Vapaaenergiageneraattorien illuusio: Miksi "sähköstä sähköön" -järjestelmä ei voi tuottaa lisää energiaa

Viime vuosina ilmaisen energian tuottajien käsite on ollut erinomainen suosiossa. Sitä kutsutaan myös termillä "ilmainen energia", "ikiliikkuja" tai "erinomaisen tehokas generaattori". Monet myyjät mainostavat sitä mahdollisuutena "tuottaa sähköä käyttäen sähköä", eli käyttää sähkömoottoria pyörittämään pysyväismagneettista generaattoria, ja yleensä keskellä on vaihteisto.

Onko kuitenkin olemassa todellisia ilmaisia energian tuottajia? Fysiikan peruslakien mukaan niin sanottu ikiliikkuja ei voi saavuttaa nettoenergian voittoa. Tässä artikkelissa selitetään järjestelmällisesti kaikille taustaperiaatteet, jotta ymmärtäisit, miksi tällaiset tuotteet ovat tieteellisesti mahdottomia.

Energian säilymislaki

Se on yksi fysiikan perimmäisistä ja yleisimmistä periaatteista: eristetyssä systeemissä energiaa ei voida luoda eikä tuhota; sitä voidaan ainoastaan muuttaa yhdestä muodosta toiseen.

Eli:

Kaikki energianmuuntoprosessit johtavat energiahäviöön. Järjestelmän kokonaissähköteho ei voi ylittää kokonaissähkötuloa. Ideaalisessa tilanteessa lähtöenergia voi olla yhtä suuri kuin tuloenergia (eli muuntotehokkuus on 100 %). Todellisuudessa kuitenkin energiahäviön vuoksi muuntotehokkuus on yleensä alle 100 %, joten lähtöenergia on aina pienempi kuin tuloenergia.

Energiahäviöt vapaan energian generaattorin komponenteissa

1. Sähkömoottori

Sähköenergian muuntotehokkuus mekaaniseksi energiaksi on yleensä 70–95 %. Syntyvät häviöt sisältävät yleensä: vastuslämmön, ytimen häviöt, mekaanisen kitkan ja ilmanvastuksen jne. Siksi edes tehokkain moottori ei voi saavuttaa 100 %:n muuntotehokkuutta.

2. Vaihteisto

Vaihteiston käsittelyssä mekaaninen kitka on välttämätöntä. Siksi yksivaiheisen vaihteiston hyötysuhde on yleensä välillä 90–98 %. Monivaiheisten vaihteistojen hyötysuhde on vielä pienempi, ja häviöt kertyvät.

3. Pysyväismagneettigeneraattori

Mekaanisen energian muuntamisen sähköenergiaksi hyötysuhde kiinteämagneettijeneraattoreissa on tyypillisesti 80–95 %. Häviöihin kuuluvat yleensä: hystereesihäviö, pyörrevirtahäviö, resistanssihäviö, mekaanisen kitkan häviö jne.

4. Piiri ja ohjausjärjestelmä

Kaikilla tehoelektronisilla laitteilla on oma tehonkulutuksensa. Johtimet aiheuttavat myös resistanssihäviöitä.

Vaihteiston käsittely: "Nopeus – vääntömomentti – teho" -kolmiomaisen suhteen

Tämä on keskeinen fysiikan periaate, joka osoittaa "ilmaisen energian generaattorin" mahdottomuuden:

1. Tehon säilymisperiaate

- Ohitetaan lyhyet transienttiprosessit: tasapainotilassa vähennettäessä kitkahäviöitä vaihteiston sisääntulopuolen mekaaninen teho ≈ vaihteiston ulostulopuolen mekaaninen teho.

- Mekaaninen teho (P) = Vääntömomentti (T) × Kulmanopeus (ω)

- Vaihteistot voivat muuttaa vääntömomentin ja kulmanopeuden suhdetta, mutta ne eivät voi lisätä kokonaistehoa.

2. Vaihteiston nopeuden nostamisen kustannukset

Kun vaihteisto nostaa nopeutta tekijällä N (nopeuden nostava vaihteisto), ulostulopuolen vääntömomentti pienenee suunnilleen 1/N:ksi sisääntulopuolen vääntömomentista. Päinvastoin sähkömoottorin on tarjottava N-kertainen vääntömomentti kytkettyä kiihdyttävää vaihteistoa ajamaan, jotta se voisi kumota kiihdyttävän generaattorin aiheuttaman vastavääntömomentin.

- Sähkömoottorin vääntömomentti on verrannollinen siihen syötettävään sähkövirtaan: T_moottori = K × I (jossa K on moottorin vakio).

- Toisin sanoen vaihteiston pyörimisnopeuden kasvu pakottaa sähkömoottorin virran merkittävästi kasvamaan, mikä johtaa moottorin kuparitappiin (I²R) neliölliseen kasvuun ja siten huomattavaan hyötysuhteen laskuun.

3. Energian virtauksen simulointianalyysi

Oletetaan ideaalinen järjestelmä, jossa kaikki tappiot jätetään väliaikaisesti huomiotta:

Generaattorin on pyörähtävä 1000 kierrosta minuutissa ja se vaatii 10 newtonmetrin vääntömomenttia sähkön tuottamiseen. Tehovaatimus lasketaan seuraavasti: P = T × ω = 10 newtonmetriä × (1000 × 2π/60) ≈ 1047 wattiä

Jos käytetään 1:10 väännettyä vaihteistoa (generaattori pyörähtää 10 kertaa, kunnes moottori pyörähtää 1 kerran)

Moottorin vaadittu pyörimisnopeus on silloin: 100 kierrosta minuutissa (rpm), moottorin vaadittu vääntömomentti: 100 newtonmetriä (N·m) (10-kertainen generaattorin vääntömomentti!)

Tällöin yleinen pieni moottori, jonka vääntömomentti on alle 100 newtonmetriä, ylikuormittuisi vakavasti ja hyötysuhde saattaisi laskea 90 %:sta alle 50 %:n.

Vapaan energian generaattoreiden kokonaishyötysuhteen laskenta

Oletetaan, että käytetään markkinoilla saatavilla olevia tehokkaimpia komponentteja; muuntotehokkuudet ovat seuraavat:

- Korkean hyötysuhteen sähkömoottori: 95 %

- Korkean hyötysuhteen vaihteisto: 98 %

- Korkean hyötysuhteen generaattori : 95 %

Kokonaishyötysuhde = 0,95 × 0,98 × 0,95 ≈ 88,5 %

Tämä tarkoittaa, että jokaista 100 yksikköä syötettyä sähköenergiaa kohden voidaan tuottaa enintään 88,5 yksikköä sähköenergiaa, mikä aiheuttaa nettoniukkuuden 11,5 yksikköä. Todellisissa tuotteissa jokaisen komponentin hyötysuhde on yleensä alhaisempi, ja kokonaishyötysuhde voi olla jopa vain 60–70 %. Tämä tarkoittaa, että jokaista 100 yksikköä syötettyä energiaa kohden voidaan tuottaa vain 60–70 yksikköä tuotettua energiaa, mikä johtaa siihen, että niin sanottu "vapaan energian generaattorijärjestelmä" kuluttaa jatkuvasti energiaa sen sijaan, että se tuottaisi sitä.

Yleisiä harhaanjohtavia väitteitä

1. Pysyvät magneetit voivat tarjota "vapaata energiaa"

Itse asiassa pysyvien magneettien magneettikenttä ei tee työtä sähköntuotantoprosessin aikana. Se toimii ainoastaan energianmuunnoksen välitysaineena. Magneettinen energia ei synny uudelleen itsestään. Generaattorit kohtaavat pyörimisen aikana magneettista vastusta, ja tätä vastusta voidaan voittaa vain jatkuvalla energiansyönnillä.

2. Vaihteet voivat lisätä energiaa

Vaihteet voivat todellakin muuttaa vääntömomenttia ja pyörimisnopeutta, mutta ne eivät voi lisätä kokonaissähköenergiaa. Kuten kolmannessa kohdassa mainitaan, vaihteiden pyörimisnopeuden kasvu tapahtuu vääntömomentin vaatimuksen kaksinkertaistumisen kustannuksella, mikä itse asiassa vähentää järjestelmän hyötysuhdetta.

3. Kun ilmainen energia -sähköntuotantojärjestelmä on käynnistetty, se pystyy toimimaan itsenäisesti.

Itse asiassa mikä tahansa tappio saa järjestelmän hidastumaan vähitellen ja lopulta pysähtymään. Nämä yritykset esittelevät järjestelmiä videoilla, joissa saattaa olla mukana muita ulkoisia energialähteitä, mutta niitä ei näytetä kuvamateriaalissa eikä niitä paljasteta asiakkaille.

4. Syöttö- ja tulostusmittausarvojen manipulointi

Mittausprosessin aikana nämä kauppiaat voivat käyttää myös eri tarkkuusasteikkoja olevia mittalaitteita tai epätäydellisiä mittausjärjestelmiä (esimerkiksi ohjausjärjestelmän tehonkulutuksen jättäminen huomiotta) asiakkaiden harhaanjohtamiseksi.

Johtopäätös

Ikiliikkujat eivät huomioi energian virtausta ja tappioita, mikä rikkoo energian säilymislakia. Tällaisilla tuotteilla ei yleensä ole testausselosteita, eikä kauppiaat myöskään tunne tuotteiden teknisiä yksityiskohtia.

Jotkut kauppiaat väittävät jopa omavansa tuotepatentoja, jotta varmistaisivat asiakkaille tuotteen tehokkuuden. Tosiasiassa patentti takaa kuitenkin ainoastaan tuotteen uutuuden, ei sen tieteellistä pätevyyttä.

Siksi älä usko ikiliikkujan temppuja. Kun kohtaamme tällaisia tuotteita, voimme pyytää myyjää toimittamaan täydellisen energian mittausraportin tuotteen pitkäaikaisesta toiminnasta suljetussa järjestelmässä. Jos he eivät pysty toimittamaan sitä tai välttelevät kysymystä, se riittää jo osoittamaan ongelman.

Miten energian muuntotehokkuutta voidaan parantaa?

Vaikka ilmainen energian tuottaminen on mahdotonta saavuttaa, on olemassa joitakin käytännöllisiä tapoja parantaa energian muuntotehokkuutta. Ensinnäkin suositeltavaa on käyttää komponentteja, joiden muuntotehokkuus on mahdollisimman korkea. Lisäksi turhat muuntovaiheet voidaan vähentää, jotta energiahäviö muuntoprosessin aikana minimoidaan.