Батареи отопления металлические
Металлические батареи (радиаторы) отопления — какие лучше?
Роскошь отказа от установки традиционно наполняемых горячей водой металлических батарей для отопления дома могут позволить себе разве что жители жарких стран.
Системы отопления помещений, в которых в качестве циркулирующего теплоносителя используется подогреваемая электричеством, газом, твердым топливом, солнечной энергией вода, представляются наиболее надежным, эффективным, экономичным, безопасным и долговечным решением, рассчитанным на длительное использование в течение года или вовсе круглогодичное применение.
Центральными элементами подобной системы выступают металлические радиаторы отопления как лучший вариант, обладающий требуемыми теплотехническими и эксплуатационными характеристиками:
- прочностью;
- долговечностью;
- устойчивостью к высоким температурам и коррозионному разрушению;
- хорошей теплопроводностью для того, чтобы эффективно отдавать тепло от теплоносителя в помещение.
Использование металлических батарей для отопления помещений различных по площади и назначению возможно на любых объектах, подключенных к центральному отоплению или автономно обслуживающихся. Современный ассортимент вариантов по типу, габаритам и оформлению необычайно широк и позволяет превратить радиаторы если не в полноценное украшение интерьера, то гармонично вписать их в дизайн, не нарушив гармонию стиля помещения.
Классификация радиаторов из металла по форме
Постоянная отопительная система в домах и на объектах нежилого назначения может комплектоваться различными типами батарей по их форме. В настоящее время отечественные и зарубежные производители предлагают радиаторы следующих востребованных типов:
Секционные
Наиболее давний вариант, который к тому же считается одним из универсальных и бюджетных, хотя уровень цена на металлические радиаторы отопления подобного типа может колебаться в широком диапазоне — все зависит от материала, сложности монтажа конструкции, а также эстетичности внешнего вида.
Несомненными преимуществами данного типа радиаторов, как правило, выступают высокий КПД, возможность использования для сушки вещей, выдерживание скачков давления в системе и длительность срока службы.
Трубчатые
Представляют собой разновидность секционных батарей в современной интерпретации, однако выбор вариантов настолько широк, что трубчатые батареи вынесены в отдельную группу. Достоинствами данного типа являются стойкость к перепадам температуры, стабильность при высоком давлении в системе, нетребовательность в уходе, интересное оформление и доступная цена.
Панельные
Представители данной группы радиаторов имеют вид панели, как правило, с прорезями в верхней части для выхода нагретого воздуха. Среди плюсов конструкции можно отметить высокую теплоотдачу и эффективную конвекцию, возможность контроля и регулирования режима работы. Нейтральность и неброскость внешнего вида также можно отнести к преимуществам, так как такие обогреватели можно вписать в любой интерьер даже не закрывая их декоративными панелями.
Пластинчатые
Компактные отопители незатейливой конструкции, состоящей из центральной трубы с приваренными к ней металлическими пластинами для теплоотдачи и формирования направленных теплых воздушных потоков. Их также можно отнести к представителям доступной ценовой политики. Однако они отличаются непрезентабельным внешним видом и низкой практичностью.
Классификация металлических батарей по материалу изготовления и сфера применения
Технические характеристики металлических радиаторов отопления, а также обусловленными этим нюансы их использования зависят не только от формы исполнения, но и в значительной степени определяются свойствами конкретного материала.
Современный рынок предлагает варианты, как проверенные десятилетиями, так и представляющиеся относительными новинками, однако успешно зарекомендовавшие себя в конкретной сфере использования:
- чугун;
- сталь;
- медь;
- алюминий;
- биметалл (внутри сталь, снаружи алюминий).
Чугунные радиаторы
Металлические радиаторы отопления, отлитые из чугуна, являются классикой жанра. На протяжении долгих десятилетий именно такие батареи устанавливались в жилых домах и на объектах хозяйственно-бытового назначения. Однако они не утрачивают своих позиций и поныне. Отличающиеся колоссальной долговечностью, некоторые варианты, установленные 50 лет назад, до сих пор выполняют свою функцию.
Чугунные батареи — лучшее решение, когда необходимо подчеркнуть ретро-стиль интерьера. Кроме того, к заказу доступны варианты, украшенные фигурными элементами, или радиаторы современной лаконичной формы. Кроме того, помимо моделей, традиционно подвешиваемых стену, предлагаются варианты с ножками, позволяющими установить батарею на пол в случаях, когда конструкция стен не позволяет им выдерживать существенные нагрузки (не позволяет толщина и т.д.).
К положительным сторонам чугуна и батарей отопления из него относятся:
- стойкость к температурам теплоносителя до +140 °С и давлению в системе до 15 атмосфер, что делает их хорошим выбором для подключения к центральным системам отопления, не отличающимся высокой стабильностью;
- способность сохранять тепло — чугунные батареи медленно нагреваются и прогревают помещение, однако и долго остывают.
К недостаткам можно отнести инертность, затрудняющую регулирование температуры нагрева и теплоотдачи, громоздкость и большой вес, необходимость регулярной (раз в 1-3 года) промывки с целью удаления накапливающихся отложений и окислов, повышенные затраты энергии на нагрев достаточно большого объема теплоносителя для заполнения и прогрева чугунных батарей (это обязательно необходимо учитывать при выборе радиаторов для автономного отопления в квартире или частном доме).
Стальные радиаторы
Радиаторы из стали — еще один универсальный вариант отопителей для дома, административного, хозяйственно-бытового, торгового и любого другого объекта. Так же, как чугунные, стальные модели отличаются высокими эксплуатационными характеристиками и доступной ценой.
Широкое разнообразие позволяет выбрать модель с оптимальными видом и свойствами под конкретные нужды. Радиаторы из стали могут быть панельного типа, секционными, трубчатыми и пластинчатыми, также их отличает нейтральность или привлекательность внешнего вида, что позволяет им вписываться в любые интерьеры, не привлекая к себе внимания или выступая одновременно практичным и декоративным элементом в дизайне.
Высокая теплопроводность стали обеспечивает высокий КПД стальным батареям (особенно трубчатого и панельного типа) за счет увеличенной поверхности теплоотдачи. Также к достоинствам можно отнести простоту регулирования температуры нагрева, сохранение стабильности свойств и параметров при температуре теплоносителя в системе до +110 °С и давлении до 13 атмосфер. Этого вполне достаточно для эффективной и безопасной работы как в автономных системах, так и в системах централизованного теплоснабжения. Однако для автономного отопления стальные батареи подходят лучше:
- они подвержены коррозии, а потому полный слив из системы теплоносителя и длительное завоздушивание будут сказываться разрушительным образом, сокращая срок эксплуатации;
- вода в системе должна быть высокого качества — без мусора, без солей. Иначе необходимы дополнительные фильтры или ежегодный демонтаж и промывка батарей.
Медные радиаторы
Ответом на вопрос, какие лучше купить металлические радиаторы отопления, чтобы они отличались необычным видом, высокой надежностью и эффективностью, могут стать радиаторы, изготовленные из меди.
Теплопроводность меди в 6 раз превышает аналогичный показатель у стали и в 2 раза у алюминия. Это позволяет сделать батареи более компактными без потери эффективности, а также способствует экономичности работы системы отопления, что особенно важно для автономных вариантов.
Однако несмотря на отличные теплотехнические и эксплуатационные свойства меди (не корродирует, не чувствительна к химическим примесям, рабочие параметры среды составляют до + 150 °С и 50 атмосфер), у медных радиаторов есть и недостатки: высокая стоимость, которая не всем по карману, а также капризность в плане выбора сопутствующих элементов системы отопления (в идеале все должно быть медным или латунным, или хотя бы не содержать алюминия). Также медные батареи представлены только гладкими змеевиками и моделями пластинчатого типа.
Алюминиевые радиаторы
Алюминий — легкий металл с высокой теплопроводностью, что и обуславливает высокие теплотехнические характеристики и популярность отопительных батарей из алюминия:
- разнообразие форм, размеров и даже вариантов декора;
- небольшая масса способствует простоте монтажных работ;
- быстрый нагрев и прогрев помещения;
- простота регулировки и контроля;
- доступность — возможность купить алюминиевые батареи отопления по выгодной цене.
Однако наряду с плюсами, имеются и минусы в виде быстрого остывания, низкой прочности и устойчивости к гидроударам, засоряемости с необходимостью регулярной промывки, несовместимости с медными элементами. Из-за этого их использование в системах центрального теплоснабжения затруднено, зато для автономного отопления алюминиевые радиаторы подходят, особенно для обогрева загородных домов, не предназначенных для постоянного проживания.
Биметаллические радиаторы
Тандем стали (внутренние емкости) и алюминия (наружный корпус) обеспечивает этим современным батареям высокую надежность и эффективность, что сказывается и на стоимости биметаллических радиаторов отопления в сторону увеличения. Однако это самый прогрессивный и универсальный вариант, который отличают:
- экономичность — сравнительно небольшие объемы теплоносителя;
- высокий КПД;
- стойкость к высоким давлениям до 50 атмосфер;
- привлекательность внешнего вида, широкий выбор дизайнов и вариантов конструкции;
- невысокий вес;
- удобство регулировки;
- долговечность (до 20 лет без проблем).
Если необходимы качественные металлические батареи отопления, покупка биметаллического варианта станет выгодной инвестицией в комфорт и безопасность как в случае автономного теплоснабжения, так и для работы в централизованных системах.
Однако если это алюминий или биметалл от компании Lammin, то в радиаторах премиального (Lammin Premiun) и даже экономичного (Lammin Eco) класса гарантировано воплощены последние финские технологии теплоэнергоэффективности и высокой надежности, доступные вам на самых выгодных условиях.
Металлические батареи для отопления дома
Металлические батареи отопления кроме своих функциональных данных, играют немалую эстетическую роль для интерьера комнат. Еще совсем недавно их формы и характеристики не отличались особым разнообразием. Самыми популярными из них, благодаря своим техническим характеристикам, были радиаторы, изготовленные из чугуна.
Металлическая батарея отопления в синем дизайне
На сегодняшний день выбор батарей более разнообразен, и позволяет остановиться на том варианте, который идеально подойдет по всем параметрам. Чтобы знать, как они выглядят и какими недостатками и достоинствами обладают, нужно рассмотреть подробнее некоторые из них.
Содержание
- Батареи из чугуна
- Алюминиевые батареи
- Стальные радиаторы
- Биметаллические батареи
- Установка алюминиевых или биметаллических радиаторов своими руками — видео
Батареи из чугуна
Недаром такие радиаторы с давних пор выбирались жителями квартир и домов чаще других, и считались классикой в отопительных системах. Они достаточно долго прогреваются, но также долго и сохраняют тепло, обогревая большую площадь. Чугунные радиаторы подходят для установки в любых помещениях.
Чугун хорошо воспринимает нагрев теплоносителя до высоких температур – даже 130—140 градусов. Мощность нагрева каждой секции доходит до 78—155 Вт, а давление, которое они выдерживают, составляет 9—15 атмосфер. Чугун не подвержен влиянию коррозии и окислительным процессам, поэтому имеет долгий срок службы. Радиаторы будут обогревать дом не менее 45—50 лет. В этом положительном качестве чугуну нет равных среди всех используемых металлов для радиаторов.
К минусам этих элементов можно отнести в большинстве случаев неэстетичный вид, большой вес и неудобство приведения их в порядок, например, покраски или просто удаления с их внутренних ребер пыли. Чугунные батареи в основном имеют шероховатую поверхность, что способствует скоплению нежелательных грязных отложений. Однако современные чугунные радиаторы поступают в продажу уже в покрашенном в различные цвета виде, они имеют более качественную гладкую поверхность, поэтому от ряда внешних недостатков удалось избавиться.
Еще одним отрицательным их свойством всегда считался неприглядный дизайн чугунных элементов. Они всегда выпускались одного типа и чаще всего совсем не гармонировали с обстановкой интерьера, поэтому их старались закрыть декоративными экранами. При этом комната выигрывала в эстетичности вида, но теряла часть тепла, исходящего от радиаторов.
Другим неудобством старых радиаторов из чугуна было то, что их обязательно нужно было подвешивать на кронштейны, вбитые в стену.
Устанавливая их на бетонные стены, нужно было приложить достаточно много усилий, чтобы пробурить нужные отверстия, а затем надежно закрепить в них крюки-кронштейны.
Сейчас производятся батареи, которые имеют специальные ножки. Достаточно расположить их в нужном месте и подключить к общей системе отопления. Это намного упрощает их монтаж и помогает сохранить в целости стены.
Чугунные батареи сегодня выпускают в разных видах и конфигурациях. Они имеют уже готовые разнообразные цветовые тона, что позволяет выбрать те из них, которые оптимально подойдут для определенного оформления комнаты.
Современные чугунные батареи
Этот вариант батарей больше подойдет для современного интерьера, дополнит и, возможно, даже украсит его своим внешним видом. Эти радиаторы не имеют ножек, поэтому придется аккуратно устраивать их на стене.
В мотивах старины
Такие батареи могут подойти под разные стили дизайна и станут его неотъемлемым элементом. Они оснащены ножками, поэтому всю систему можно устанавливать после полного завершения ремонта, так как стены для их подвешивания сверлить не придется. Они красиво оформлены под старинное литье, и имеют особую ностальгическую прелесть.
Чугунные батареи тоже могут стать украшением помещения
Нельзя не представить и такие варианты радиаторов, которые сравнимы с произведением искусства по внешнему оформлению. Элегантная форма украсит любое помещение и станет одним из элементов дизайна. Разнообразная цветовая гамма позволяет подобрать их к оттенкам стен, напольному покрытию и мебели.
Недостатком чугунных радиаторов можно считать:
- Чувствительность к изменению давления в системе и гидроударам. Если батареи устанавливают в системе автономного отопления, то эта проблема им не грозит.
- Использование некачественного теплоносителя приводит к снижению давления в системе, и в этом случае ей требуется периодическая промывка, которая должна производиться раз в 2—3 года.
- Эти батареи почти невозможно отрегулировать на нужную температуру, так как чугун инертен по теплоотдаче — нагревается медленно и долго остывает.
- Емкости чугунных радиаторов требуют для заполнения большого количества теплоносителя, поэтому он будет дольше нагреваться, а значит, потребует дополнительных затрат и большего количества энергии.
Несмотря на появления элементов отопительной системы нового поколения, изготовленных из других новых материалов, чугунные батареи не потеряли свою популярность и актуальность и сегодня.
Алюминиевые батареи
В последнее время стали популярны алюминиевые радиаторы, которые тоже могут иметь разные формы и расцветки.
Легкие алюминиевые батареи отопления
У них — целый «букет» преимуществ перед радиаторами из других металлов:
- Высокая теплоотдача элементов и быстрое прогревание помещений.
- Наличие специальных регулирующих устройств, которые позволяют выставлять нужную температуру в зависимости от потребности обогрева комнаты.
- У таких радиаторов незначительная масса, что облегчает их монтаж.
- Они подходят для строений с автономной системой отопления, так как в ней не бывает резких перепадов давления или гидроударов.
К недостаткам таких батарей можно отнести следующие моменты:
- Почти все модели этого вида радиаторов не отличаются механической прочностью. Их не рекомендуют устанавливать в зданиях с центральным отоплением — при сильных скачках давления тонкий корпус их сегментов может быть деыормирован.
- Если в системе в качестве теплоносителя используется обычная вода, для радиаторов требуется промывка водой под давлением с периодичностью не менее раза в год. Для этого батарея демонтируется, обслуживается и устанавливается обратно в систему. Поэтому радиаторы лучше монтировать на пластиковые трубы с разъемными соединениями («американками»).
- Нужно знать и такой нюанс, как совместимость металлов — на алюминиевые радиаторы нельзя устанавливать медные детали. Такое соседство может разрушать стенки сегментов.
Разнообразие форм позволяют выбрать подходящие радиаторы для оформления комнат. Они подойдут для различных интерьеров по форме и цвету.
Неброские и компактные — лекго вписываются в любой интерьер
Например, такой радиатор серебристого цвета не будет бросаться в глаза и легко разместиться на любой стене, а не только под подоконником. Его компактность и аккуратность хорошо впишет его в обстановку, и он не будет нарушать общую гармонию интерьера.
Батареи легко поддаются деорированию
Другой тип радиаторов, панели которых имеют широкие плоскости и на них легко можно нанести красивые рисунки. Возможно и приобретение моделей уже с нанесенным декорированием — они также представлены в товарном ассортименте.
Радиаторы такой формы хорошо подойдут для детских комнат, так как у них нет выступающих жестких ребер, и малыш, упав, меньше рискует пораниться.
Габариты и расцветки — на любой вкус
Следующий вариант алюминиевых радиаторов больше подойдет для интерьеров в стиле минимализма или ретро, так как они имеют более грубую форму. Удобство им придают ножки, на которые их можно установить, не прибегая к закреплению к стене. Эти радиаторы имеют большую жесткость и меньше подвержены механическим повреждениям. Смело можно сказать, что они хорошо впишутся в современные стили и дополнят их, но о т них трудно требовать, чтобы они стали украшением интерьера.
Стальные радиаторы
Разнообразие стальных радиаторов
Стальные радиаторы могут быть сильно отличаться друг от друга по габаритам, а также иметь самые разные конфигурации. По конструкции их можно разделить на три вида:
- панельные;
- секционные;
- трубчатые.
- Панельные радиаторы, благодаря своим положительным характеристикам, завоевывают все более широкую популярность . Они высоко эффективны и доступны по цене. Такие батареи рассчитаны на нагревания теплоносителя до 100—110 градусов и давление 7—9 атмосфер.
Панельные стальные радиаторы
Если они устанавливаются в домах с центральным отоплением, стоит при входе теплоносителя в систему квартиры установить специальные фильтры для воды — грязь, попадающая вместе с теплоносителем, может оседать на внутренних поверхностях панелей.
Радиатор состоит из емкости, изготовленной из двух листов металла, которая заполняется теплоносителем. Для большей теплообменной площади некоторые модели снабжают гофрированным слоем, что повышает КПД. Также батарея может состоять из нескольких гофрированных слоев и ровных панелей.
Стальные радиаторы трубчатой конструкции
- Трубчатые стальные радиаторы имеют необычный элегантный вид. В продаже есть навесные и устанавливаемые на ножки блоки, некоторые из них имеют сверху панель, имитирующую подоконник. Трубчатые виды рассчитаны на давление максимум 13—15 атмосфер — это очень высокий показатель. Площадь теплообмена достаточно велика, что позволяет быстро нагреть комнату.
Секционные радиаторы могут иметь довольно необычную конфигурацию
- И еще один вид стальных батарей — секционные. Как можно понять из названия, они состоят из секций и могут иметь прямую или изогнутую конфигурацию. Секции имеют разъемные соединения между собой, и это является уязвимым местом этих батарей — они выдерживают давление не более 6 атм. Лучше использовать их для автономного отопления, и нежелательно подвергать нестабильным нагрузкам центрального.
Стальные радиаторы оснащены регуляторами температуры теплоносителя, и управлять ею можно отдельно для каждой комнаты. Сталь быстро нагревается и остывает, поэтому теплоноситель в них должен циркулировать постоянно.
К недостаткам этих батарей можно отнести подверженность стали коррозии, и этот фактор лишний раз говорит в пользу того, что они прослужат долгий срок только в автономной системе, без попадания в теплоноситель воздушных масс. Заполнив систему теплоносителем, не стоит сливать его на долгое время полностью, иначе коррозионные процессы активизируются.
Биметаллические батареи
Самые современные биметаллические радиаторы
Биметаллические радиаторы считаются самыми надежными и эффективными. Их изготавливают из двух разных металлов. Внутренние емкости сделаны из стали, а наружный корпус — из алюминия, он и придает радиаторам элегантность и аккуратность. Сверху сегменты покрыты эмалевой краской.
Стальная емкость надежна и выдерживает высокое давление — до 35—50 атмосфер. Алюминиевый кожух хорошо отдает в помещение тепло, так как алюминий обладает высокой теплоотдачей. Этот вид достаточно долговечен, так как имеет необычную для других видов комбинированную конструкцию.
Плюсом биометрических батарей можно назвать использование небольшого количества теплоносителя — из этого следует, что и нагрев будет происходить гораздо быстрее, и почувствуется ощутимая экономия средств на отоплении помещений.
Такие радиаторы — самый приемлемый и современный вариант на сегодняшний день, как по качеству, так и по дизайну. Но, есть у них и недостаток — высокая цена. Стоит продукция достаточно дорого, но и гарантию на нее дают порядка 20 лет беспроблемной работы.
Внешне биметаллические батареи походят на алюминиевые экземпляры — бросив на них взгляд, невозможно их отличить друг от друга. Но по техническим параметрам биметаллические намного превосходят свои алюминиевые аналоги.
Установка алюминиевых или биметаллических радиаторов своими руками — видео
Итак, если перед вами встал вопрос выбора радиаторов отопления, стоит взвесить все за и против каждого из представленных видов. Стоит учесть следующие факторы:
- в какую систему они будут установлены — автономного или центрального отопления;
- долговечность продукции;
- технические и эксплуатационные характеристики;
- надежность;
- финансовые возможности.
Тщательно продумав и сделав выбор, все же, отправляясь за ними в магазин, возьмите с собой знающего специалиста. Он поможет оценить качество и сорт продукции.
Новая концепция недорогих аккумуляторов | MIT News
По мере того, как мир строит все более крупные установки ветряных и солнечных энергосистем, быстро растет потребность в экономичных крупномасштабных резервных системах для обеспечения энергией, когда солнце садится и воздух спокоен. Сегодняшние литий-ионные батареи все еще слишком дороги для большинства таких приложений, а другие варианты, такие как гидронасосы, требуют особой топографии, которая не всегда доступна.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новый тип батарей, полностью изготовленных из доступных и недорогих материалов, которые могут помочь заполнить этот пробел.
Новая архитектура батареи, в которой в качестве двух электродных материалов используются алюминий и сера, а между ними находится электролит из расплавленной соли, сегодня описана в журнале Nature в статье профессора Массачусетского технологического института Дональда Садовея вместе с 15 другими в MIT и в Китае, Канаде, Кентукки и Теннесси.
«Я хотел изобрести что-то, что было бы лучше, намного лучше, чем литий-ионные батареи для небольших стационарных аккумуляторов и, в конечном счете, для использования в автомобилях», — объясняет Садоуэй, почетный профессор материалов Джона Ф. Эллиотта. Химия.
Литий-ионные батареи не только дороги, но и содержат легковоспламеняющийся электролит, что делает их менее подходящими для транспортировки. Итак, Садоуэй начал изучать периодическую таблицу в поисках дешевых, распространенных на Земле металлов, которые могли бы заменить литий. По его словам, коммерчески доминирующий металл, железо, не обладает нужными электрохимическими свойствами для эффективной батареи. Но вторым по распространенности металлом на рынке — и фактически самым распространенным металлом на Земле — является алюминий. «Итак, я сказал, хорошо, давайте просто сделаем это форзацем. Это будет алюминий, — говорит он.
Затем нужно было решить, с чем соединить алюминий для другого электрода и какой тип электролита поместить между ними для переноса ионов туда и обратно во время зарядки и разрядки. Самым дешевым из всех неметаллов является сера, поэтому она стала вторым электродным материалом. Что касается электролита, «мы не собирались использовать летучие легковоспламеняющиеся органические жидкости», которые иногда приводили к опасным пожарам в автомобилях и других областях применения литий-ионных аккумуляторов, говорит Садоуэй. Они попробовали некоторые полимеры, но в итоге остановились на множестве расплавленных солей с относительно низкой температурой плавления — близкой к температуре кипения воды, в отличие от почти 1000 градусов по Фаренгейту для многих солей. «Как только вы достигаете температуры, близкой к температуре тела, становится практичным» производить батареи, не требующие специальной изоляции и антикоррозионных мер, — говорит он.
Три ингредиента, которые у них получились, дешевы и легкодоступны — алюминий, ничем не отличающийся от фольги в супермаркете; сера, которая часто является отходом таких процессов, как переработка нефти; и широкодоступные соли. «Ингредиенты дешевые, а вещь безопасная — она не может гореть», — говорит Садоуэй.
В своих экспериментах команда показала, что аккумуляторные элементы могут выдерживать сотни циклов при исключительно высокой скорости зарядки, при этом прогнозируемая стоимость одного элемента составляет примерно одну шестую стоимости сопоставимых литий-ионных элементов. Они показали, что скорость зарядки сильно зависит от рабочей температуры: при 110 градусах Цельсия (230 градусов по Фаренгейту) скорость зарядки в 25 раз выше, чем при 25 градусах Цельсия (77 градусов по Фаренгейту).
Удивительно, но расплавленная соль, выбранная командой в качестве электролита просто из-за ее низкой температуры плавления, оказалась случайным преимуществом. Одной из самых больших проблем с надежностью батареи является образование дендритов, которые представляют собой узкие металлические шипы, которые накапливаются на одном электроде и в конечном итоге перерастают в контакт с другим электродом, вызывая короткое замыкание и снижая эффективность. Но эта конкретная соль, оказывается, очень хорошо предотвращает эту неисправность.
Выбранная ими хлороалюминатная соль «по существу избавила от этих неконтролируемых дендритов, а также обеспечила очень быструю зарядку», — говорит Садоуэй. «Мы проводили эксперименты с очень высокой скоростью зарядки, заряжаясь менее чем за минуту, и никогда не теряли элементы из-за короткого замыкания дендритов».
«Это забавно», — говорит он, потому что все внимание было сосредоточено на поиске соли с самой низкой температурой плавления, но катенированные хлоралюминаты, которые они получили, оказались устойчивыми к проблеме короткого замыкания. «Если бы мы начали с попытки предотвратить укорочение дендритов, я не уверен, что знал бы, как этого добиться», — говорит Садоуэй. «Думаю, это была счастливая случайность для нас».
Более того, аккумулятору не требуется внешний источник тепла для поддержания рабочей температуры. Тепло естественно вырабатывается электрохимическим путем при зарядке и разрядке батареи. «Когда вы заряжаете, вы выделяете тепло, и это предотвращает замерзание соли. И затем, когда вы разряжаетесь, он также выделяет тепло», — говорит Садоуэй. Например, в типичной установке, используемой для выравнивания нагрузки на объекте солнечной энергетики, «вы будете хранить электроэнергию, когда светит солнце, а затем получать электроэнергию после наступления темноты, и вы будете делать это каждый день. И этого заряда-холостого хода-разряда-холостого хода достаточно, чтобы вырабатывать достаточно тепла, чтобы поддерживать температуру.
Эта новая формула батареи, по его словам, была бы идеальной для установок, размер которых необходим для питания одного дома или малого и среднего бизнеса, производя порядка нескольких десятков киловатт-часов емкости.
Для более крупных установок мощностью от десятков до сотен мегаватт-часов могут оказаться более эффективными другие технологии, в том числе жидкометаллические батареи, разработанные Садовеем и его учениками несколько лет назад и ставшие основой для дочерней компании под названием Ambri, которая надеется поставить свою первую продукцию в течение следующего года. За это изобретение Садовей недавно был удостоен награды European Inventor Award этого года.
Меньшие размеры алюминиево-серных батарей также сделают их практичными для использования, например, в зарядных станциях для электромобилей, говорит Садоуэй. Он указывает, что, когда электромобили станут настолько распространены на дорогах, что несколько автомобилей будут заряжаться одновременно, как это происходит сегодня с бензиновыми топливными насосами, «если вы попытаетесь сделать это с батареями и захотите быстрой зарядки, сила тока настолько высока, что у нас нет такой силы тока в линии, которая питает объект». Таким образом, наличие такой аккумуляторной системы для хранения энергии, а затем ее быстрого высвобождения, когда это необходимо, может устранить необходимость в установке новых дорогих линий электропередач для обслуживания этих зарядных устройств.
Новая технология уже является основой для новой дочерней компании под названием Avanti, которая лицензировала патенты на систему, соучредителями которой являются Садоуэй и Луис Ортис '96 ScD '00, который также был соучредителем Амбри. «Первая задача для компании — продемонстрировать, что она работает в масштабе», — говорит Садоуэй, а затем подвергнуть ее серии стресс-тестов, включая сотни циклов зарядки.
Будет ли батарея на основе серы создавать неприятный запах, характерный для некоторых форм серы? Ни единого шанса, говорит Садоуэй. «Запах тухлых яиц в газе, сероводород. Это элементарная сера, и она будет заключена внутри клеток». Если бы вы попытались открыть литий-ионный аккумулятор на своей кухне, говорит он (и, пожалуйста, не пытайтесь делать это дома!), «влага в воздухе отреагировала бы, и вы начали бы производить всевозможные неприятные запахи». также газы. Это закономерные вопросы, но аккумулятор герметичный, это не открытый сосуд. Так что я бы не беспокоился об этом».
В состав исследовательской группы входили представители Пекинского университета, Юньнаньского университета и Уханьского технологического университета в Китае; Университет Луисвилля в Кентукки; Университет Ватерлоо в Канаде; Аргоннская национальная лаборатория в Иллинойсе; и Массачусетский технологический институт. Работа была поддержана MIT Energy Initiative, Центром технологических инноваций MIT Deshpande и ENN Group.
Поделиться этой новостной статьей:
Бумага
Бумага: «Быстрозарядные алюминиево-халькогеновые аккумуляторы, устойчивые к короткому замыканию дендритов»
Упоминания в прессе
The Boston Globe
Почетный профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали более безопасный и экономичный аккумулятор для хранения возобновляемой энергии, сообщает Дэвид Абель для The Boston Globe . Батарея «этически получена, дешева, эффективна и не может загореться», — говорит Садоуэй.
Полная статья в The Boston Globe →
Наука
Исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новую экономичную конструкцию батареи, основанную на ионах алюминия, сообщает Роберт Ф. Сервис для Наука . «Эта батарея может стать хитом, — пишет Сервис, — потому что алюминий дешев; по сравнению с литиевыми батареями стоимость материалов для этих батарей будет на 85% ниже».
Полная история через Science →
Forbes
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали батарею, в которой используются алюминий и сера, два недорогих и распространенных материала, сообщают Алекс Кнапп и Алан Онсман для Forbes . «Батарейки можно использовать для самых разных целей», — пишут Кнапп и Онсман.
Полная история через Forbes →
The Daily Beast
Исследователи Массачусетского технологического института создали новую батарею, используя недорогие и многочисленные материалы для хранения и обеспечения энергии, сообщает Тони Хо Тран для The Daily Beast . «Авторы исследования считают, что батарею можно использовать для поддержки существующих экологически чистых энергетических систем, таких как солнечная или ветровая энергия, в периоды, когда солнце не светит или воздух неподвижен», — пишет Тран.
Полная история через The Daily Beast →
New Scientist
Профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали батарею, которая может заряжаться до полной емкости менее чем за одну минуту, хранить энергию с такой же плотностью, что и литий-ионные батареи, и не подвержена возгоранию, сообщает Алекс. Уилкинс для New Scientist . «Хотя батарея работает при сравнительно высокой температуре 110°C (230°F), — пишет Уилкинс, — она устойчива к огню, поскольку в качестве электролита в ней используется неорганическая соль, которая не горит, материал, позволяющий заряжать течь внутри батареи». Садоуэй объясняет, что «это совершенно новая химия батареи».0003
Полная история через New Scientist →
Ссылки по теме
- Видео: Beyond the New Frontier: Climate Change Innovation
- Дональд Садоуэй
- Sadoway Group
- Факультет материаловедения и инженерии 2 2 10 Школа инженерии : Амбри Ваш браузер не поддерживает видео тег. Ваш браузер не поддерживает видео тег. Продукт
Ambri представляет собой готовую к установке контейнерную систему постоянного тока с полками для ячеек, управлением температурным режимом, защищенным от атмосферных воздействий внешним корпусом и системой управления батареями (BMS) для приложений, требующих высокой энергоемкости, частых циклов, длительного срока службы и высокая эффективность.
Ячейки собираются на лотках и соединяются внутри теплового кожуха для формирования системы масштаба МВтч, которая затем отдельно подключается к сети с помощью стандартных промышленных двунаправленных инверторов постоянного и переменного тока. Система изолирована и «самонагревается» при работе, не требуя внешнего нагрева/охлаждения для поддержания рабочей температуры батарей. Несколько систем, размещенных вместе на площадке, подключаются параллельно, что обеспечивает неограниченную масштабируемость вверх для крупномасштабных проектов.
Мощность: 1000 кВтч, 250 кВт
КПД постоянного тока: более 80% в широком диапазоне вариантов использования
Время отклика: <500 миллисекунд
Напряжение: 550—1150 В
Занимаемая площадь: 10-футовый транспортный контейнерКаждая ячейка Амбри состоит из прочного корпуса из нержавеющей стали, положительно поляризованного корпуса и отрицательного вывода, выступающего из центра крышки.
При транспортировке клетки доставляются при температуре окружающей среды и неактивны; они имеют нулевое напряжение на ячейке и не могут пропускать ток, что обеспечивает значительные преимущества в плане безопасности при сборке и транспортировке.
После доставки на место нагреватели в системе доводят ячейки до рабочей температуры, что активирует их и позволяет им начать накапливать или возвращать электроэнергию.
Несмотря на то, что ожидается, что система будет постоянно поддерживать рабочую температуру в течение всего срока службы системы, элементы рассчитаны на десятки тепловых циклов от комнатной температуры до 500 °C без влияния на производительность элемента.
Элементы также очень устойчивы к перезарядке или чрезмерному разряду и не подвержены тепловому выходу из строя, разложению электролита или выделению электролита, каждый из которых может привести к значительным нарушениям безопасности с другими химическими элементами элементов,
Батарейная платформа Ambri
Революционная технология
Батарея из жидкого металла состоит из анода из жидкого кальциевого сплава, расплавленного солевого электролита и катода из твердых частиц сурьмы, что позволяет использовать недорогие материалы и малое количество стадий в процесс сборки клеток.
Активные материалы в ячейках Амбри обратимо сплавляются и разлагаются при зарядке и разрядке. Электролит термодинамически стабилен по отношению к электродам, что позволяет избежать нежелательных побочных реакций, таких как пленкообразование, которое может ухудшить характеристики других химических элементов. Кроме того, отрицательный электрод полностью расходуется при разрядке, а затем восстанавливается в каждом цикле, что обеспечивает повторяемость процесса без эффекта памяти.
Благодаря этим уникальным рабочим характеристикам технология жидкометаллических аккумуляторов Ambri позволяет избежать обычных механизмов деградации, которые вызывают снижение емкости в других химических веществах.
Высокотемпературная химия
При комнатной температуре ячейка Амбри является непроводящей, а ее активными материалами являются твердые металлы и твердый электролит. При нагреве до температуры 500˚C аккумуляторные системы на основе Амбри работают с максимальным уровнем производительности независимо от внешней температуры и не требуют энергоемкого кондиционирования воздуха.
Системы на основе амбри генерируют собственное тепло во время работы, что устраняет необходимость во вспомогательном питании для контроля температуры. Эти системы любят эксплуатироваться — полный цикл зарядки/разрядки не реже одного раза в два дня будет поддерживать рабочую температуру системы, а более высокие рабочие циклы не увеличат деградацию.
Нулевое обслуживание
Коммерческие системы Ambri будут упакованы в контейнеры на 550–1150 В постоянного тока с мощностью до 1 МВтч. Эти контейнеры будут собраны на заводе и доставлены на площадку полностью заполненными и опечатанными. Каждый из этих контейнеров не будет содержать заменяемых или обслуживаемых компонентов. Это исключает обслуживание на месте и означает, что контейнер становится модульным и заменяемым компонентом системы. Для проектов с 10 или более контейнерами, подключенными параллельно на стороне ЦОД АСУ ТП, надежность системы повышается за счет резервирования N+1 на уровне контейнера.
Самая дешевая система накопления энергии
В элементах Ambri используются общедоступные электродные материалы, стоимость которых составляет 1/3 стоимости литий-ионных элементов NMC.
Производство элементов Ambri намного проще и требует от 1/3 до 1/2 капитальных затрат на МВтч производства, чем литий-ионных. Кроме того, системы на базе Ambri не имеют систем охлаждения, пожаротушения или модульного и стоечного BMS-оборудования, как того требуют ионно-литиевые системы. По этим причинам аккумуляторные системы на основе Ambri с длительным сроком службы составляют лишь небольшую часть стоимости литий-ионных по сравнению с 20-летними восьмичасовыми системами.
Прогнозируется, что литий-ионные батареи упадут в цене с текущего уровня до менее чем 100 долларов США за кВтч в середине или конце 2020-х годов. Даже по сравнению с этой низкой будущей ценой на литий-ионные аккумуляторы в $100/кВтч, эти системы накопления энергии будут значительно дороже, чем аккумуляторные системы на основе Ambri.
Не литий-ионный
Недавние события
Пожар на 20-мегаваттном аккумуляторном заводе в Великобритании в Ливерпуле
Актуальная проблема: индустрия хранения энергии борется с возгоранием аккумуляторов
Взрыв батареи в Аризоне меняет общепринятые представления о безопасности
Южная Корея определяет 4 основных причины пожаров ESS
Отсутствие риска возгорания
Системы хранения энергии Ambri удовлетворят глобальную потребность в хранении энергии с помощью эффективного и безопасного система.