المستشعر المثبت على عمود يحتاج إلى خمسة فولت. هذا هو الجزء السهل. الجزء الصعب هو إبقاء هذه الفولتات الخمس هناك لمدة عام، في حقل مكشوف، عبر شهر يناير لن يذهب فيه أحد بسيارته لتغيير بطارية.
خمسة فولت، ثلاثة طرق.
كل جهاز متصل تقريباً — بوابة شبكية، مستشعر طقس، وحدة تحكم ببوابة، كاميرا، مسبار تربة — يشغّل إلكترونياته على خمسة فولت. ونادراً ما يتلقى خمسة فولت على الأطراف. بل يُغذّى بجهد أعلى — من تسعة إلى اثني عشر فولت — ثم يخفضه داخلياً. لهذا يمكن تغذية الصندوق نفسه من بطارية صغيرة، أو من محوّل كهربائي، أو من توربين، دون أن يلاحظ الفرق أبداً.
غير أن هذه الخيارات الثلاثة ليست متكافئة. الشبكة أبسطها حتى تُسعّر الخندق. والبطارية الصغيرة أرخصها حتى تُحصى الزيارات. أما الرياح فهي الوحيدة من بين الثلاثة التي تواصل العمل حين يكون الجهاز في مكان تفضّل ألا تمشي إليه.
الحِمل ضئيل للغاية. لم تكن المشكلة يوماً في الواطات — بل في الزيارات.
مسار التسعة فولت، بصراحة.
بطارية التسعة فولت هي أسرع طريقة لتشغيل جهاز. لا خندق، ولا محوّل، ولا إذن من أحد — تثبّتها فيبدأ الجهاز بالعمل. هكذا تبدأ حياتها على طاولة العمل كل واحدة تقريباً من هذه التركيبات، وفي عدد مفاجئ منها هكذا تبقى أيضاً.
أما ما تمنحك إياه فيعتمد كلياً على دورة التشغيل. بطارية تسعة فولت للاستعمال مرة واحدة تختزن نحو خمس واط ساعة. جهاز يبقى مستيقظاً ويسحب نصف واط يستنفدها في نحو عشر ساعات، وهذا لا يفيد أحداً. أما جهاز يستيقظ ويأخذ قراءة ويرسلها ثم يعود إلى السكون فقد يكون متوسطه مليواطاً واحداً — وبالبطارية نفسها يستمر ذلك شهوراً.
إذن فالبطارية ذات الاستعمال الواحد هي الجواب الصحيح عند التشغيل الأول، ولفترة قياس قصيرة، ولمستشعر ينام معظم حياته. وهي الجواب الخاطئ لكاميرا أو بوابة شبكية لا تنام أبداً. وهذا بالضبط ما تقوله العبارة المكتوبة على اللوحة: المقبس مخصص لبطارية قابلة لإعادة الشحن، لأن البطارية في تركيب حقيقي ليست مصممة لتُحمل إلى العمود وتُستبدل. بل لتبقى مشحونة.
يبقى الجزء المفيد: ما الذي يبقيها مشحونة هو قرار منفصل — وليس قراراً نهائياً. يمكن للجهاز أن يبدأ ببطارية على طاولة العمل وينتهي بمجموعة بطاريات يشحنها توربين، دون أن يتغير شيء واحد في الجهاز نفسه.
الموقع هو من يقرر، لا ورقة المواصفات.
انظر إلى حيث تستقر هذه التركيبات فعلاً. عمود عند طرف مبنى ملحق، ووادٍ خلفه، وأشجار من ثلاث جهات. ليس قمة تلة ولن يكون كذلك أبداً، لأن المستشعر يجب أن يعيش حيث يعيش ما يقيسه.
يُقال عن مواقع كهذه إنها ضعيفة الرياح. وهي في الغالب ليست كذلك. رياحها بطيئة، وتلك مشكلة مختلفة لها جواب مختلف.
في الهواء البطيء، تتفوق المساحة على كل شيء.
القدرة المتاحة في الرياح ترتفع بمكعّب سرعتها، ولا ترتفع إلا تناسبياً مع المساحة التي يكنسها الدوّار. يبدو ذلك خبراً سيئاً لموقع محمي، وهو كذلك فعلاً — اخفض سرعة الرياح إلى النصف فيتبقى لك ثُمن القدرة. لكنه يخبرك أيضاً على وجه الدقة بالرافعة المسموح لك بسحبها.
لا يمكنك تغيير سرعة الرياح في الموقع. لكن يمكنك تغيير المساحة المكنوسة. ضاعف الدوّار فتكنس أربعة أضعاف المساحة، أي أربعة أضعاف القدرة من النسيم نفسه تماماً. كما أن الشفرات الأكبر تعطي عزم بدء أعلى، فيبدأ الدوّار بالدوران في هواء أخف بدلاً من الوقوف ساكناً بانتظار هبّة تأتي مرتين في الأسبوع.
لهذا فإن الميل الغريزي إلى تركيب شيء صغير وغير لافت في موقع ضعيف الرياح يكون عادةً مقلوباً. الدوّار الصغير على قمة عاصفة أمر جيد. أما في موقع محمي فهو المكان الوحيد الذي تسدّد فيه مساحة الشفرات الإضافية ثمنها كل يوم.
ما الذي سنتحقق منه أولاً.
ابدأ بالرقم اليومي لا بالذروة. جهاز يسحب نصف واط في المتوسط يحتاج نحو اثنتي عشرة واط ساعة في اليوم — كمية طاقة ضئيلة يغطيها دوّار متواضع حتى في موقع عادي تماماً. ثم احسب سعة البطارية على أساس الأيام الساكنة لا الأيام المتوسطة، لأن البطارية هي التي تقرر ما إذا كان الجهاز ما زال متصلاً بعد أسبوع هادئ، لا التوربين.
بعد ذلك يأتي ارتفاع التركيب، وهواء خالٍ من العوائق في اتجاه الرياح السائدة، ومسار كابل قصير بما يكفي لئلا يُفسد هبوط الجهد العمل كله. لا شيء من ذلك صعب. غير أنه يجب أن يُحسم قبل أن يدخل العمود في الأرض، لا أن يُكتشف في الشتاء التالي.
خمسة فولت عند الجهاز.
رياح أو بطارية أو شبكة خلفه.
في موقع بطيء الرياح: مساحة شفرات أكبر — في كل مرة.
الصورة في هذه الصفحة لتركيب حقيقي في موقع داخلي محمي من الرياح. والأرقام أعلاه حسابات بسيطة تبيّن كيف يُتخذ قرار تحديد المقاسات؛ أما أرقام موقعك أنت فتعتمد على رياحك أنت وحِملك أنت.