活用に貢献します。これにより、エネルギーの無駄を削減し、持続可能な電力供給に寄与します。

* **その他:** このカテゴリには、ウェアラブルデバイス、センサーネットワーク、軍事用途、医療機器など、上記以外の多様なアプリケーションが含まれます。例えば、体温を利用してスマートウォッチや医療用センサーに電力を供給する、あるいは遠隔地の監視システムに熱電発電モジュール (TEG) を組み込むことで、バッテリー交換の手間を省き、運用コストを削減するといった応用が考えられます。

これらの詳細な分析は、熱電発電モジュール (TEG) 市場が持つ多様な側面と、将来の成長に向けた潜在的な方向性を示しています。

Report Coverage & Structure

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  • ラテンアメリカ市場分析
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    • メキシコ
    • アルゼンチン
    • チリ
    • コロンビア
    • その他のラテンアメリカ
  • 競合状況
    • 熱電発電モジュール (TEG) 市場のプレーヤー別シェア
    • M&A契約と提携分析
  • 市場プレーヤー評価
    • Analog Technologies Inc.,
      • 概要
      • 事業情報
      • 収益
      • 平均販売価格
      • SWOT分析
      • 最近の動向
    • TEGPRO Thermoelectric Generator Company
    • TECTEG MFR, EVERREDtronics
    • ヤマハ株式会社
    • II-VI Incorporated.
    • Ferrotec (USA) Corporation
    • RMT Ltd
    • Alphabet Energy Inc.
    • Custom Thermoelectric LLC.
  • 調査方法
    • 調査データ
      • 二次データ
      • 主要な二次情報源
      • 二次情報源からの主要データ
    • 一次データ
      • 一次情報源からの主要データ
      • 一次情報の内訳
    • 二次および一次調査
      • 主要な業界インサイト
    • 市場規模推定
      • ボトムアップアプローチ
      • トップダウンアプローチ
      • 市場予測
    • 調査の前提
      • 前提
    • 制限事項
    • リスク評価
  • 付録
    • 議論ガイド
    • カスタマイズオプション
    • 関連レポート
  • 免責事項