Buenas chic@s,
Esta será la primera de varias entradas en las que trataré de realizar un powerwall casero con celdas 18650 chinas (de aliexpress). Usaremos las celdas NCR18650B de Liitokala.
¿Que es un Powerwall?
Un powerwall es una batería grande que se utiliza normalmente para alimentar una vivienda. Se suelen utilizar para almacenar el excedente de energías renovables, como por ejemplo la fotovoltaica o la eólica, y emplear este excedente cuando hay déficit de producción. Por ejemplo, en el caso de fotovoltaica, solo se produce energía por el día. El excedente que se genere, se podría almacenar en un powerwall y emplearlo en momentos en los que la demanda de la vivienda supere la producción, o por la noche cuando no hay producción.
Capacidad del Powerwall
Es nuestro caso vamos a intentar montar un powerwall casero de aproximadamente 10KW nominales con celdas 18650 chinas, en concreto las NCR18650B de Liitokala. Para una vivienda pequeña considero que 10KW pueden ser suficientes (en mi caso, tengo un consumo diario de 5-6 KW).
Características del Powerwall
Cuando se diseña una instalación fotovoltaica, hay que decidir con que voltaje de entrada va a trabajar el inversor. Normalmente existen inversores que soportan 12, 24 o 48V de entrada (para luego convertir a 220V en alterna y alimentar la vivienda).
Teniendo en cuenta que queremos un powerwall de 48V vamos a hacer una batería formada por 14 series de 60 celdas cada serie (un total de 840 celdas, que no son pocas). En este caso, las celdas son de 3.400mA, con lo que tendremos una capacidad nominal total de: 840 celdas * 3.4A * 3.7V = 10567Wh = 10.5KWh.
También es importante determinar cuantos watios queremos extraer de la batería, porque eso nos puede condicionar el tamaño de la misma. En mi caso, voy a llegar a extraer hasta 5000W, por lo tanto debemos calcular cuantos amperios se extraerán de cada celda, para determinar si es un dimensionamiento correcto. Para ello debemos dividir los 5000 watios que queremos extraer, entre los voltios del powerwall y entre el número de celdas de cada pack: 5000W/48V/60 celdas = 1,73A por celda. Es un amperaje razonable para estas celdas, pero tampoco debemos ir mucho más allá. Debemos ser conscientes de que si queremos extraer más potencia del powerwall, lo recomendable sería hacerlo de una mayor capacidad, para no extraer más de 2A por celda en ningún caso. Esto lo hacemos para alargar la vida de las celdas, no porque exploten ni nada parecido. El fabricante de estas celdas determina que pueden descargarse hasta 2C (2 veces su capacidad Ah, es decir 2×3.4Ah = 6.8A de descarga máxima). Como veis dejamos mucho margen, pero como os comentaba, cuanto menos exprimamos a las celdas, menos degradación tendrán.
También es importante recordar, que aunque el powerwall sea de 10.5KWh nominales, no vamos a utilizar toda su capacidad. Solo utilizaremos entre un 50-70% de la capacidad reducir la degradación.
Testeando celdas 18650
Comenzaremos por testear las celdas que vamos a utilizar. Esto lo debemos hacer tanto si utilizamos celdas nuevas (chinas u originales) como celdas recicladas. Mediremos la capacidad que tienen y su resistencia interna y haremos un registro de cada celda. Para los test utilizaremos el Opus BT C3100. Podéis ver más en detalle de como realizar un test en la entrada test de capacidad de la celda NCR18650B de Liitokala.
Antes de hacer el test a las celdas, voy a aplicarle estaño en ambos polos. De este modo las dejamos listas para cuando las ensamblemos, y si por algún casual las dañamos, lo detectaríamos en los test y podríamos descartar esas celdas. Os recomiendo revisar la entrada donde explicamos como soldar baterías 18650 con estaño.
Después de realizar los test con OPUS, dejaremos las celdas cargadas al máximo durante dos semanas. Una vez pasado este tiempo, comprobaremos si han perdido carga. Este será la última prueba antes de pasar a ensamblar la batería.
Os dejo enlaces donde podéis comprar todo el material que he utilizado yo:
- Soldador de estaño: soldador de estaño de Shenzhen 80W
- Estaño: estaño marca Kaina
- Celdas:
- Para pedidos hasta un máximo de 6 celdas: NCR18650B Liitokala
- Para pedidos más grandes, de hasta 20 unidades: Pack NCR18650B Liitokala
- Tester de celdas: Opus BT C3100
Vamos a poner unas fotos:
Una vez listas, están preparadas para pasar el test de capacidad y resistencia interna. Os dejo unas fotos del Opus en pleno test:
Repetiremos este procedimiento con todas las celdas. Se tarda bastante en realizar, pero merece la pena.
Acabo de comenzar a realizar los test, por lo que no tengo datos todavía. Dejaré un excel con los datos que me han dado cada celda.
Resultados de las pruebas
Os voy a mostrar una foto de la primera tanda de celdas probadas con los OPUS:
Teniendo en cuenta que las celdas son sacadas de la misma caja, me llama la atención la diferencia entre lo que marca el OPUS de la izquierda y el de la derecha. Hay una diferencia aproximadamente de 100mA entre ellos (un 3%). Para el test no nos preocupa demasiado, simplemente se trata de validar que las celdas están bien y que no tienen ningún defecto. De todos modos, voy a numerar los OPUS para registrar con cual se hizo el test a cada celda.
Ahora os muestro otra foto donde se puede apreciar la diferencia de voltaje al que deja las celdas cada OPUS:
Como se puede apreciar, el OPUS que calcula una menor capacidad de las celdas, también las deja con un voltaje inferior (las deja a 4,12V y el otro OPUS a 4,14V). Como comentaba anteriormente, no nos preocupa lo más mínimo.
Tabla de resultados
Aquí os dejó el excel con los primeros datos:
Seguiremos actualizando el excel con los datos de próximos test.
En la siguiente entrada vemos como preparar los soportes para montar el pack de celdas. También instalamos los bus bar en los soportes. Podéis acceder en el siguiente enlace: Powerwall casero (preparar los soportes)
Cualquier duda, dejarla en comentarios.
Nos vemos en la próxima entrada. Saludos!