האשליה של יוצרי האנרגיה החופשית: למה ה"אלקטריק-לאלקטריק" לא יכול לייצר אנרגיה נוספת

בשנים האחרונות, הרעיון של מחוללים של אנרגיה חופשית היה פופולרי מאוד. הוא ידוע גם כ"אנרגיה חופשית", "מכונת תנועה תמידית" או "מחולל על-יעיל". רבים מהמוכרים מ quảngים אותו ככזה שיכל ל"לייצר חשמל באמצעות חשמל", כלומר להשתמש במנוע חשמלי כדי להניע מחולל מגנטים קבועים, ולרוב מצויד במנגנון גיר באמצע.

עם זאת, האם מפעלי אנרגיה חינמיים קיימים באמת? לפי חוקי הפיזיקה הבסיסיים, מכונת התנועה ההישארותית הידועה כ"מכונה נצחית" פשוט לא יכולה להשיג רווח אנרגיה נקי. מאמר זה מסביר באופן שיטתי את העקרונות הבסיסיים לכולם, ועוזר לכם להבין למה מוצרים מסוג זה אינם אפשריים מבחינה מדעית.

חוק שימור האנרגיה

זהו אחד העקרונות היסודיים והאוניברסליים ביותר בפיזיקה: במערכת סגורה, אנרגיה לא יכולה להיווצר או להיעלם; היא יכולה להשתנות רק מצורה אחת לצורה אחרת.

כלומר:

כל תהליך המרה של אנרגיה יביא לאובדן אנרגיה. סך האנרגיה היצואית של המערכת לא יכול לעלות על סך האנרגיה הקלטת. במצב אידיאלי, האנרגיה היצואית יכולה להיות שווה לאנרגיה הקלטת (כלומר, יעילות ההמרה היא 100%). עם זאת, במציאות, עקב אובדן אנרגיה, יעילות ההמרה נמוכה בדרך כלל מ-100%, ולכן האנרגיה היצואית תמיד נמוכה מהאנרגיה הקלטת.

אובדי אנרגיה ברכיבים של יצרן אנרגיה חופשי

1. מנוע חשמלי

יעילות המרה של אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית היא בדרך כלל בין 70% ל-95%. האובדים שנוצרים כוללים בדרך כלל: חימום התנגדות, אובד ליבה, חיכוך מכני, התנגדות רוח וכו'. לפיכך, גם המנוע היעיל ביותר אינו מסוגל להשיג יעילות המרה של 100%.

2. העברת גיר

במערכת הילוך מנגנונית, חיכוך מכני הוא בלתי נמנע. לכן, היעילות של מערכת הילוך חד-שלבית היא בדרך כלל בין 90% ל-98%. היעילות של מערכות הילוך רב-שלביות נמוכה אף יותר, והאובדים מצטברים.

3. מولد מגנט קבוע

היעילות להמרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית ב מגניטים קבועים יוצרים היא בדרך כלל בטווח שבין 80% ל-95%. האובדים שלה כוללים בדרך כלל: אובד היסטירזיס, אובד זרמי עיור, אובד התנגדות, אובד חיכוך מכני וכו'.

4. מעגל ומערכת בקרה

לכל רכיבי החשמל העוצמתיים יש את צריכת ההספק שלהם. גם הכבלים סובלים מאובדי התנגדות.

העברת הילוכים: הקשר המשולשי "מהירות - מומנט - הספק"

זהו עיקרון פיזיקלי מרכזי המוכיח את אי-האפשרות של 'מחולל אנרגיה חופשית':

1. עקרון שימור הספק

- אם מתעלמים מתהליכים מעבירים קצרים, בהעברת מצב יציב, הספק המכני בקצה הקליטה של תיבת הילוכים ≈ הספק המכני בקצה ההפעלה (לאחר הפחתת אובדי החיכוך).

- הספק המכני (P) = מומנט (T) × מהירות זוויתית (ω)

- גלגלי שיניים יכולים לשנות את היחס בין המומנט למהירות, אך אינם יכולים להגביר את הסך הכולל של הספק.

2. עלות הגברת המהירות בתיבת הילוכים

כאשר תיבת הילוכים מגבירה את המהירות בגורם N (העברה עם הגברת מהירות), המומנט בקצה ההפעלה יקטן לערך של כ-1/N מהמומנט הקליטה. להיפך, עבור מנוע חשמלי, על מנת להניע תיבת הילוכים זו המגבירת את המהירות, המנוע חייב לספק מומנט גדול פי N כדי להתגבר על המומנט הנגדי שנוצר על ידי המניע המגביר.

- המומנט של המנוע החשמלי פרופורציונלי לזרם: T_motor = K×I (כאשר K הוא קבוע המנוע).

- כלומר, העלייה במהירות הסיבוב של הגלילים מאלצת את הזרם של המנוע החשמלי לגדול באופן משמעותי, מה שגורם לעליה ריבועית באובדן הנחושת (I²R) של המנוע, ובכך מפחית משמעותית את היעילות.

3. ניתוח סימולציה של זרימת האנרגיה

נניח מערכת אידיאלית שמתחשבת זמנית בכל האובדים:

המחולל דורש 1000 סיבובים לדקה ומומנט של 10 ניוטון-מטר כדי לייצר חשמל. אז דרישה ההספק מחושבת כך: P = T × ω = 10 ניוטון-מטר × (1000 × 2π/60) ≈ 1047 וואט

אם נעשה שימוש במנוע ירידה עם יחס 1:10 (המחולל מסתובב 10 פעמים בזמן שהמנוע מסתובב פעם אחת)

אז מהירות המנוע הנדרשת: 100 סיבובים לדקה (RPM), המומנט הנדרש מהמנוע: 100 ניוטון-מטר (N·m) (10 פעמים ממומנט המחולל!)

אז מנוע קטן נפוץ עם מומנט נמוך מ-100 ניוטון-מטר יעבור עומס יתר חמור, והיעילות שלו עלולה לרדת מ-90% למטה מ-50%.

חישוב היעילות הכוללת של מפעילי אנרגיה חופשית

בהנחה בשימוש ברכיבים היעילים ביותר הזמינים בשוק, יעילויות ההמרה הן כדלקמן:

- מנוע חשמלי בעל יעילות גבוהה: 95%

- תיבת הילוכים בעלת יעילות גבוהה: 98%

- בעלת יעילות גבוהה גֵנֵרָטוֹר : 95%

היעילות הכוללת = 0.95 × 0.98 × 0.95 ≈ 88.5%

כלומר, עבור כל 100 יחידות של אנרגיה חשמלית שמתווספות למערכת, ניתן להפיק לכל היותר 88.5 יחידות של אנרגיה חשמלית, עם אובדן נטו של 11.5 יחידות. במוצרים ממשיים, יעילות כל רכיב נוטה להיות נמוכה יותר, והיעילות הכוללת עלולה לרדת ל-60%-70%. זה מרמז כי עבור כל 100 יחידות של אנרגיה שמתווספת, ניתן לייצר רק 60–70 יחידות פלט, מה שמוביל לכך שמערכת הנקראת "מערכת מפעילה של אנרגיה חופשית" צורכת תמיד אנרגיה במקום לייצר אותה.

הצהרות מטעה נפוצות

1. מגנטים קבועים יכולים לספק "אנרגיה חופשית"

למעשה, השדה המגנטי של מגנטים קבעים אינו מבצע עבודה בתהליך ייצור החשמל. הוא פועל רק כאמצעי להמרת אנרגיה. האנרגיה המגנטית אינה מתאששה באופן עצמאי. מנועי חשמל נתקלים בהתנגדות מגנטית במהלך הסיבוב ודורשים קליטת אנרגיה רציפה כדי להתגבר על ההתנגדות הזו.

2. גירים יכולים להגביר אנרגיה

גירים אכן יכולים לשנות מומנט ומהירות סיבוב, אך הם אינם יכולים להגביר את סך האנרגיה הכוללת. כפי שמוזכר בחלק השלישי, הגדלת מהירות הסיבוב של הגירים מגיעה על חשבון הכפלה של דרישת המומנט, מה שמפחית למעשה את יעילות המערכת.

3. לאחר שהפעילה את מערכת ייצור האנרגיה החופשית, היא יכולה לפעול באופן עצמאי.

למעשה, כל אובדן יגרום למערכת להאט בהדרגה ולעצור לבסוף. בהדגמות אלו של החברות הללו, ייתכן שנכללו קליטות אנרגיה חיצוניות נוספות, אך הן אינן מופיעות בסרטון ונעוצות מהלקוחות.

4. מניפולציה בערכים של מדידת הקלט והפלט

במהלך תהליך המדידה, סוחרים אלו עלולים להשתמש גם בכלים למדידה בעלי דיוק משתנה או במערכות מדידה לא שלמות (למשל, התעלמות מצריכת החשמל של מערכת הבקרה) כדי להטעות לקוחות.

סיכום

מכונת התנועה ההישארית מתעלמת מהזרימה והאובדן של אנרגיה, ולכן היא מסתירה את חוק שימור האנרגיה. מוצרים מסוג זה בדרך כלל חסרי דוחות בדיקה, וגם הסוחרים אינם מבינים את הפרטים הטכניים של המוצרים.

חלק מהסוחרים יטענו אפילו כי יש להם פטנטים על המוצר כדי להבטיח ללקוחות את היעילות שלו. עם זאת, בפועל פטנט יכול להבטיח רק את החדשנות של המוצר, ולא את תקפותו המדעית.

לכן, אל תאמינו בטריקים של מכונת התנועה הלא נפסקת. כשאתם נתקלים במוצרים מסוג זה, תוכלו לבקש מהמוכר לספק דוח מלא של מדידת האנרגיה במהלך פעילות ממושכת של המוצר במערכת סגורה. אם הוא אינו מספק אותו או מתחמק מהשאלה, זה מספיק כדי להצביע על הבעיה.

איך לשפר את יעילות המרה של אנרגיה?

למרות שמחוללי אנרגיה חינמיים אינם ניתנים למימוש, קיימות עדיין כמה שיטות אפשריות לשיפור יעילות המרה של אנרגיה. ראשית, מומלץ להשתמש ברכיבים בעלי יעילות המרה הגבוהה ביותר. שנית, ניתן לצמצם שלבים מיותרים בהמרת האנרגיה כדי למזער את אובדן האנרגיה בתהליך ההמרה.