L'illusion des générateurs d'énergie libre : pourquoi le système « électrique vers électrique » ne peut pas produire d'énergie supplémentaire

Ces dernières années, le concept de générateurs d'énergie libre a connu une grande popularité. Il est également désigné sous les termes d'« énergie libre », de « machine à mouvement perpétuel » ou de « générateur ultra-efficace ». De nombreux vendeurs le présentent comme capable de « produire de l'électricité à partir d'électricité », c'est-à-dire d'utiliser un moteur électrique pour entraîner un générateur à aimants permanents, généralement équipé, au milieu, d'un mécanisme d'engrenages.

Toutefois, les générateurs d'énergie libre existent-ils réellement ? Selon les lois fondamentales de la physique, la fameuse machine à mouvement perpétuel ne peut tout simplement pas produire un gain net d'énergie. Cet article explique systématiquement les principes sous-jacents à tous, afin de vous aider à comprendre pourquoi de tels produits sont scientifiquement impossibles.

Loi de conservation de l'énergie

Il s'agit l'un des principes les plus fondamentaux et les plus universels de la physique : dans un système isolé, l'énergie ne peut ni être créée ni être détruite ; elle ne peut que se transformer d'une forme à une autre.

Cela signifie que :

Tout processus de conversion d'énergie entraîne des pertes d'énergie. L'énergie totale fournie par le système ne peut pas dépasser l'énergie totale absorbée. Dans une situation idéale, l'énergie de sortie peut être égale à l'énergie d'entrée (c'est-à-dire que le rendement de conversion est de 100 %). Toutefois, dans la réalité, en raison des pertes d'énergie, le rendement de conversion est généralement inférieur à 100 %, si bien que l'énergie de sortie est toujours inférieure à l'énergie d'entrée.

Pertes d'énergie dans les composants d'un générateur d'énergie libre

1. Moteur électrique

Le rendement de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique se situe généralement entre 70 % et 95 %. Les pertes générées comprennent notamment : le chauffage par résistance, les pertes dans le circuit magnétique, le frottement mécanique, la résistance de l'air, etc. Par conséquent, même le moteur le plus performant ne peut atteindre un rendement de conversion de 100 %.

2. Transmission par engrenages

Dans une transmission par engrenages, le frottement mécanique est inévitable. Par conséquent, le rendement d'une transmission par engrenages à un seul étage se situe généralement entre 90 % et 98 %. Le rendement des systèmes de transmission par engrenages à plusieurs étages est encore plus faible, et les pertes s’accumulent.

3. Générateur à aimants permanents

La conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique générateurs à aimants permanents se situe généralement entre 80 % et 95 %. Ses pertes comprennent notamment : les pertes par hystérésis, les pertes par courants de Foucault, les pertes par résistance, les pertes par frottement mécanique, etc.

4. Circuit et système de commande

Tous les composants électroniques de puissance présentent leur propre consommation électrique. Les câbles présentent également des pertes par résistance.

Transmission par boîte de vitesses : relation triangulaire « vitesse – couple – puissance »

Il s'agit d'un principe physique fondamental démontrant l'impossibilité du « générateur d'énergie libre » :

1. Principe de conservation de l’énergie

- En ignorant les processus transitoires brefs, dans une transmission en régime permanent, la puissance mécanique à l’entrée de la boîte de vitesses ≈ la puissance mécanique à la sortie (après déduction des pertes par frottement).

- Puissance mécanique (P) = Couple (T) × Vitesse (ω)

- Les engrenages peuvent modifier le rapport entre le couple et la vitesse, mais ils ne peuvent pas augmenter la puissance totale.

2. Le coût de l’augmentation de vitesse par la boîte de vitesses

Lorsque la boîte de vitesses augmente la vitesse d’un facteur N (transmission multiplicatrice), le couple à la sortie diminue approximativement à 1/N du couple d’entrée. Inversement, pour un moteur électrique, afin d’entraîner cette boîte de vitesses multiplicatrice, le moteur doit fournir un couple N fois plus élevé pour compenser le couple résistant généré par le générateur accélérateur.

- Le couple du moteur électrique est proportionnel au courant : T_moteur = K × I (où K est la constante du moteur).

- Autrement dit, l’augmentation de la vitesse de rotation des engrenages oblige le courant du moteur électrique à augmenter considérablement, entraînant une augmentation quadratique des pertes cuivre (I²R) du moteur et, par conséquent, une réduction significative du rendement.

3. Analyse de simulation du flux d’énergie

Supposons un système idéal qui néglige temporairement toutes les pertes :

L’alternateur nécessite 1 000 tours par minute et un couple de 10 newton-mètres pour produire de l’électricité. La puissance requise est alors calculée comme suit : P = T × ω = 10 newton-mètres × (1 000 × 2π/60) ≈ 1 047 watts

Si un réducteur de rapport 1:10 est utilisé (l’alternateur effectue 10 tours pendant qu’un tour est effectué par le moteur)

Alors la vitesse requise du moteur : 100 tours par minute (tr/min), le couple requis du moteur : 100 newton-mètres (N·m) (10 fois le couple de l’alternateur !)

Dans ce cas, un petit moteur courant, dont le couple est inférieur à 100 newton-mètres, sera fortement surchargé, et son rendement pourrait chuter de 90 % à moins de 50 %.

Calcul de l'efficacité globale des générateurs d'énergie libre

En supposant l'utilisation des composants les plus efficaces disponibles sur le marché, les rendements de conversion sont les suivants :

- Moteur électrique haute efficacité : 95 %

- Transmission par engrenages haute efficacité : 98 %

- Haute efficacité générateur : 95 %

Rendement total = 0,95 × 0,98 × 0,95 ≈ 88,5 %

Cela signifie que, pour chaque 100 unités d’énergie électrique fournie en entrée, au maximum seulement 88,5 unités d’énergie électrique peuvent être produites en sortie, avec une perte nette de 11,5 unités. Dans les produits réels, le rendement de chaque composant est généralement inférieur, et le rendement global peut descendre aussi bas que 60 à 70 %. Cela implique que, pour chaque 100 unités d’énergie fournie en entrée, seules 60 à 70 unités peuvent être générées en sortie, ce qui fait que le prétendu « système de générateur d’énergie libre » consomme constamment de l’énergie au lieu d’en produire.

Affirmations trompeuses courantes

1. Les aimants permanents peuvent fournir de l’« énergie libre »

En fait, le champ magnétique des aimants permanents ne fournit aucun travail pendant le processus de génération d'énergie. Il constitue simplement un milieu de conversion d'énergie. L'énergie magnétique ne se régénère pas spontanément. Les alternateurs rencontrent une résistance magnétique lors de leur rotation et nécessitent un apport continu d'énergie pour vaincre cette résistance.

2. Les engrenages peuvent augmenter l'énergie

Les engrenages peuvent effectivement modifier le couple et la vitesse de rotation, mais ils ne peuvent pas accroître l'énergie totale. Comme mentionné dans la troisième section, une augmentation de la vitesse de rotation des engrenages s'accompagne d'une exigence en couple doublée, ce qui réduit en réalité le rendement du système.

3. Une fois activé, le système de génération d'énergie à « énergie libre » peut fonctionner de manière autonome.

En réalité, toute perte entraîne un ralentissement progressif du système, qui finit par s'arrêter complètement. Dans ces démonstrations présentées par ces entreprises, d'autres apports énergétiques externes peuvent être intégrés, mais ils ne sont pas visibles dans les images et restent dissimulés aux clients.

4. Manipulation des valeurs mesurées en entrée et en sortie

Pendant le processus de mesure, ces commerçants peuvent également utiliser des instruments de mesure présentant des précisions variables ou des systèmes de mesure incomplets (par exemple, en ignorant la consommation d’énergie du système de commande) afin de tromper les clients.

Conclusion

La machine à mouvement perpétuel ignore les flux et les pertes d’énergie, ce qui viole ainsi la loi de conservation de l’énergie. De tels produits ne sont généralement pas accompagnés de rapports d’essai, et les commerçants ignorent également les détails techniques relatifs à ces produits.

Certains commerçants vont même jusqu’à affirmer détenir des brevets sur leurs produits afin de rassurer les clients quant à leur efficacité. Or, un brevet ne garantit que la nouveauté du produit, et non sa validité scientifique.

Par conséquent, ne croyez pas aux astuces relatives à la machine à mouvement perpétuel. Lorsque vous êtes confronté à de tels produits, vous pouvez demander au vendeur de fournir un rapport complet de détection énergétique concernant le fonctionnement à long terme du produit dans un système fermé. S’il est incapable de le fournir ou s’il élude la question, cela suffit à indiquer l’existence d’un problème.

Comment améliorer le rendement de conversion énergétique ?

Bien qu’il soit impossible de réaliser des générateurs d’énergie libre, il existe toutefois quelques méthodes réalisables pour améliorer le rendement de conversion énergétique. Tout d’abord, il est conseillé d’utiliser des composants présentant le rendement de conversion le plus élevé. En outre, on peut réduire les étapes de conversion superflues afin de minimiser les pertes d’énergie durant le processus de conversion.