Um sensor em um mastro precisa de cinco volts. Essa é a parte fácil. A parte difícil é manter esses cinco volts por um ano, no meio de um campo, atravessando um janeiro em que ninguém vai dirigir até lá para trocar uma pilha.
Cinco volts, três caminhos.
Quase todo dispositivo conectado — um gateway, um sensor meteorológico, um controle de portão, uma câmera, uma sonda de solo — faz sua eletrônica funcionar com cinco volts. Raramente recebe cinco volts nos terminais. É alimentado com algo mais alto — nove a doze volts — e reduz a tensão internamente. É por isso que a mesma caixa pode ser alimentada por uma bateria pequena, por uma fonte de rede ou por uma turbina, sem nunca perceber a diferença.
Essas três opções, no entanto, não são equivalentes. A rede é a mais simples até você orçar a vala. Uma pilha pequena é a mais barata até você contar as viagens. O vento é o único dos três que continua trabalhando quando o dispositivo está em algum lugar até onde você preferiria não caminhar.
A carga é mínima. O problema nunca foram os watts — são as viagens.
A via dos nove volts, com franqueza.
A pilha de nove volts é o jeito mais rápido de colocar um dispositivo para funcionar. Sem vala, sem fonte, sem autorização de ninguém — encaixa e o dispositivo está vivo. É assim que quase toda uma dessas instalações começa a vida na bancada, e em um número surpreendente de casos é assim que ela fica.
O que isso rende depende inteiramente do ciclo de trabalho. Uma pilha descartável de nove volts guarda cerca de cinco watts-hora. Um dispositivo que fica acordado e consome meio watt a esgota em umas dez horas, o que não serve para ninguém. Um dispositivo que acorda, faz uma leitura, envia e volta a dormir pode ficar na média em um miliwatt — e com a mesma pilha isso dura meses.
Assim, uma pilha descartável é a resposta certa para o arranque, para uma campanha curta de medições, para um sensor que dorme durante a maior parte da sua vida. É a resposta errada para uma câmara ou um gateway que nunca dorme. É exatamente isso que a inscrição no painel diz: a tomada está prevista para uma bateria recarregável, porque numa instalação real a bateria não é para ser levada até ao mastro e trocada. É para ser mantida carregada.
Resta a parte útil: o que a mantém carregada é uma decisão à parte, e não definitiva. Um dispositivo pode começar com uma pilha na bancada e acabar num pacote carregado por uma turbina, sem que mude uma única coisa no próprio dispositivo.
Quem decide é o local, não a ficha técnica.
Repare onde essas instalações realmente acabam ficando. Um mastro na ponta de um anexo, um vale atrás, árvores em três lados. Não é um topo de serra e nunca será, porque o sensor precisa morar onde mora aquilo que ele mede.
De locais como este diz-se que têm pouco vento. Quase nunca é o caso. Têm vento lento, que é um problema diferente com uma resposta diferente.
Em ar lento, a área ganha a tudo.
A potência disponível no vento cresce com o cubo da sua velocidade e apenas na proporção da área varrida pelo rotor. Isso parece má notícia para um local abrigado, e é — reduza a velocidade do vento para metade e fica-lhe um oitavo da potência. Mas também lhe diz exatamente que alavanca lhe é permitido puxar.
A velocidade do vento no local não se muda. A área varrida muda-se. Duplique o rotor e varrerá quatro vezes a área, ou seja, quatro vezes a potência a partir da mesma brisa. Pás maiores dão ainda mais binário de arranque, pelo que o rotor começa a rodar com ar mais fraco em vez de ficar parado à espera de uma rajada que aparece duas vezes por semana.
É por isso que o instinto de instalar algo pequeno e discreto em um local de pouco vento costuma estar invertido. Um rotor pequeno em um topo de serra ventoso está ótimo. Em um local abrigado é justamente onde a área de pá adicional se paga todos os dias.
O que verificaríamos primeiro.
Comece pelo número diário, não pelo pico. Um dispositivo que consome meio watt em média precisa de cerca de doze watts-hora por dia — uma quantidade de energia irrisória, coberta sem esforço por um rotor modesto mesmo em um local comum. Dimensione depois a bateria para os dias sem vento e não para os dias médios, porque é a bateria que decide se o dispositivo ainda está on-line depois de uma semana calma, não a turbina.
Depois disso é altura de montagem, ar livre do lado dos ventos dominantes e um traçado de cabo suficientemente curto para que a queda de tensão não deite o trabalho a perder. Nada disto é difícil. Só tem de ser decidido antes de o mastro entrar no chão, em vez de ser descoberto no inverno seguinte.
Cinco volts no dispositivo.
Vento, bateria ou rede por trás.
Num local lento, mais área de pá — sempre.
A fotografia desta página é de uma instalação real em um local abrigado do interior. Os números acima são aritmética simples, para mostrar como se chega ao dimensionamento; os valores do seu local dependem do seu vento e da sua carga.