Een sensor op een mast heeft vijf volt nodig. Dat is het makkelijke deel. Het moeilijke deel is die vijf volt een jaar lang vasthouden, in een weiland, door een januari heen waarin niemand eropuit rijdt om een batterij te vervangen.
Vijf volt, drie manieren.
Bijna elk verbonden apparaat — een gateway, een weersensor, een poortbesturing, een camera, een bodemsonde — laat zijn elektronica op vijf volt draaien. Aan de klemmen staat zelden vijf volt. Er gaat iets hogers in — negen tot twaalf volt — en het apparaat regelt intern omlaag. Daarom kan dezelfde kast gevoed worden vanuit een kleine batterij, vanuit een netadapter of vanuit een windturbine, zonder ooit het verschil te merken.
Die drie opties zijn echter niet gelijkwaardig. Het net is het eenvoudigst, tot je de sleuf laat begroten. Een kleine batterij is het goedkoopst, tot je de ritten telt. Wind is de enige van de drie die blijft werken als het apparaat ergens staat waar je liever niet naartoe loopt.
De belasting is minuscuul. Het probleem waren nooit de watts — het zijn de ritten.
De negen volt route, eerlijk gezegd.
Het negen volt blok is de snelste manier om een apparaat aan de praat te krijgen. Geen sleuf, geen adapter, geen toestemming van wie dan ook — erop klikken en het apparaat leeft. Zo begint bijna elk van deze installaties zijn leven op de werkbank, en bij een verrassend aantal blijft het daar ook bij.
Wat het je oplevert hangt volledig af van de bedrijfscyclus. Een wegwerpblok van negen volt bevat ruwweg vijf wattuur. Een apparaat dat wakker blijft en een halve watt trekt, is er in een uur of tien doorheen, waar niemand iets aan heeft. Een apparaat dat wakker wordt, een meting doet, die verstuurt en weer gaat slapen zit misschien gemiddeld op een milliwatt — en draait op hetzelfde blok maandenlang.
Een wegwerpblok is dus het juiste antwoord voor inbedrijfstelling, voor een korte meetreeks, voor een sensor die het grootste deel van zijn leven slaapt. Het is het verkeerde antwoord voor een camera of een gateway die nooit slaapt. Precies dat vertelt de tekst op het paneel je: de aansluiting is bedoeld voor een oplaadbare accu, want bij een echte installatie hoort de accu niet naar de mast gedragen en verwisseld te worden. Hij hoort bijgeladen te blijven.
Blijft het nuttige deel over: waarmee hij bijgeladen wordt is een aparte beslissing, en geen definitieve. Een apparaat kan op de werkbank op een blok beginnen en eindigen op een accu die door een windturbine geladen wordt, zonder dat er ook maar iets aan het apparaat zelf verandert.
De locatie beslist, niet het datablad.
Kijk waar deze installaties werkelijk terechtkomen. Een mast aan het eind van een bijgebouw, een dal erachter, bomen aan drie kanten. Het is geen bergkam en zal dat ook nooit worden, want de sensor moet wonen waar dat woont wat hij meet.
Locaties als deze worden windarm genoemd. Meestal zijn ze dat niet. Ze hebben trage wind, en dat is een ander probleem met een ander antwoord.
In trage lucht wint oppervlak van alles.
Het vermogen dat in wind zit stijgt met de derde macht van de snelheid, en slechts evenredig met het oppervlak dat de rotor bestrijkt. Dat klinkt als slecht nieuws voor een luwe locatie, en dat is het ook — halveer de windsnelheid en je houdt een achtste van het vermogen over. Maar het vertelt je ook precies aan welke knop je mag draaien.
De windsnelheid op de locatie kun je niet veranderen. Het bestreken oppervlak wel. Verdubbel de rotor en je bestrijkt vier keer het oppervlak, oftewel vier keer het vermogen uit precies dezelfde bries. Grotere bladen geven bovendien meer aanloopkoppel, zodat de rotor al in lichtere lucht begint te draaien in plaats van stil te staan wachten op een vlaag die twee keer per week langskomt.
Daarom is de neiging om op een windarme locatie iets kleins en onopvallends te plaatsen meestal precies verkeerd om. Een kleine rotor op een winderige kam is prima. Op een luwe locatie is het juist de plek waar extra bladoppervlak zich elke dag terugbetaalt.
Wat wij eerst zouden controleren.
Begin bij het dagcijfer, niet bij de piek. Een apparaat dat gemiddeld een halve watt trekt heeft ongeveer twaalf wattuur per dag nodig — een verwaarloosbare hoeveelheid energie, die zelfs op een onopvallende locatie met een bescheiden rotor te halen is. Dimensioneer de accu vervolgens op de windstille dagen in plaats van op de gemiddelde, want de accu bepaalt of het apparaat na een rustige week nog online is, niet de turbine.
Daarna gaat het om masthoogte, vrije aanstroming aan de kant van de overheersende wind, en een kabellengte die kort genoeg is dat de spanningsval het werk niet ongedaan maakt. Niets daarvan is moeilijk. Het moet alleen beslist worden voordat de mast de grond in gaat, in plaats van de winter erop ontdekt te worden.
Vijf volt bij het apparaat.
Wind, accu of net erachter.
Op een trage locatie: meer bladoppervlak — altijd.
De foto op deze pagina is van een echte installatie op een luwe locatie in het binnenland. De cijfers hierboven zijn gewone rekensommen om te laten zien hoe de dimensionering tot stand komt; de getallen voor uw eigen locatie hangen af van uw eigen wind en uw eigen belasting.