Czujnik na maszcie potrzebuje pięciu woltów. To jest ta łatwa część. Trudna część to utrzymać te pięć woltów przez rok, w polu, przez styczeń, w którym nikt nie pojedzie tam wymienić baterii.
Pięć woltów, trzy drogi.
Niemal każde urządzenie podłączone do sieci — brama, czujnik pogodowy, sterownik bramy wjazdowej, kamera, sonda glebowa — zasila swoją elektronikę pięcioma woltami. Rzadko dostaje pięć woltów na zaciskach. Podaje się mu coś wyższego — od dziewięciu do dwunastu woltów — a ono obniża napięcie wewnętrznie. Dlatego ta sama obudowa może być zasilana z małego akumulatora, z zasilacza sieciowego albo z turbiny i nigdy nie pozna różnicy.
Te trzy opcje nie są jednak równoważne. Sieć jest najprostsza, dopóki nie wyceni się wykopu. Mała bateria jest najtańsza, dopóki nie policzy się wyjazdów. Wiatr jest jedynym z tej trójki, który pracuje dalej, gdy urządzenie stoi tam, dokąd wolelibyśmy nie iść.
Obciążenie jest znikome. Problemem nigdy nie były waty — tylko wyjazdy.
Droga dziewięciowoltowa, szczerze.
Bateria dziewięciowoltowa to najszybszy sposób, by uruchomić urządzenie. Bez wykopu, bez zasilacza, bez niczyjej zgody — wpina się ją i urządzenie żyje. Tak zaczyna życie na stole warsztatowym niemal każda z tych instalacji, a w zaskakująco wielu przypadkach tak już zostaje.
To, ile z niej będzie, zależy wyłącznie od cyklu pracy. Jednorazowa bateria dziewięciowoltowa mieści około pięciu watogodzin. Urządzenie, które nie zasypia i pobiera pół wata, opróżni ją w jakieś dziesięć godzin, co nikomu się nie przyda. Urządzenie, które budzi się, wykonuje pomiar, wysyła go i znów zasypia, ma średnio może miliwat — i na tej samej baterii wytrzyma miesiące.
Jednorazowa bateria jest więc właściwą odpowiedzią na uruchomienie, na krótką serię pomiarów, dla czujnika, który przesypia większość własnego życia. Jest złą odpowiedzią dla kamery albo bramy, które nigdy nie zasypiają. Dokładnie to mówi napis na panelu: gniazdo przewidziano dla akumulatora ładowalnego, bo w prawdziwej instalacji akumulator nie ma być noszony pod maszt i wymieniany. Ma być utrzymywany w naładowaniu.
Zostaje część użyteczna: to, co go doładowuje, jest osobną decyzją — i nieostateczną. Urządzenie może zacząć na baterii na stole warsztatowym, a skończyć na pakiecie ładowanym przez turbinę, bez zmiany choćby jednej rzeczy w samym urządzeniu.
Decyduje lokalizacja, nie karta katalogowa.
Proszę spojrzeć, gdzie te instalacje naprawdę lądują. Maszt na końcu budynku gospodarczego, dolina za nim, drzewa z trzech stron. To nie jest grzbiet wzgórza i nigdy nim nie będzie, bo czujnik musi mieszkać tam, gdzie mieszka to, co mierzy.
O takich miejscach mówi się, że mają słaby wiatr. Najczęściej nie mają. Mają wolny wiatr, a to inny problem z inną odpowiedzią.
W wolnym powietrzu powierzchnia bije wszystko.
Moc dostępna w wietrze rośnie z sześcianem jego prędkości, a z powierzchnią zataczaną przez wirnik tylko proporcjonalnie. Brzmi to jak zła wiadomość dla miejsca osłoniętego i jest nią — zmniejsz prędkość wiatru o połowę, a zostanie ci jedna ósma mocy. Ale mówi też dokładnie, za którą dźwignię wolno pociągnąć.
Prędkości wiatru w danym miejscu zmienić się nie da. Powierzchnię zataczaną — owszem. Podwój wirnik, a zatoczysz czterokrotnie większą powierzchnię, czyli czterokrotnie większą moc z dokładnie tego samego powiewu. Większe łopaty dają też większy moment rozruchowy, więc wirnik rusza w lżejszym powietrzu, zamiast stać i czekać na poryw, który przychodzi dwa razy w tygodniu.
Dlatego odruch, by w miejscu o słabym wietrze zamontować coś małego i dyskretnego, zwykle jest odwrotny do właściwego. Mały wirnik na wietrznym grzbiecie jest w porządku. W miejscu osłoniętym to właśnie tam dodatkowa powierzchnia łopat zarabia na siebie każdego dnia.
Co sprawdzilibyśmy najpierw.
Zacznij od liczby dobowej, nie od szczytu. Urządzenie pobierające średnio pół wata potrzebuje około dwunastu watogodzin na dobę — ilości energii znikomej, którą nawet skromny wirnik pokryje w zupełnie zwyczajnym miejscu. Potem dobierz akumulator pod dni bezwietrzne, a nie przeciętne, bo to akumulator decyduje, czy urządzenie jest jeszcze online po spokojnym tygodniu, a nie turbina.
Dalej liczy się wysokość montażu, czyste powietrze od strony wiatrów przeważających i trasa kabla na tyle krótka, żeby spadek napięcia nie zniweczył pracy. Nic z tego nie jest trudne. Trzeba to tylko rozstrzygnąć, zanim maszt wejdzie w ziemię, a nie odkryć następnej zimy.
Pięć woltów przy urządzeniu.
Wiatr, akumulator albo sieć z tyłu.
W miejscu wolnego wiatru — zawsze większa powierzchnia łopat.
Fotografia na tej stronie pochodzi z prawdziwej instalacji w osłoniętym miejscu w głębi lądu. Powyższe liczby to zwykła arytmetyka, pokazująca, jak zapada decyzja o doborze; liczby dla Państwa lokalizacji zależą od Państwa wiatru i Państwa obciążenia.