A Powerwall da Glubux (2016)

• A Glubux construiu uma Powerwall DIY acoplando packs de lítio com células 18650 recuperadas de baterias de notebook ao seu sistema existente de painéis solares e baterias de chumbo-ácido
• O ponto de partida era um sistema de geração própria composto por painéis solares de 1,4 kW, bateria de empilhadeira de 24 V 460 Ah, Victron MPPT 100/50, conversor buck de 24 V→12 V e inversor Victron de 3 KVA
• A partir de cerca de 650 baterias de notebook, selecionou células para montar packs de 100 Ah cada, tentando equilibrá-los com barramentos de fio de cobre de 1,5 mm e fiação de mesmo comprimento
• O plano era testar primeiro com 7 packs e, se não houvesse problemas, expandir para packs maiores de 160 células, células de pelo menos 1500 mAh e 250 Ah
• Em uma semana de uso, a eficiência de carga e a sustentação da carga pareciam melhores do que nas baterias de chumbo-ácido, mas na 6ª noite alguns packs caíram para perto de 2 V, revelando problemas de casamento de capacidade e balanceamento

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Sistema elétrico existente e plano de adicionar packs de lítio

• A Glubux já produzia diretamente parte da eletricidade de que precisava
  • Instalou painéis solares de 1,4 kW no telhado
  • O armazenamento existente era uma antiga bateria de empilhadeira de 24 V 460 Ah
  • Usava um controlador de carga Victron MPPT 100/50, um conversor redutor de tensão Victron 24 V→12 V e um inversor Victron de 3 KVA
• Havia um plano de construir um galpão (shed) para colocar as baterias, o controlador de carga e o inversor
• Alguns meses antes, começou a coletar baterias de notebook e, na época, já havia conseguido cerca de 650 para iniciar a triagem e a montagem dos packs

Método de projeto dos packs de 100 Ah

• A capacidade-alvo por pack era 100 Ah
  • A capacidade era ajustada variando a quantidade de células
  • A intenção era permitir adicionar ou remover células se necessário
• Nos barramentos, usou o máximo possível de fio de cobre, por ser fácil de obter e de soldar
• O projeto escolhido mantinha igual o comprimento do barramento conectado a cada célula
• A bitola do fio de cobre era 1,5 mm
  • Um usuário perguntou se um cabo de 2,5 mm não seria exagerado, já que suportaria 16~25 A
  • A Glubux respondeu que seriam necessários testes reais, mas que preferia algo mais grosso a algo fino demais
  • Outro usuário calculou a resistência do fio de cobre mais longo em 0,0022789 Ω, ou 2,2789 mΩ, e considerou que a resistência interna das células seria maior do que isso

Testes das células e confiabilidade das medições

• A Glubux testava as células com descarregadores separados
• Quando perguntada se havia comparado a mesma célula diretamente em vários descarregadores, respondeu que havia feito uma verificação indireta testando pares de células recém-separadas em vários carregadores
  • Em alguns casos, a diferença de capacidade ficou na faixa de alguns mAh
  • Julgou que os descarregadores não eram perfeitos, mas eram suficientemente precisos

Escala inicial de fabricação e plano de expansão

• Em uma atualização posterior, 6 packs já estavam prontos, e o 7º pack também ficaria pronto em breve
• O pack de 100 Ah foi projetado para ter no máximo 80 células
  • As células de menor capacidade usadas ficavam na faixa de 1200~1300 mAh
  • A base de cálculo era 1250 mAh × 80 células = 100 Ah
• A ideia era montar primeiro 7 packs e testá-los; se tudo estivesse bem, expandir para packs maiores
  • A próxima etapa seria de 160 células
  • A capacidade mínima das células seria 1500 mAh
  • A capacidade-alvo seria 250 Ah
• A instalação inicialmente foi imaginada em prateleiras dentro de um galpão de jardim, com a possibilidade de uma prateleira por string, mas isso ainda não estava definido na época

Resultado de 1 semana usando energia de lítio

• Depois de usar os packs de lítio por 1 semana, a Glubux considerou que gostava mais da resposta das células do que da bateria de chumbo-ácido
• A eficiência de carga parecia melhor, e dava a impressão de não haver desperdício na fase de absorção
• Mesmo sob carga, a tensão caía lentamente e de forma previsível, sustentando bem a carga
• Ainda não havia tentado cargas grandes; a maior carga tinha sido um aspirador de pó de pouco mais de 1200 W
  • Nessa carga, não houve nenhum sinal de aquecimento
  • Depois, pretendia puxar mais potência e verificar com uma câmera térmica, mas antes precisava de sol para recarregar com energia solar

Desequilíbrio dos packs revelado na descarga noturna

• Testou a manutenção de carga deixando todos os equipamentos conectados durante a noite
  • A carga incluía 2 geladeiras, o inversor e trabalhos de processamento de células 18650
• Nas primeiras 5 noites não houve problema, e de manhã restavam cerca de 20% de energia
• Na 6ª noite, a tensão caiu bastante
  • 4 packs ainda estavam em 3,30 V
  • O pack seguinte estava em 3 V
  • O próximo estava um pouco acima de 2 V
  • O último estava um pouco abaixo de 2 V
• A Glubux separou todos os packs e recarregou os packs mais baixos até 3 V antes de tentar identificar a causa
• A maior queda de tensão ocorreu no pack com menos células
  • Para chegar a 100 Ah, um pack foi montado como 80 × 1250 mAh, enquanto o pack menos cheio foi montado como 51 × 1950 mAh
  • Esse cálculo simples se baseava na capacidade medida a uma taxa de descarga de 1C
  • Ao descarregar em C-rate mais baixo, a capacidade aumenta, e a Glubux estimou que esse aumento poderia ser maior no pack de 80 células do que no de 51 células
• Depois, adicionou células a alguns packs, e disse que esse trabalho foi muito fácil
• Decidiu rebalancear os packs e acompanhar os resultados

Fenômenos observados no balanceamento

• Quando o balanceamento foi feito inicialmente em 3,8 V, os packs ficaram bem alinhados
• Ao se aproximar de 4 V, perto da carga completa, e ao cair para a região de 3,3 V, uma pequena deriva apareceu
• Por outro lado, ao voltar para perto de 3,8 V, o balanceamento ficava novamente perfeito
• Esse fenômeno trouxe duas pistas
  • Era um sinal antecipado dos packs fracos e, de fato, os packs que na época mostraram deriva depois caíram para cerca de 2 V
  • Mesmo que os packs sejam um pouco desiguais, o balanceamento pode não se degradar muito enquanto eles não atingirem as faixas de tensão do topo ou do fundo

[GN⁺]

Comentários no Hacker News

• Reorganizar e ajustar células para acertar a eficiência do pack é um projeto de hobby bacana, mas no fim mostra bem a eficiência das cadeias de suprimento modernas.
  Se você tiver habilidade de eletricista profissional, até dá para gastar centenas de horas montando um sistema de bateria residencial, mas ele pode ser menos confiável do que algo que você simplesmente compra por US$ 20 mil.

  • Acho que a pior característica desse projeto são as centenas de horas de fabricação.
    É legal e divertido, mas toma tempo demais pesquisar, aprender as técnicas, conseguir as ferramentas e construir.
    Dito isso, embora eu concorde com a direção geral do preço de US$ 20 mil, ele está bem distante da realidade e é alto demais.
    Uma célula 18650 decente tem cerca de 12 Wh de capacidade e, supondo que a bateria do texto tenha 1.200 células, isso dá cerca de 14,4 kWh.
    Dá para comprar por cerca de US$ 500 um conjunto com caixa de bateria de aço para 16 células LiFePo, BMS moderno, comunicação Bluetooth e cabeada, tela touch, disjuntor e terminais; e células LiFePo de alta qualidade na faixa de 300 Ah, como as EVE MB31, saem por bem menos de US$ 100 cada.
    Então dá para obter, por menos de cerca de US$ 2.000, os componentes para montar uma bateria LiFePo na faixa de 15 kWh totalmente funcional.
    A montagem leva algumas horas, não semanas; usa células novas em vez de usadas; é mais segura que células de íons de lítio; ocupa menos espaço; e é mais fácil de expandir.
  • Para alguém capaz de fazer DIY, uma bateria residencial de backup de US$ 20 mil provavelmente teria uma escala muito maior do que a construída aqui.
    No segmento barato, em 2016 o preço era de cerca de US$ 340 por kWh, então 20 kWh ficariam em torno de US$ 6.800.
    Em 2025, a US$ 100 por kWh, isso dá US$ 2.000.
    Se vale a pena depende muito da taxa de retorno exigida após impostos e do tempo gasto.
  • Acho que a pessoa na New England que explorava o bug da loteria também ganhava algo como US$ 20 a US$ 30 por hora.
    Talvez tenha ganhado mais com os direitos de filmagem do que com a loteria em si.
    Deve ter ganhado mais do que trabalhando no varejo, mas, se não estivesse tão fixada em “dar uma rasteira nos poderosos”, talvez pudesse ter ganhado mais fazendo outra coisa.
    Esse projeto de bateria passa uma sensação parecida.
    Ainda assim, para tarefas que você consegue fazer enquanto conversa com um amigo ou maratona TV, é difícil calcular o custo apenas pelo tempo no relógio.
  • Certamente deve haver uma forma de automatizar esse processo e fazê-lo funcionar em grande escala.
  • Lendo pelo lado oposto, isso também significa que é possível economizar US$ 20 mil com trabalho e conhecimento.
    Com ainda mais paixão, dedicação e capacidade de negócios, também dá para ganhar US$ 20 mil por vez.

• “Durante o lockdown, construí mais 14 kWh.”
  https://secondlifestorage.com/index.php?threads/glubuxs-powe...
  Há uma foto bem impactante da configuração completa ali.

  • Aquele extintor parece absurdamente inútil para uma configuração dessas.
    Pelo menos é num galpão separado.

• É muito interessante, mas ao mesmo tempo parece um enorme risco de incêndio.
  Fico especialmente preocupado com as células tão densamente agrupadas no meio de cada conjunto.

  • O texto diz que “por causa dessa expansão, o criador construiu um galpão separado a cerca de 50 m da casa para guardar a bateria, o novo controlador de carga e o inversor”, então parece que o risco foi considerado até certo ponto.
  • Também diz que “apesar de ser um sistema incomum feito de componentes reciclados e caseiros, não foram relatados grandes problemas, como incêndios ou baterias estufadas”.
    Mesmo assim, é preciso se preparar.
  • Quando estão dentro de notebooks ou celulares, a folga para expansão é da ordem de milímetros; comparada a isso, a disposição nas fotos não parece tão apertada.
  • A primeira coisa em que pensei ao ler o texto foi justamente que ele não descreveu em detalhes o sistema de controle de incêndio.
  • Pensei o mesmo, e olha que eu sou alguém que dorme logo acima de duas Powerwalls.

• Só é divertido até uma entre milhares de baterias entrar em reação exotérmica :-)
  É uma história realmente impressionante, e a dedicação e o esforço para recuperar e reutilizar tantas baterias são admiráveis.
  Mas alguns dendritos, um raio ou outros fatores fora de controle podem transformar o prédio onde essa coleção de baterias fica em um dispositivo incendiário bastante impressionante.
  Se você já viu um incêndio em fábrica de baterias, sabe que é fascinante e ao mesmo tempo realmente assustador.
  O incêndio da bateria de escala de rede em Moss Landing, na California, ainda está tendo seus danos de longo prazo avaliados.

  • Eu tinha lanternas 18650, mas depois de ver vídeos delas de repente soltando chamas como propulsores de foguete e virando sinalizadores, joguei fora imediatamente.
    Essas baterias são assustadoramente potentes quando a “fumaça mágica” escapa.

• Um artigo de 2017 da Vice https://www.vice.com/en/article/diy-powerwall-builders-are-u... apresenta Glubux como francês.
  Isso não aparece no texto postado, então fiquei curioso sobre o clima da região onde Glubux mora e a carga colocada sobre o sistema.
  Deve dar para encontrar mais sobre Glubux em secondlifestorage.com.

• Se você gosta disso, Jehu Garcia, no YouTube, faz trabalhos parecidos.
  Ele compra em grande quantidade scooters descartados encontrados na rua e reutiliza as baterias.

  • O atual deputado Massie também publicou alguns vídeos no YouTube em que compra um Model S danificado, retira a bateria e a usa para alimentar a casa.
    Não é exatamente a mesma coisa, já que é uma única bateria grande, mas ainda é uma ideia bacana.
    Pelo que lembro, os vídeos são bem curtos e mostram mais a configuração do que os detalhes da construção.
  • Fico curioso para saber onde se consegue esse tipo de coisa.
    Já vi fabricantes chineses que faziam scooters para empresas como a Bird vendendo kits de conversão para reaproveitar equipamentos descartados e transformá-los em scooters elétricos comuns.

• É verdade dizer que isso é perigoso.
  Mas também consigo imaginar um mundo em que se exigisse que as baterias fossem projetadas para permitir reparos desse tipo, manuseando e pareando células individuais desde o início, de modo mais seguro.
  Se possível, com certeza seria melhor do que transformar as baterias em black mass.

• Eu desaconselho fortemente esse método; é melhor comprar células prismáticas LFP.
  Elas são muito mais seguras, quimicamente estáveis e menos sensíveis ao calor.
  Se quiser saber mais, veja os canais Off Grid Garage (Andy) ou Will Prowse no YouTube.

• É curioso ver tanta gente reconhecer imediatamente milhares de células antigas de bateria de notebook dentro de um galpão de madeira como risco de incêndio.
  Mas antes de serem recicladas elas já eram um risco de incêndio tão grande quanto, talvez maior, só que espalhadas por caixas de coleta de lixo eletrônico.
  Sempre que ouço falar de incêndios em instalações de tratamento de resíduos, fico me perguntando se havia baterias de lítio envolvidas.
  Podem ter vindo de cigarros eletrônicos descartáveis ou de brinquedos infantis.

• Algo me diz que o responsável pelo seguro residencial dele não sabia disso.

  • Seria interessante ver isso incluído nos questionários padrão:
    “A residência tem sprinklers? … E qual é a capacidade de armazenamento em baterias, em Wh?”