Un sensore su un palo ha bisogno di cinque volt. Questa è la parte facile. La parte difficile è tenere quei cinque volt per un anno, in mezzo a un campo, attraverso un gennaio in cui nessuno uscirà in auto a cambiare una batteria.
Cinque volt, tre strade.
Quasi ogni dispositivo connesso — un gateway, un sensore meteo, un comando cancello, una telecamera, una sonda per il terreno — fa funzionare la propria elettronica a cinque volt. Raramente riceve cinque volt ai morsetti. Viene alimentato con qualcosa di più alto — da nove a dodici volt — e abbassa la tensione internamente. Per questo la stessa scatola può essere alimentata da una piccola batteria, da un alimentatore di rete o da una turbina, senza accorgersi della differenza.
Le tre opzioni però non si equivalgono. La rete è la più semplice, finché non si preventiva lo scavo. Una piccola batteria è la più economica, finché non si contano i viaggi. Il vento è l'unico dei tre che continua a lavorare quando il dispositivo si trova dove si preferirebbe non andare a piedi.
Il carico è minimo. Il problema non sono mai stati i watt — sono i viaggi.
La via dei nove volt, onestamente.
Il blocchetto da nove volt è il modo più rapido per far partire un dispositivo. Niente scavo, niente alimentatore, nessuna autorizzazione da chiedere — si aggancia e il dispositivo è vivo. È così che quasi tutte queste installazioni iniziano la loro vita sul banco, e per un numero sorprendente di esse è anche così che restano.
Quanto renda dipende interamente dal ciclo di lavoro. Un blocchetto usa e getta da nove volt contiene all'incirca cinque wattora. Un dispositivo che resta sveglio e assorbe mezzo watt lo esaurisce in una decina d'ore, il che non serve a nessuno. Un dispositivo che si sveglia, esegue una lettura, la invia e torna a dormire può stare in media su un milliwatt — e con lo stesso blocchetto dura mesi.
Un blocchetto usa e getta è quindi la risposta giusta per la messa in servizio, per una campagna di misura breve, per un sensore che dorme per la maggior parte della propria vita. È la risposta sbagliata per una telecamera o un gateway che non dorme mai. È esattamente ciò che dice la scritta sul pannello: la presa è prevista per una batteria ricaricabile, perché in un'installazione reale la batteria non è pensata per essere portata fino al palo e sostituita. È pensata per essere tenuta in carica.
Resta la parte utile: che cosa la tenga in carica è una decisione separata, e non definitiva. Un dispositivo può partire con un blocchetto sul banco e finire su un pacco batteria caricato da una turbina, senza che cambi una sola cosa del dispositivo stesso.
Decide il sito, non la scheda tecnica.
Guardate dove finiscono davvero queste installazioni. Un palo all'estremità di un annesso, una valle dietro, alberi su tre lati. Non è un crinale e non lo sarà mai, perché il sensore deve stare dove sta la cosa che misura.
Di siti come questo si dice che hanno poco vento. Quasi mai è così. Hanno vento lento, che è un problema diverso con una risposta diversa.
Nell'aria lenta, l'area batte tutto.
La potenza disponibile nel vento cresce con il cubo della sua velocità e solo in proporzione all'area spazzata dal rotore. Sembra una cattiva notizia per un sito riparato, e lo è — dimezzate la velocità del vento e vi resta un ottavo della potenza. Ma vi dice anche esattamente quale leva vi è concesso tirare.
La velocità del vento sul sito non si può cambiare. L'area spazzata sì. Raddoppiate il rotore e spazzerete quattro volte l'area, cioè quattro volte la potenza dalla stessa identica brezza. Pale più grandi danno inoltre più coppia di spunto, così il rotore comincia a girare con aria più leggera invece di restare fermo ad aspettare una raffica che arriva due volte la settimana.
Ecco perché l'istinto di montare qualcosa di piccolo e discreto su un sito poco ventoso è di solito all'incontrario. Un rotore piccolo su un crinale ventoso va benissimo. Su un sito riparato è l'unico posto in cui l'area di pala in più si ripaga ogni singolo giorno.
Che cosa controlleremmo per primo.
Partite dal dato giornaliero, non dal picco. Un dispositivo che assorbe in media mezzo watt richiede circa dodici wattora al giorno — una quantità di energia irrisoria, coperta senza fatica da un rotore modesto anche su un sito qualunque. Dimensionate poi la batteria sui giorni di calma anziché su quelli medi, perché è la batteria a decidere se il dispositivo è ancora in linea dopo una settimana tranquilla, non la turbina.
Dopodiché contano l'altezza di montaggio, l'aria libera dal lato dei venti dominanti e una tratta di cavo abbastanza corta perché la caduta di tensione non vanifichi il lavoro. Niente di tutto questo è difficile. Va solo deciso prima che il palo entri nel terreno, invece di scoprirlo l'inverno successivo.
Cinque volt al dispositivo.
Vento, batteria o rete dietro.
Su un sito lento, più area di pala — sempre.
La fotografia in questa pagina ritrae un'installazione reale in un sito riparato dell'entroterra. Le cifre qui sopra sono aritmetica ordinaria, per mostrare come si arriva al dimensionamento; i numeri per il vostro sito dipendono dal vostro vento e dal vostro carico.