电子工业如何迎接新替代能源的挑战？
随着全球能源市场的动荡，替代能源这一多年来相对热门的话题突然被推到了聚光灯下。随着全球地缘政治局势动摇许多国家/地区的化石燃料市场的稳定性，能源公司和消费者都在寻找解决方案，以解决可持续性、定价和供应方面的挑战。在本文中，我们将着眼于替代能源领域，讨论推动能源市场变革的一些大趋势，探索替代能源，并讨论半导体市场中的企业如何开发技术来满足替代能源解决方案的需求。
为什么选择替代能源？为什么是现在？
替代能源在很大程度上源于摆脱化石燃料的愿望。这种动力主要来自传统化石燃料来源对气候的影响。随着全球极端天气变得越来越严重，替代能源被视为一种潜在的（当然也是部分的）解决方案，以帮助抵消化石燃料生产和燃烧造成的损害。
再加上高容量和高使用率电气产品（如电动汽车和数据中心）的广泛增长，寻找额外的替代能源来帮助为这些高要求产品提供燃料的压力越来越大。
什么是替代能源，常见的替代能源有哪些？
“替代能源”这一术语本身可能看起来模棱两可，但其定义非常简洁。替代能源就是任何不会耗尽自然资源也不对环境造成危害的能源。有些人甚至会进一步简化，认为替代能源是不使用化石燃料的任何能源。对于核能是否有资格作为替代能源，也存在一些分歧。就本文而言，我们认为核能不是，因为它需要开采和使用稀有核材料。
那么，什么是常见的替代能源呢？如今最常用的能源来自三种产生大量能量的自然力量：风能、太阳和海洋。风力发电、太阳能和水力发电量出现大幅增长，尤其是在消费市场。根据国际能源署的数据，2021 年，风力发电的发电量增长了 17%，比上一年高出 45%。与此同时，水力发电也在显著增长，预计到 2030 年将增长 17%。传统水力发电是最常见的水力发电类型，利用湖泊和水库中储存的水，通过涡轮机流出来发电。潮汐能作为一种替代能源也越来越受到关注。通过利用海洋的自然涨落以及自然发生的洋流所产生的能量，这种替代能源具有巨大的潜力，有助于抵消世界对化石燃料的依赖。
生物能源是另一种新兴的替代能源。生物能源技术基本上使生物废料（如来自农作物废物、森林残留物、城市木材废物和食物废物），作为一种能源得以利用。这种类型的材料可以用于为汽车和卡车提供燃料，制造生物产品，甚至作为发电的来源。美国能源部的一项研究表明，到 2040 年，美国每年可生产多达 10 亿干吨的非食品生物质资源，同时仍能满足人类和牲畜的食物需求。
替代能源和半导体工业
替代能源面临的挑战之一是，产生的能量不像传统能源那样瞬时产生且能量强大。简单来说，电能质量并不总是保持稳定。然而，半导体工业的进步正在催生新一代替代能源和生产能力，为这些替代能源解决方案打开了大门。
替代能源的关键技术驱动因素之一是在电力产品中使用高带隙半导体材料，特别是碳化硅 (SiC)。作为一种半导体材料，SiC 能够具有独特的能力来管理高压和高频能量负载，同时以最小的损耗保持可靠的清洁电力。因此，SiC 迅速在替代能源系统中占据一席之地，以帮助保持所产生的电力，并在设备之间可靠地传输电力。例如，Wolfspeed 的 C3M0015065K MOSFET。这种分立式 SiC MOSFET 具有极低的导通电阻和开关损耗，使其成为储能系统中的明星。
其他宽带隙材料，如氮化镓 (GaN)，也已广泛用于替代能源应用。Infineon、Littelfuse、Microchip 和 Nexperia 等制造商都扩展了他们的电源产品组合，并在宽带隙半导体方面进行了大量投资。
机会依然存在
随着全球波动的不断变化和电动汽车新时代的迅速到来，新替代能源的机会依然无限存在。随着半导体的进步和宽带隙材料的普及，电子行业将继续发展以应对这些即将到来的挑战。
