A szabad energiát termelő generátorok illúziója: Miért nem tudnak további energiát előállítani az „elektromosról-elektromosra” működő berendezések

Az utóbbi években az ingyenenergia-generátorok fogalma rendkívül népszerű lett. Ismert még mint „ingyenenergia”, „örökmozgó” vagy „szupereffektív generátor”. Számos eladó úgy reklámozza, hogy „elektromos áramot termel elektromos áramból”, azaz egy elektromos motort használ egy állandómágneses generátor meghajtására, amely általában köztes fogaskerék-mechanizmussal van felszerelve.

Léteznek azonban valóban ilyen ingyenenergia-generátorok? A fizika alaptörvényei szerint az úgynevezett örökmozgó egyszerűen nem képes nettó energianyereséget elérni. Ebben a cikkben rendszerszerűen ismertetjük az alapvető elveket mindenkinek, hogy segítsük megérteni: miért lehetetlenek tudományos szempontból ilyen termékek.

Az energia megmaradásának törvénye

Ez a fizika egyik legfontosabb és legáltalánosabb elve: egy izolált rendszerben az energia nem jöhet létre, és nem is pusztulhat el; csupán az egyik formából a másikba alakítható át.

Azaz:

Bármely energiaváltási folyamat energiaveszteséggel jár. A rendszer teljes kimeneti energiája nem haladhatja meg a teljes bemeneti energiát. Ideális esetben a kimeneti energia egyenlő lehet a bemeneti energiával (azaz a váltási hatásfok 100%). Valójában azonban az energiaveszteség miatt a váltási hatásfok általában kevesebb, mint 100%, így a kimeneti energia mindig kisebb, mint a bemeneti energia.

Energia-veszteségek egy szabadenergiás generátor alkatrészeiben

1. Elektromotor

Az elektromos energiából mechanikai energiává történő átalakítás hatásfoka általában 70% és 95% között mozog. A keletkező veszteségek általában a következők: ellenállási hőfejlesztés, magveszteség, mechanikai súrlódás, légellenállás stb. Ezért még a legjobb hatásfokú motor sem érhet el 100%-os átalakítási hatásfokot.

2. Fogaskerék-átvitel

Fogaskerék-hajtás esetén a mechanikai súrlódás elkerülhetetlen. Ezért egyfokozatú fogaskerék-hajtás hatásfoka általában 90–98% között mozog. Többfokozatú fogaskerék-hajtási rendszerek hatásfoka még alacsonyabb, és a veszteségek összeadódnak.

3. Állandómágneses generátor

A mechanikai energiából villamos energiává történő átalakítás hatásfoka véglegesített magnét generátorokban általában 80–95% között van. A veszteségei általában a következők: hiszterézis-veszteség, örvényáram-veszteség, ellenállási veszteség, mechanikai súrlódási veszteség stb.

4. Áramkör és vezérlőrendszer

Minden teljesítményelektronikai eszköz saját teljesítményfelvétellel rendelkezik. A kábeleknek is vannak ellenállási veszteségeik.

Hajtásházi fogaskerék-hajtás: „Fordulatszám – Nyomaték – Teljesítmény” háromszögkapcsolat

Ez egy kulcsfontosságú fizikai elv, amely bizonyítja a „szabadenergiás generátor” lehetetlenségét:

1. Az energia megmaradásának elve

- A rövid átmeneti folyamatok figyelmen kívül hagyásával, állandósult állapotú átvitel esetén a mechanikai teljesítmény a sebességváltó bemeneti végén ≈ a mechanikai teljesítmény a kimeneti végén (a súrlódási veszteségek levonása után).

- Mechanikai teljesítmény (P) = Nyomaték (T) × Fordulatszám (ω)

- A fogaskerekek megváltoztathatják a nyomaték és a fordulatszám arányát, de nem növelhetik a teljes teljesítményt.

2. A sebességváltó sebességnövelésének költsége

Amikor a sebességváltó N-szeresre növeli a fordulatszámot (sebességnövelő átvitel), a kimeneti vég nyomatéka kb. 1/N-ed részére csökken a bemeneti nyomatékhoz képest. Ezzel szemben egy elektromos motor esetében, hogy meghajtsa ezt a gyorsító sebességváltót, a motornak N-szeres nyomatékot kell szolgáltatnia a gyorsító generátor által létrehozott ellennyomaték leküzdéséhez.

- Az elektromos motor nyomatéka arányos az árammal: T_motor = K×I (ahol K a motorállandó).

- Azaz a fogaskerekek forgási sebességének növekedése jelentősen növeli az elektromotor áramfelvételét, ami négyzetes növekedést eredményez a motor rézveszteségében (I²R), és így jelentősen csökkenti a hatásfokot.

3. Energiaáramlás-szimulációs elemzés

Tegyük fel egy ideális rendszert, amelyben ideiglenesen figyelmen kívül hagyjuk az összes veszteséget:

A generátorhoz 1000 fordulat per perc és 10 newtonméter nyomaték szükséges az áramfejlesztéshez. A teljesítményigény így számítható: P = T × ω = 10 newtonméter × (1000 × 2π/60) ≈ 1047 watt

Ha egy 1:10-es csökkentő fogaskerék-áttételt használunk (a generátor 10-szer fordul meg, míg a motor egyszer)

Akkor a szükséges motorfordulatszám: 100 fordulat per perc (RPM), a szükséges motor nyomatéka: 100 newtonméter (N·m) (a generátor nyomatékának 10-szerese!)

Ekkor egy általános kis méretű motor, amelynek nyomatéka kevesebb, mint 100 newtonméter, súlyosan túlterhelt lesz, és a hatásfoka 90%-ról akár 50% alá is csökkenhet.

Szabad energiát termelő generátorok teljes hatásfokának kiszámítása

Feltételezve a piacon elérhető legjobb hatásfokú alkatrészek használatát, a konverziós hatásfokok a következők:

- Nagy hatásfokú villanymotor: 95%

- Nagy hatásfokú fogaskerék-áttétel: 98%

- Nagy hatásfokú generátor : 95%

Teljes hatásfok = 0,95 × 0,98 × 0,95 ≈ 88,5%

Ez azt jelenti, hogy minden 100 egységnyi bemenő elektromos energia esetén legfeljebb csupán 88,5 egységnyi elektromos energia állhat ki, azaz nettó veszteség keletkezik 11,5 egységnyi energiában. A gyakorlatban használt termékekben az egyes alkatrészek hatásfoka általában alacsonyabb, és a teljes hatásfok akár 60–70%-ra is csökkenhet. Ez azt jelenti, hogy minden 100 egységnyi bemenő energiára csupán 60–70 egységnyi kimenő energia állítható elő, így az úgynevezett „szabad energiát termelő generátorrendszer” valójában folyamatosan energiát fogyaszt, nem pedig energiát termel.

Gyakori félrevezető állítások

1. Az állandómágnesek „szabad energiát” szolgáltathatnak

Valójában a permanens mágnesek mágneses tere nem végez munkát az áramfejlesztés folyamata során. Csak egy közvetítő közeg az energiaváltáshoz. A mágneses energia nem regenerálódik önmagától. A generátorok forgás közben mágneses ellenállással találkoznak, és folyamatos energiabemenet szükséges ennek az ellenállásnak a leküzdéséhez.

2. A fogaskerekek növelhetik az energiát

A fogaskerekek valóban módosíthatják a nyomatékot és a forgási sebességet, de nem növelhetik az összes energiát. Ahogy a harmadik szakaszban említettük, a fogaskerekek forgási sebességének növekedése a nyomatékigény megkétszerezésével jár, ami valójában csökkenti a rendszer hatásfokát.

3. Miután a szabad energia áramfejlesztő rendszert aktiválták, az önállóan működhet.

Valójában bármilyen veszteség miatt a rendszer fokozatosan lassul, és végül leáll. Ezen cégek bemutatóiban más külső energiabemenetek is szerepelhetnek, de ezek nem láthatók a felvételeken, és a vásárlóktól elrejtettek.

4. Bemeneti és kimeneti mérési értékek manipulálása

A mérési folyamat során ezek a kereskedők esetleg különböző pontosságú mérőeszközöket vagy hiányos mérőrendszereket használnak (például figyelmen kívül hagyják a vezérlőrendszer energiafogyasztását), hogy félrevezessék a vásárlókat.

Összegzés

A perpetuum mobile figyelmen kívül hagyja az energiáramlást és az energiaveszteséget, ezért megszegi az energia megmaradásának törvényét. Az ilyen termékek általában nem rendelkeznek vizsgálati jelentéssel, és a kereskedők sem ismerik a termékek műszaki részleteit.

Egyes kereskedők még azt is állítják, hogy termékükre szabadalmat kaptak, így biztosítják a vásárlókat a termék hatékonyságáról. Valójában azonban egy szabadalom csupán a termék újdonságát garantálja, nem pedig tudományos érvényességét.

Ezért ne higgyenek a perpetuum mobile trükkjeinek. Ha ilyen termékekkel találkoznak, kérhetik az eladótól, hogy adjon át egy teljes energiavizsgálati jelentést a termék hosszú távú működéséről zárt rendszerben. Ha nem tudja előteremteni, vagy kerülő választ ad, az már önmagában elegendő jele a problémának.

Hogyan lehet javítani az energiaátalakítási hatékonyságon?

Bár a szabadenergiás generátorok megvalósíthatatlanok, vannak mégis néhány gyakorlatilag alkalmazható módszer az energiaátalakítási hatékonyság növelésére. Először is célszerű a legmagasabb átalakítási hatékonysággal rendelkező alkatrészeket használni. Ezen felül csökkenthetők az energiaveszteséget okozó felesleges átalakítási lépések az átalakítási folyamat során.