Powerwall của Glubux (2016)
(secondlifestorage.com)- Glubux đã xây dựng một DIY Powerwall bằng cách gắn bộ pin lithium từ các cell 18650 thu hồi từ pin laptop vào hệ thống điện mặt trời và ắc quy chì-axit hiện có
- Điểm xuất phát là một hệ thống điện tự dùng gồm tấm pin mặt trời 1.4kW, ắc quy xe nâng 24V 460Ah, Victron MPPT 100/50, bộ hạ áp 24V→12V và biến tần Victron 3KVA
- Anh đã tuyển chọn cell từ khoảng 650 viên pin laptop để ghép các pack đạt 100Ah mỗi pack, đồng thời cố giữ cân bằng pack bằng busbar dây đồng 1.5mm và dây nối có cùng chiều dài
- Sau khi thử trước với 7 pack, nếu không có vấn đề thì kế hoạch là mở rộng lên pack lớn hơn quy mô 160 cell, cell tối thiểu 1500mAh, 250Ah
- Sau 1 tuần sử dụng, hệ thống có vẻ cho hiệu suất sạc và khả năng giữ tải tốt hơn ắc quy chì-axit, nhưng đến đêm thứ 6 một số pack tụt xuống quanh mức 2V, làm lộ ra vấn đề ghép dung lượng và cân bằng
Hệ thống điện hiện có và kế hoạch bổ sung pack lithium
- Glubux vốn đã tự sản xuất một phần điện năng cần dùng
- Đã lắp tấm pin mặt trời 1.4kW trên mái
- Thiết bị lưu trữ hiện có là ắc quy xe nâng 24V 460Ah cũ
- Đang dùng bộ điều khiển sạc Victron MPPT 100/50, bộ hạ áp Victron 24V→12V và biến tần Victron 3KVA
- Có kế hoạch làm một nhà kho (shed) để đặt ắc quy, bộ điều khiển sạc và biến tần
- Từ vài tháng trước, anh đã gom pin laptop, và tại thời điểm đó đã có khoảng 650 viên để bắt đầu phân loại và chế tạo pack
Cách thiết kế pack 100Ah
- Dung lượng mục tiêu cho mỗi pack là 100Ah
- Điều chỉnh số lượng cell để khớp dung lượng
- Muốn thiết kế sao cho có thể thêm hoặc bớt cell khi cần
- Với busbar, anh dùng tối đa dây đồng vì dễ kiếm và dễ hàn
- Chọn thiết kế giữ chiều dài busbar nối tới từng cell bằng nhau
- Độ dày dây đồng là 1.5mm
- Có người hỏi liệu cáp 2.5mm có thể chịu 16~25A thì dùng như vậy có quá mức không
- Glubux cho rằng vẫn cần thử nghiệm thực tế, nhưng thà dày còn hơn quá mỏng
- Một người dùng khác tính điện trở của đoạn dây đồng dài nhất là 0.0022789Ω, tức 2.2789mΩ, và cho rằng điện trở nội của cell còn cao hơn thế
Kiểm tra cell và độ tin cậy của phép đo
- Glubux kiểm tra cell bằng các máy xả riêng biệt
- Khi được hỏi có so sánh trực tiếp cùng một cell trên nhiều máy xả hay không, anh trả lời rằng đã kiểm tra gián tiếp bằng cách thử các cặp cell vừa tháo ra trên nhiều bộ sạc khác nhau
- Đã có vài lần chênh lệch dung lượng chỉ ở mức vài mAh
- Anh đánh giá các máy xả không hoàn hảo nhưng đủ chính xác
Quy mô chế tạo ban đầu và kế hoạch mở rộng
- Ở thời điểm cập nhật sau đó, đã hoàn thành 6 pack và pack thứ 7 cũng sắp xong
- Pack 100Ah được thiết kế tối đa 80 cell
- Cell có dung lượng thấp nhất được dùng nằm trong khoảng 1200~1300mAh
- Cơ sở tính là
1250mAh × 80 cell = 100Ah
- Kế hoạch là làm trước 7 pack để thử nghiệm, rồi nếu không có bất thường sẽ mở rộng sang pack lớn hơn
- Bước tiếp theo là 160 cell
- Dung lượng cell tối thiểu là 1500mAh
- Dung lượng mục tiêu là 250Ah
- Cách lắp đặt ban đầu là đặt chúng lên kệ trong nhà kho ngoài vườn, và cũng có khả năng mỗi string sẽ có một kệ riêng, nhưng khi đó vẫn chưa chốt
Kết quả sử dụng điện lithium trong 1 tuần
- Sau 1 tuần dùng các pack lithium, Glubux cho rằng phản ứng của cell dễ chịu hơn so với ắc quy chì-axit
- Hiệu suất sạc có vẻ tốt hơn, và ở giai đoạn hấp thụ dường như không có hao phí
- Khi có tải, điện áp cũng giảm từ từ, dễ đoán và giữ tải tốt
- Anh vẫn chưa thử tải lớn, và tải lớn nhất khi đó là máy hút bụi hơn 1200W một chút
- Ở mức tải này hoàn toàn không có dấu hiệu phát nhiệt
- Sau đó anh định thử rút công suất lớn hơn và kiểm tra bằng camera nhiệt, nhưng trước tiên cần có nắng để sạc lại bằng điện mặt trời
Sự mất cân bằng pack bộc lộ khi xả ban đêm
- Anh thử giữ toàn bộ thiết bị nối suốt đêm để kiểm tra khả năng duy trì điện tích
- Tải gồm 2 tủ lạnh, biến tần và công việc xử lý 18650
- 5 đêm đầu không có vấn đề, và sáng ra vẫn còn khoảng 20% năng lượng
- Đến đêm thứ 6, điện áp sụt mạnh
- 4 pack vẫn ở 3.30V
- Pack tiếp theo là 3V
- Pack sau đó là hơn 2V một chút
- Pack cuối cùng là dưới 2V một chút
- Glubux đã tách toàn bộ pack ra, sạc lại các pack thấp nhất lên 3V rồi tìm nguyên nhân
- Mức sụt áp lớn nhất xảy ra ở pack có ít cell nhất
- Để đạt 100Ah, một pack được ghép
80 × 1250mAh, còn pack thưa hơn là51 × 1950mAh - Cách tính đơn giản này dựa trên dung lượng đo ở tốc độ xả 1C
- Khi xả ở C-rate thấp hơn, dung lượng sẽ tăng lên, và Glubux suy đoán mức tăng đó ở pack 80 cell có thể lớn hơn pack 51 cell
- Để đạt 100Ah, một pack được ghép
- Sau đó anh đã bổ sung thêm cell vào một số pack và cho biết việc này rất dễ làm
- Kế hoạch là cân bằng lại các pack rồi tiếp tục theo dõi kết quả
Hiện tượng quan sát được khi cân bằng
- Lúc cân bằng ban đầu ở 3.8V, các pack khớp với nhau rất tốt
- Khi tiến gần mức sạc đầy 4V và khi xuống vùng điện áp thấp quanh 3.3V thì xuất hiện một chút lệch
- Ngược lại, khi quay về quanh 3.8V thì cân bằng lại trở nên hoàn hảo
- Hiện tượng này cho hai manh mối
- Đây là tín hiệu sớm cho thấy các pack yếu, và đúng là những pack từng có dấu hiệu lệch sau đó đã tụt xuống quanh 2V
- Ngay cả khi các pack hơi không đồng đều, trạng thái cân bằng có thể vẫn không suy sụp nghiêm trọng miễn là chưa chạm đến vùng điện áp trên hoặc dưới
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Việc sắp xếp lại và cân chỉnh cell để đạt hiệu suất pack là một dự án sở thích rất hay, nhưng rốt cuộc nó cho thấy rõ hiệu quả của chuỗi cung ứng hiện đại
Nếu có kỹ năng ở mức thợ điện chuyên nghiệp, bạn có thể bỏ ra hàng trăm giờ để làm một hệ thống pin gia đình, nhưng độ tin cậy có thể kém hơn món đồ có thể mua ngay với giá 20.000 USD
Nó ngầu và thú vị, nhưng mất quá nhiều thời gian để tìm hiểu, học kỹ năng, kiếm công cụ và chế tạo
Tuy vậy, dù đồng ý với hướng nhìn chung, con số 20.000 USD khá xa thực tế và quá cao
Một cell 18650 tốt có dung lượng khoảng 12Wh, và nếu giả sử bộ pin trong bài có 1.200 cell thì khoảng 14,4kWh
Có thể mua được bộ linh kiện gồm vỏ pin thép cho 16 cell LiFePo, BMS hiện đại, kết nối Bluetooth và có dây, màn hình cảm ứng, cầu dao và đầu nối với giá khoảng 500 USD; các cell LiFePo chất lượng cao cỡ 300Ah như EVE MB31 cũng có thể mua với giá thấp hơn nhiều so với 100 USD mỗi cell
Vì vậy, có thể mua linh kiện để lắp một pin LiFePo cỡ 15kWh hoạt động hoàn chỉnh với giá dưới khoảng 2.000 USD
Việc lắp ráp mất vài giờ chứ không phải vài tuần, dùng cell mới thay vì đồ cũ, an toàn hơn cell lithium-ion, chiếm ít không gian hơn và cũng dễ mở rộng hơn
Ở phân khúc giá thấp, năm 2016 khoảng 340 USD/kWh, nên 20kWh vào khoảng 6.800 USD
Năm 2025 nếu là 100 USD/kWh thì sẽ là 2.000 USD
Có đáng hay không phụ thuộc rất nhiều vào tỷ suất lợi nhuận yêu cầu sau thuế và thời gian bỏ ra
Có lẽ họ còn kiếm được nhiều hơn nhờ bản quyền phim hơn là từ chính xổ số
Chắc là kiếm được nhiều hơn làm bán lẻ, nhưng nếu không ám ảnh với chuyện “cho giới quyền lực một vố” thì có thể họ đã kiếm được nhiều hơn bằng việc khác
Dự án pin này cũng cho cảm giác tương tự
Tuy nhiên, những việc có thể làm trong lúc trò chuyện với bạn bè hoặc cày TV thì khó tính chi phí chỉ bằng số giờ đồng hồ đã trôi qua
Nếu có thêm nhiều đam mê, tận tâm và năng lực kinh doanh hơn, thậm chí có thể kiếm 20.000 USD mỗi lần
“Trong thời gian phong tỏa, tôi đã làm thêm 14kWh”
https://secondlifestorage.com/index.php?threads/glubuxs-powe...
Ở đó có ảnh toàn bộ cấu hình khá ấn tượng
Dù sao cũng may là nó ở trong nhà kho riêng
Rất thú vị, nhưng đồng thời trông như một nguy cơ cháy cực lớn
Đặc biệt đáng lo là các cell được nhồi dày đặc ở giữa mỗi cụm
Dù vậy vẫn phải chuẩn bị phòng ngừa
Chuyện này chỉ vui cho đến khi một trong hàng nghìn viên pin bắt đầu phản ứng tỏa nhiệt :-)
Đây là một câu chuyện thật sự đáng kinh ngạc, và sự chăm chỉ cùng nỗ lực bỏ ra để thu hồi rồi tái sử dụng nhiều pin như vậy rất ấn tượng
Nhưng chỉ vài dendrite, hoặc một yếu tố ngoài tầm kiểm soát như sét đánh, cũng có thể biến tòa nhà chứa bộ pin này thành một thiết bị gây cháy rất ấn tượng
Nếu từng thấy một vụ cháy nhà máy pin, bạn sẽ biết nó vừa cuốn hút vừa thật sự đáng sợ
Vụ cháy pin quy mô lưới điện tại Moss Landing ở California hiện vẫn đang được đánh giá thiệt hại dài hạn
Loại pin này mạnh đến đáng sợ khi “khói ma thuật” thoát ra
Bài viết năm 2017 của Vice https://www.vice.com/en/article/diy-powerwall-builders-are-u... giới thiệu Glubux là người Pháp
Vì bài được đăng không có thông tin đó, tôi tò mò về khí hậu nơi Glubux sống và tải đặt lên hệ thống
Có lẽ có thể tìm thêm về Glubux trên secondlifestorage.com
Nếu bạn thích những thứ như thế này, Jehu Garcia trên YouTube cũng làm công việc tương tự
Kiểu như mua số lượng lớn scooter ngoài đường khi chúng bị thải bỏ rồi tái sử dụng pin
Không hoàn toàn giống vì đó là một khối pin lớn, nhưng vẫn là một ý tưởng hay
Theo tôi nhớ thì video khá ngắn, thiên về cho xem cấu hình hơn là chi tiết quá trình chế tạo
Tôi từng thấy các nhà sản xuất Trung Quốc từng làm scooter cho những công ty như Bird bán bộ kit độ để tận dụng thiết bị bị thải bỏ và biến chúng thành scooter điện thông thường
Nói việc này nguy hiểm là đúng
Nhưng cũng có thể tưởng tượng một thế giới nơi người ta yêu cầu pin ngay từ đầu phải được thiết kế để việc sửa chữa kiểu chạm và ghép từng cell riêng lẻ như thế này an toàn hơn
Nếu làm được, chắc chắn sẽ tốt hơn việc biến pin thành black mass
Tôi mạnh mẽ không khuyến nghị cách này; thay vào đó nên mua cell lăng trụ LFP
An toàn hơn nhiều, ổn định hơn về mặt hóa học và ít nhạy với nhiệt hơn
Nếu muốn biết thêm, có thể xem các kênh Off Grid Garage (Andy) hoặc Will Prowse trên YouTube
Thật thú vị khi nhiều người lập tức nhận ra hàng nghìn cell pin laptop cũ trong một nhà kho gỗ là nguy cơ cháy
Nhưng trước khi được tái chế, chúng cũng là nguy cơ cháy tương đương, thậm chí có thể lớn hơn; chỉ là bị rải rác trong các thùng thu gom rác điện tử mà thôi
Mỗi khi nghe tin cháy bãi xử lý rác, tôi lại tự hỏi liệu pin lithium có liên quan không
Cũng có thể là từ thuốc lá điện tử dùng một lần hoặc đồ chơi trẻ em
Không hiểu sao tôi có cảm giác nhân viên bảo hiểm nhà ở của anh ta không biết chuyện này
“Nhà ở có hệ thống sprinkler không? … và dung lượng lưu trữ pin là bao nhiêu Wh?”