根据 美国能源部的一份报告，工业能源投入中有20%至50%以废热形式浪费，而这些热量本可转化为电力。这是否是一种巨大的资源，国家和行业都能加以利用，从而为可再生能源创新增添一项支柱？还是说，这仍只是白日梦？
十多年来，我一直从产业界和学术界两方面关注废热回收创新；在我看来，2014年是这一重要且仍处于萌芽阶段的领域的转折之年。
2014年12月，世界经济论坛发布了 《2015年全球能源架构绩效指数报告》（EAPI），该报告对各国能源系统当前的表现进行基准评估，并探讨表现最出色的国家如何管理“能源三角”（能源安全、能源可负担性和环境可持续性），以及如何通过能源多样化实现平衡。持续推进政策对于帮助各国实现能源多样化至关重要，对能源创新的承诺同样如此。
与国家能源系统类似，能源密集型行业——包括石油和天然气、采矿、材料制造（如钢铁、玻璃、水泥）和汽车行业——也力求在各自业务中平衡“能源三角”，并定期探寻降低燃料消耗、运营成本和碳排放的方法。随着能源密集型行业寻求能源创新以实现能源组合多样化，废热回收在2014年成为一项切实可行的解决方案。
在解决废热问题的各种方案中，热电材料提供了一个简单而有说服力的平台，可将浪费的热量转化为电力。
热电技术的历史可追溯至1821年，长期以来一直能够提供简单、可靠的发电方式，但由于成本高昂，公众认知度和采用率一直不高。过去十年间，纳米技术的进步催生了热电材料快速发展的新时代。我在美国能源部从事研发工作时，亲眼见证了这一点。我也清楚地看到，成本有望大幅下降，而热电技术为客户带来了独特的价值主张：它属于固态技术，因此非常简单。如今，视具体应用而定，投资回报期为一至五年；市场上已有的热电式废热回收解决方案，正开始被能源消耗最高的行业采用。
例如，热电发电机可以安装在柴油或天然气发电机组的排气口上——石油天然气和采矿作业中有数以万计的这类机组作为离网电站，为偏远地区供电——并将排出的废热直接转化为电力。如今，一台安装在柴油发电机组上的热电发电机，每台1,000 kWe发电机组最多可产生25 kWe电力，每台机组每年可节省52,500升柴油；未来几年，这一发电量很可能达到100 kWe。当这项技术扩展至典型石油、天然气或采矿环境中的数百或数千台设备时，热电式废热回收可显著降低燃料消耗、运营成本和碳排放。
在材料制造这一能源密集型业务中，数十万座熔炉每年消耗数千万亿英热单位（BTU）的能源，并排放数十亿公吨二氧化碳。将热电式废热回收模块纳入工业熔炉设计，有机会捕获相当一部分废热，并将能效提高10%至50%（美国能源部报告）。
弗若斯特沙利文最近的一份报告 《工业废热管理创新》 还预测，热电发电机将成为“未来最受追捧的废热回收技术”。
至于汽车行业，根据 劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的数据，交通运输行业是美国最大的单一能源消费部门，所消耗能源中整整75%被浪费。这在发展中国家也正迅速成为一个问题。汽车和卡车使用的能源约有三分之二以热量形式浪费。将小型热电式废热回收模块安装在汽车或卡车的排气管上，可以捕获废热、将其转化为电力，并提高车辆燃油效率。燃油效率只是热电式废热回收在汽车行业所能解决的一部分问题；这项技术还有巨大潜力，可为联网汽车提供动力。根据一份麦肯锡季刊报告，未来的联网汽车将“越来越不像金属盒子，而更像集成多种技术的生产力数据中心”。报告还指出，“如今的高端汽车平均所含代码量约为波音787的七倍。”满足联网汽车的能源需求将继续依赖早期阶段的创新，而热电式废热回收模块是可行的解决方案。
无论是石油钻井平台或偏远采矿厂中的发电机、钢铁厂中的熔炉，还是汽车的排气管，废热都无处不在。要维持“能源三角”的平衡，并不存在万能灵方；但在2014年，热电式废热回收证明了自己是任何能源多样化战略中都具有价值的一环。
本文由 Medium合作发布。发布本文并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Matthew L. Scullin博士是Alphabet Energy创始人兼首席执行官。Alphabet Energy是全球废热回收热电技术领域的领先企业，也是2014年世界经济论坛技术先锋。
图片：2014年4月29日，阿肯色州，一名技术人员正在作业于一条电线。路透社/Carlo Allegri