- Glubuxは既存の太陽光・鉛蓄電池システムに、ノートPCバッテリーから回収した18650セルのリチウムパックを追加してDIY Powerwallを構築した
- 出発点は、1.4kWの太陽光パネル、24V 460Ahのフォークリフト用バッテリー、Victron MPPT 100/50、24V→12V降圧コンバーター、3KVA Victronインバーターで構成された自家電力システムだった
- 約650個のノートPCバッテリーからセルを選別して、パックごとに100Ahになるよう揃え、1.5mmの銅線バスバーと同一長の配線でパックのバランスを取ろうとした
- まず7個のパックで試験し、問題がなければ160セル・最低1500mAhセル・250Ah規模のより大きなパックへ拡張する計画だった
- 1週間の使用では鉛蓄電池より充電効率と負荷維持が良さそうに見えたが、6日目の夜に一部パックが2V前後まで低下し、容量マッチングとバランシングの問題が明らかになった
既存の電力システムとリチウムパック追加計画
- Glubuxはすでに必要な電力の一部を自家発電していた
- 屋根に1.4kWの太陽光パネルを設置
- 既存の蓄電装置は古い24V 460Ahのフォークリフト用バッテリー
- Victron MPPT 100/50充電コントローラー、24V→12V Victron降圧コンバーター、3KVA Victronインバーターを使用中
- バッテリー、充電コントローラー、インバーターを収めるための**物置（shed）**を作る計画があった
- 数か月前からノートPCバッテリーを集めており、当時は約650個を確保して選別とパック製作を始めていた
100Ahパックの設計方式
- パックあたりの目標容量は100Ah
- セル数を調整して容量を合わせる
- 必要に応じてセルを追加または取り外せるようにする方針
- バスバーには、入手しやすくはんだ付けしやすい銅線をできるだけ使用
- 各セルに接続されるバスバーの長さを同じに保つ設計を採用
- 銅線の太さは1.5mm
- あるユーザーは、2.5mmケーブルなら16〜25Aを扱えるので過剰ではないかと質問
- Glubuxは、実際のテストは必要だが、細すぎるよりは太いほうがよいと考えていた
- 別のユーザーは最も長い銅線の抵抗を0.0022789Ω、つまり2.2789mΩと計算し、セルの内部抵抗のほうがそれより高いと見ていた
セル試験と測定信頼性
- Glubuxは個別の放電器でセルをテストした
- 同じセルを複数の放電器で直接比較したのかという質問には、分解したばかりのセルのペアを複数の充電器でテストして間接的に確認したと答えた
- 容量差が数mAhにとどまったケースが何度かあった
- 放電器は完璧ではないが、十分に精密だと判断していた
初期製作規模と拡張計画
- その後の更新時点では6個のパックが完成しており、7個目のパックもまもなく準備される予定だった
- 100Ahパックは最大80セルサイズで設計
- 使用した最低容量セルは1200〜1300mAhの範囲
- 計算基準は
1250mAh × 80セル = 100Ah
- まず7個のパックを作ってテストし、異常がなければより大きなパックへ拡張する考えだった
- 次の段階は160セル
- 最低セル容量は1500mAh
- 目標容量は250Ah
- 設置方法は、当初は庭の物置内の棚に載せる構想で、ストリングごとに棚を1つ置く可能性もあったが、当時はまだ確定していなかった
1週間のリチウム電力使用結果
- 1週間リチウムパックを使用した後、Glubuxは鉛蓄電池よりセルの反応が気に入ったと見ていた
- 充電効率はより良さそうで、吸収段階で無駄がないように感じられた
- 負荷をかけた際も電圧はゆっくり予測可能に低下し、よく持ちこたえた
- まだ大きな負荷は試しておらず、最大の負荷は1200Wを少し超える掃除機だった
- この負荷では発熱の兆候はまったくなかった
- その後さらに大きな電力を取り出してサーモグラフィカメラで確認する計画だったが、まずは太陽光で充電するための日差しが必要だった
夜間放電で明らかになったパックの不均衡
- 一晩中、すべての機器を接続したまま保持状態をテストした
- 負荷は冷蔵庫2台、インバーター、18650処理作業などだった
- 最初の5日間の夜は問題なく、朝には約20%のエネルギーが残っていた
- 6日目の夜には電圧が大きく低下
- 4個のパックは依然として3.30V
- 次のパックは3V
- その次のパックは2Vを少し上回る
- 最後のパックは2Vを少し下回る
- Glubuxはすべてのパックを切り離し、最も低いパックを3Vまで再充電してから原因を確認するつもりだった
- 最も大きな電圧低下は、セル数が最も少ないパックで発生した
- 100Ahに合わせるため、あるパックは
80 × 1250mAh、より少ないパックは51 × 1950mAhという構成で作られていた
- この単純計算は1C放電率で測定した容量に基づいている
- 低いC-rateで放電すると容量は増え、Glubuxはその増加幅が51セルパックより80セルパックのほうで大きい可能性があると推測した
- その後、一部のパックにセルを追加し、この作業は非常に簡単だったという
- パックを再度バランシングした後、結果を見ることにした
バランシングで観察された現象
- 最初に3.8Vでバランシングしたときは、パック同士はよく揃っていた
- ほぼ満充電の4Vへ向かうときと、低電圧の3.3V付近へ向かうときに、わずかなドリフトが見られた
- 逆に3.8V付近に戻ると、バランスは再び完全に揃った
- この現象は2つの手がかりを与えた
- 弱いパックを事前に示すサインであり、実際に当時ドリフトが見られたパックは後に2V前後まで低下した
- パックに多少のばらつきがあっても、上限または下限の電圧領域に達しない限り、バランスは大きく崩れない可能性がある
1件のコメント
Hacker News のコメント
セルを並べ替えて調整し、パックの効率をそろえるのは趣味のプロジェクトとしては格好いいが、結局は現代のサプライチェーンの効率性をよく示している
プロの電気工事士並みのスキルがあれば、何百時間もかけて家庭用バッテリーシステムを作ることはできるが、2万ドルで普通に買えるものより信頼性は低いかもしれない
格好よくて楽しいが、調査し、技術を身につけ、工具をそろえ、作るのにあまりにも時間がかかる
ただ、2万ドルという価格については大筋の方向性には同意しても、現実とはかなり離れていて高すぎる
まともな18650セルは容量が約12Whで、記事のバッテリーが1200セルだと仮定すると約14.4kWhになる
16個のLiFePoセル用の鋼製バッテリーケース、最新のBMS、Bluetoothと有線通信、タッチスクリーン、遮断器、端子まで備えた部品を約500ドルで入手でき、EVE MB31のような300Ah級の高品質LiFePoセルも1個100ドルを大きく下回る価格で可能だ
そのため、約2000ドル未満で完全に動作する15kWh級LiFePoバッテリーの組み立て部品をそろえられる
組み立ては何週間ではなく数時間で済み、中古ではなく新品セルを使い、リチウムイオンセルより安全で、場所も取らず、拡張もしやすい
低価格帯では2016年にkWhあたり約340ドルで、20kWhなら6800ドル程度だった
2025年にkWhあたり100ドルなら2000ドルだ
価値があるかどうかは、税引後の要求収益率と所要時間に大きく左右される
もしかすると宝くじそのものよりも映画化権で多く稼いだかもしれない
小売業で働くよりは稼げただろうが、「権力者に一泡吹かせる」ことに執着していなければ、別の仕事でもっと稼げたかもしれない
このバッテリープロジェクトにも似たような空気を感じる
ただし、友人と話したりテレビを一気見したりしながらできる作業は、単に時計の針がどれだけ進んだかだけでコストを計算するのは難しい
さらに情熱と献身、事業能力まであれば、1回あたり2万ドルを稼ぐこともできる
「ロックダウン期間中に14kWhをさらに作った」
https://secondlifestorage.com/index.php?threads/glubuxs-powe...
ここには全体構成の写真がかなり強烈に載っている
それでも別棟の倉庫だというのは、せめてもの救いだ
とても興味深くはあるが、同時にものすごい火災リスクに見える
特に各束の中央にぎっしり詰め込まれたセルが心配だ
それでも備えは必要だ
何千個ものバッテリーのうち1つが発熱反応を起こすまでは楽しい話だ :-)
本当に驚くべき話で、これほど多くのバッテリーを回収して再利用しようとした誠実さと努力には感心する
だが、いくつかのデンドライトや落雷のような制御不能な要因が、このバッテリー群のある建物を非常に見事な焼夷装置に変えてしまう可能性がある
バッテリー工場の火災を見たことがあるなら、それが魅惑的でありながら本当に恐ろしいものだと分かるはずだ
CaliforniaのMoss Landingの系統規模バッテリー火災も、長期的被害はまだ評価中だ
こうしたバッテリーは「魔法の煙」が出るとき、本当に恐ろしいほど強力だ
Viceの2017年の記事 https://www.vice.com/en/article/diy-powerwall-builders-are-u... では、Glubuxをフランス人として紹介している
投稿された記事にはなかったので、Glubuxが住む地域の気候とシステムにかかっている負荷が気になった
secondlifestorage.comでGlubuxについてさらに調べられそうだ
こういうものが好きなら、YouTubeのJehu Garciaが似たようなことをしている
路上のスクーターが廃棄されると大量に買い取り、バッテリーを再利用するというやり方だ
1つの大きなバッテリーという点で完全に同じではないが、それでも面白い発想だ
記憶では動画はかなり短く、製作過程の詳細よりも構成を見せる内容に近かった
Birdのような会社向けにスクーターを作っていた中国メーカーが、廃棄された機体を活用して一般的な電動スクーターに変える改造キットを売っているのを見たことがある
これが危険だという指摘は正しい
しかし、バッテリーを最初から個別セルを扱ってマッチングするこの種の修理がより安全にできるよう作ることを求められる世界も想像できる
可能なら、バッテリーをblack massにするよりは確実に良いはずだ
この方法は強くおすすめしない。代わりにLFP角形セルを買う方がよい
はるかに安全で、化学的に安定しており、熱にもそれほど敏感ではない
もっと知りたいなら、YouTubeのOff Grid Garage（Andy）やWill Prowseのチャンネルを見るとよい
多くの人が、木造倉庫内の古いノートPC用バッテリーセル数千個を即座に火災リスクだと見抜くのは面白い
しかしリサイクルされる前もそれと同じくらい、あるいはもっと大きな火災リスクだったのであり、ただ電子廃棄物回収箱のあちこちに分散していただけだ
廃棄物処理施設の火災のニュースを聞くたびに、リチウムバッテリーが関係していたのか気になる
使い捨て電子タバコや子どもの玩具から出たものかもしれない
どうも彼の住宅保険の担当者はこれを知らなかった気がする
「住居にスプリンクラーはありますか？ … それから、バッテリーの蓄電容量は何Whですか？」