De illusie van gratis-energiegeneratoren: Waarom de „elektrisch-naar-elektrisch“-omzetting geen extra energie kan opwekken

De afgelopen jaren is het concept van gratis energiegeneratoren zeer populair geworden. Het wordt ook wel 'gratis energie', 'perpetuum mobile' of 'super-efficiënte generator' genoemd. Veel verkopers promoten het als een apparaat dat 'elektriciteit kan opwekken met behulp van elektriciteit', dat wil zeggen: een elektrische motor gebruikt om een permanente-magneetgenerator aan te drijven, meestal uitgerust met een tandwielmechanisme in het midden.

Bestaan gratis energiegeneratoren echter werkelijk? Volgens de basiswetten van de natuurkunde kan een zogenaamd perpetuum mobile simpelweg geen netto-energiewinst opleveren. In dit artikel worden de onderliggende principes systematisch uitgelegd, zodat iedereen begrijpt waarom dergelijke producten wetenschappelijk onmogelijk zijn.

De wet van behoud van energie

Het is één van de meest fundamentele en universele principes in de natuurkunde: in een geïsoleerd systeem kan energie noch worden gecreëerd noch vernietigd; ze kan alleen van de ene vorm in de andere worden omgezet.

Dat wil zeggen:

Elk energieomzettingsproces leidt tot energieverlies. De totale energie-output van het systeem kan de totale energie-input niet overschrijden. In een ideale situatie kan de outputenergie gelijk zijn aan de inputenergie (d.w.z. het omzettingsrendement is 100%). In werkelijkheid is het omzettingsrendement echter meestal lager dan 100% vanwege energieverliezen, waardoor de outputenergie altijd lager is dan de inputenergie.

Energieverliezen in de onderdelen van een vrije-energiegenerator

1. Elektrische Motor

Het rendement van de omzetting van elektrische energie in mechanische energie ligt meestal tussen de 70% en 95%. De optredende verliezen omvatten over het algemeen: weerstandsverwarming, kernverliezen, mechanische wrijving en luchtweerstand. Zelfs de meest efficiënte motor kan daarom geen 100% omzettingsrendement bereiken.

2. Tandwieloverbrenging

Bij tandwieloverbrenging is mechanische wrijving onvermijdelijk. De efficiëntie van een enkelvoudige tandwieloverbrenging bedraagt daarom over het algemeen tussen 90% en 98%. De efficiëntie van meertraps tandwieloverbrengingssystemen is nog lager, en de verliezen zijn cumulatief.

3. Permanente-magneetgenerator

De efficiëntie van de omzetting van mechanische energie in elektrische energie in permanente magneetgeneratoren varieert doorgaans tussen 80% en 95%. Tot de verliezen behoren onder andere: hystereseverlies, wervelstroomverlies, weerstandsverlies en mechanisch wrijvingsverlies.

4. Circuit- en regelsysteem

Alle vermogenselektronische componenten hebben hun eigen stroomverbruik. Ook kabels vertonen weerstandsverliezen.

Tandwielkastoverbrenging: driehoeksrelatie tussen "snelheid – koppel – vermogen"

Dit is een fundamenteel natuurkundig principe dat de onmogelijkheid van de "vrije-energiegenerator" aantoont:

1. Behoud van vermogen

- Wanneer de korte transiënte processen worden genegeerd, is het mechanische vermogen aan de ingangszijde van de versnellingsbak bij een stationaire overbrenging ongeveer gelijk aan het mechanische vermogen aan de uitgangszijde (na aftrek van wrijvingsverliezen).

- Mechanisch vermogen (P) = Koppel (T) × Snelheid (ω)

- Tandwielen kunnen de verhouding tussen koppel en snelheid wijzigen, maar ze kunnen het totale vermogen niet vergroten.

2. De kosten van een snelheidsverhogende versnellingsbak

Wanneer de versnellingsbak de snelheid met een factor N verhoogt (snelheidsverhogende overbrenging), daalt het koppel aan de uitgangszijde tot ongeveer 1/N van het ingangskoppel. Omgekeerd moet een elektrische motor, om deze versnellingsbak in versnelling te drijven, N maal het koppel leveren om het tegenkoppel te overwinnen dat wordt opgewekt door de versnellingsgenerator.

- Het koppel van de elektrische motor is evenredig met de stroom: T_motor = K×I (waarbij K de motorkonstante is).

- Dat wil zeggen dat de toename van het rotatiesnelheid van de tandwielen de stroom van de elektrische motor aanzienlijk doet toenemen, wat leidt tot een kwadratische toename van het koperverlies (I²R) van de motor en daardoor een aanzienlijke vermindering van het rendement.

3. Simulatieanalyse van energiestromen

Neem een ideaal systeem aan waarbij tijdelijk alle verliezen worden genegeerd:

De generator heeft 1000 omwentelingen per minuut en 10 newtonmeter koppel nodig om elektriciteit op te wekken. Het benodigde vermogen wordt dan berekend als: P = T × ω = 10 newtonmeter × (1000 × 2π/60) ≈ 1047 watt

Als een reductieversnelling met een overbrengingsverhouding van 1:10 wordt gebruikt (de generator draait 10 keer terwijl de motor 1 keer draait)

Dan is de benodigde motorsnelheid: 100 omwentelingen per minuut (RPM), het benodigde motorkoppel: 100 newtonmeter (N·m) (10 keer het koppel van de generator!)

Dan zal een gangbare kleine motor met een koppel lager dan 100 newtonmeter ernstig overbelast raken en kan het rendement dalen van 90 % tot onder de 50 %.

Berekening van de totale efficiëntie van gratis-energiegeneratoren

Aangenomen dat de meest efficiënte componenten worden gebruikt die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zijn de conversie-efficiënties als volgt:

- Hoogefficiënte elektrische motor: 95%

- Hoogefficiënte tandwieloverbrenging: 98%

- Hoogefficiënte generator : 95%

Totale efficiëntie = 0,95 × 0,98 × 0,95 ≈ 88,5%

Dit betekent dat voor elke 100 eenheden elektrische energie-invoer maximaal slechts 88,5 eenheden elektrische energie-uitvoer mogelijk zijn, met een nettoverlies van 11,5 eenheden. In werkelijke producten is de efficiëntie van elke component meestal lager en kan de totale efficiëntie zelfs dalen tot 60–70%. Dit impliceert dat voor elke 100 eenheden energie-invoer slechts 60–70 eenheden uitvoer kunnen worden gegenereerd, waardoor het zogenaamde "gratis-energiegenerator-systeem" voortdurend energie verbruikt in plaats van deze te genereren.

Veelvoorkomende misleidende beweringen

1. Permanente magneten kunnen "gratis energie" leveren

In feite verricht het magnetische veld van permanente magneten geen arbeid tijdens het opwekkingsproces. Het is slechts een medium voor energieomzetting. Magnetische energie wordt niet vanzelf geregenereerd. Generatoren ondervinden magnetische weerstand tijdens de rotatie en vereisen een continue energietoevoer om deze weerstand te overwinnen.

2. Tandwielen kunnen energie verhogen

Tandwielen kunnen inderdaad koppel en rotatiesnelheid wijzigen, maar ze kunnen de totale energie niet verhogen. Zoals vermeld in de derde paragraaf, gaat een toename van de rotatiesnelheid van de tandwielen gepaard met een verdubbeling van de koppelvereiste, wat de systeemefficiëntie daadwerkelijk verlaagt.

3. Zodra het systeem voor gratis-energie-opwekking is geactiveerd, kan het zelfstandig blijven draaien.

In feite zal elke verlies het systeem geleidelijk doen afremmen en uiteindelijk tot stilstand brengen. In deze demonstraties door deze bedrijven kunnen andere externe energietoevoeren zijn opgenomen, maar deze worden niet in de beelden getoond en zijn verborgen voor de klanten.

4. Manipuleren van ingangs- en uitgangsmetingwaarden

Tijdens het meetproces kunnen deze handelaren ook meetinstrumenten van verschillende nauwkeurigheid of onvolledige meetsystemen gebruiken (bijvoorbeeld door het stroomverbruik van het regelsysteem te negeren) om klanten te misleiden.

Conclusie

De eeuwigdurende bewegingsmachine negeert energiestromen en -verliezen en schendt daarmee de wet van behoud van energie. Dergelijke producten zijn over het algemeen niet voorzien van testrapporten en de handelaren zijn ook onduidelijk over de technische details van de producten.

Sommige handelaren beweren zelfs dat zij octrooien op de producten bezitten om klanten te verzekeren van de efficiëntie van het product. In feite garandeert een octrooi echter alleen de nieuwheid van het product, niet zijn wetenschappelijke geldigheid.

Daarom moet u niet geloven in de trucs rond de eeuwige bewegingsmachine. Bij het tegenkomen van dergelijke producten kunt u de verkoper vragen een volledig energiedetectierapport te verstrekken van de langdurige werking van het product in een gesloten systeem. Indien zij dit rapport niet kunnen leveren of ontwijkend zijn, is dat al voldoende om op het probleem te wijzen.

Hoe kan de energieomzettingsrendement worden verbeterd?

Hoewel gratis energiegeneratoren onmogelijk zijn om te realiseren, bestaan er nog steeds haalbare methoden om het energieomzettingsrendement te verbeteren. Ten eerste is het raadzaam om componenten met het hoogste omzettingsrendement te gebruiken. Daarnaast kunnen overbodige omzettingsstappen worden verminderd om energieverlies tijdens het omzettingsproces tot een minimum te beperken.