エレクトロニクス業界が新たな代替エネルギー源の課題にどのように取り組んでいるか。
世界中のエネルギー市場が混乱する中、長年にわたり比較的ホットな話題であった代替エネルギーが突然脚光を浴びている。世界的な地政学的状況により多くの国の化石燃料市場が不安定化しており、エネルギー企業と消費者はともに、持続可能性、価格設定、供給に関する課題を解決するソリューションを模索しています。この記事では、代替エネルギーの状況を検討し、エネルギー市場の変化を推進するメガトレンドのいくつかについて説明し、代替エネルギー源を探り、半導体市場の企業が代替エネルギーソリューションの需要を満たす技術をどのように開発しているかについて説明します。
なぜ代替エネルギーなのか?なぜ今なのか?
代替エネルギーは、化石燃料から脱却したいという願望に大きく根ざしています。この推進力は主に、従来の化石燃料源による気候への影響によって推進されています。世界中で異常気象が激化するにつれ、代替エネルギーは化石燃料の生産と燃焼による被害を相殺するのに役立つ可能性のある（そして確かに部分的な）解決策として考えられています。
電気自動車やデータセンターなど、大容量かつ高使用量の電気製品の広範な成長と相まって、これらの要求の厳しい製品に燃料を供給するための追加の代替エネルギー源を見つけるプレッシャーが高まっています。
代替エネルギーとは何ですか? 一般的な代替エネルギー源は何ですか?
「代替エネルギー」という用語自体は曖昧に思えるかもしれませんが、その定義は非常に簡潔です。代替エネルギーとは、天然資源を枯渇させたり環境に害を与えたりしないエネルギー源のことです。さらに単純化して、代替エネルギーとは化石燃料を使用しないエネルギー源であると述べる人もいます。原子力エネルギーが代替エネルギー源として適格かどうかについても意見の相違がある。この記事の目的上、希少核物質の採掘と使用が必要となるため、そうではないと示唆します。
では、一般的な代替エネルギー源は何でしょうか?今日最も多く利用されているのは、大量のエネルギーを生み出す3つの自然の力、つまり風、太陽、そして海です。風力、太陽光、水力発電の生産は、特に消費者市場において大幅な成長を遂げています。国際エネルギー機関によると、 風力 2021年には17%増加し、前年比45%増の成長となりました。同時に、 水力発電 電力も著しい成長を遂げており、2030年までに17%も成長すると予想されています。湖や貯水池に貯めた水をタービンを通して放出し、電気を生み出す従来の水力発電は最も一般的なタイプの水力発電ですが、潮力発電も代替エネルギー源として注目を集めています。この代替エネルギー源は、海の自然な満ち引きや自然に発生する海流によって生み出されるエネルギーを利用することで、世界の化石燃料への依存を相殺する上で大きな可能性を秘めています。
バイオエネルギーは、もう一つの注目の代替エネルギー源です。バイオエネルギー技術は、本質的には、農作物廃棄物、森林残渣、都市木材廃棄物、食品廃棄物などのバイオ廃棄物をエネルギー源として利用することを可能にします。この種の材料は、自動車やトラックの燃料、バイオ製品の製造、さらには発電源としても使用できます。米国エネルギー省の調査によると、2040年までに米国は人間と家畜の食糧需要を満たしながら、毎年 10億乾燥トン もの非食用バイオマス資源を生産できる可能性があるという。
代替エネルギーと半導体産業
代替エネルギーの課題の1つは、生産されるエネルギーの量が従来のエネルギー源ほど即時的ではなく、強力でもないことです。簡単に言えば、電力の品質は常に安定しているわけではありません。しかし、半導体業界の進歩により、新世代の代替エネルギー源と生産能力が実現され、これらの代替エネルギーソリューションへの扉が開かれています。
代替エネルギーの主要な技術推進要因の1つは、電力製品における高バンドギャップ半導体材料、具体的には シリコンカーバイド (SiC) の使用です。半導体材料として、SiCは、損失を最小限に抑えながら信頼性の高いクリーンな電力を維持しながら、高電圧および高周波のエネルギー負荷を管理できる独自の能力を備えています。そのため、SiCは、生成された電力を保持し、デバイス間で電力を確実に伝送するために、代替エネルギー システムに急速に導入されるようになりました。一例として、 Wolfspeedの C3M0015065K MOSFET があります。このディスクリートSiC MOSFETはオン状態抵抗とスイッチング損失が非常に低いため、エネルギー貯蔵システムに最適です。
窒化ガリウム (GaN) などの他の ワイドバンドギャップ材料も、代替エネルギー用途での使用が普及しつつあります。Infineon、 Littelfuse、 Microchip、 Nexperia などのメーカーはいずれも、電源ポートフォリオを拡大し、ワイドバンドギャップ半導体に多額の投資を行っています。
チャンスはまだ残っている
世界的な動向が絶えず変化し、電気自動車の新時代が急速に到来する中、新たな代替エネルギー源の機会は無限にあります。半導体の進歩とワイドバンドギャップ材料の普及により、エレクトロニクス業界は今後の課題に対応するために進化し続けるでしょう。
