¿Son viables los sistemas de generación de energía asistida por gravedad (excluida la energía hidroeléctrica)?

Me tomó alrededor de 10 minutos descubrir qué efecto dicen usar (vinculado en los detalles de la pregunta), lo cual es una mala señal.

Permítanme comenzar diciendo que un péndulo es un dispositivo de almacenamiento de energía . Intercambia energía cinética y energía potencial gravitacional de un lado a otro oscilando mecánicamente. Balancear un péndulo es como tocar una cuerda de guitarra: agregar energía con una fuerza externa hará que oscile de un lado a otro hasta que la fricción eventualmente lo ralentice.

Sin embargo, a diferencia de una cuerda de guitarra, un péndulo grande oscila a una velocidad lo suficientemente lenta donde es creíble agregar algo de energía adicional en cada swing. Eso te permite acumular más energía almacenada con cada impulso. Cualquiera que haya usado un columpio en el patio ha experimentado este efecto.

La premisa básica del dispositivo de “Potencia asistida por gravedad” es que al colocar un péndulo y algunos enlaces mecánicos entre la entrada de potencia y la salida de potencia de una bomba o generador, el dispositivo obtiene un gran impulso de eficiencia energética. Hacen dos afirmaciones sobre este concepto:

  • Cuando se acciona manualmente, la entrada de potencia del péndulo es más fácil de operar y causa menos fatiga que los sistemas rotativos accionados manualmente, como las bielas o los pedales. Los empujones cortos y fuertes “como empujar un columpio” permitirían, por lo tanto, que una persona produzca más potencia y / o se sienta menos cansada.
  • La gravedad está “ayudando” al dispositivo, lo que significa que puede producir más energía de la que le pones. Específicamente, un motor de combustible convencional podría usar un 50% menos de combustible para producir la misma potencia.

La primera parte es posible. Es un efecto subjetivo en el esfuerzo percibido. En realidad, puede ser un diseño más ergonómico y menos fatigante para la operación humana. El argumento biomecánico es creíble: tiene sentido que una serie de movimientos de empuje en un sistema resonante sea más fácil para el cuerpo que un movimiento continuo de arranque giratorio. Solo tiene que ejercer fuerza en una dirección, y puede tomar breves descansos entre empujones. No sé si eso es cierto o no, pero es creíble.

En este caso, el péndulo ni siquiera es estrictamente necesario para el diseño. Lo importante es la capacidad de usar impulsos intermitentes para conducir un sistema más grande. Puede modificar fácilmente el diseño para usar cualquier otro dispositivo de almacenamiento de impulso, como un volante o un gran salto de masa en un resorte. Lo que significa que la parte “Gravity Assisted” del dispositivo es opcional, en lugar de crítica.

La segunda parte de la afirmación, que el dispositivo emite más energía de la que necesita para funcionar, es completamente imposible. La termodinámica no lo permite. La energía se conserva, no se puede crear ni destruir. Un péndulo es solo un dispositivo de almacenamiento de energía. Sacas lo que pones. No hay ningún mecanismo para crear energía del aire.

Un motor moderno que utiliza un 50% menos de combustible para hacer el mismo trabajo mecánico es imposible. Ya son demasiado eficientes para eso. Superaría la eficiencia teórica de Carnot del motor.

Lo que los inventores parecen estar haciendo es tomar la reducción subjetiva en el esfuerzo percibido del modelo impulsado por el ser humano, y extrapolar que una máquina experimentará la misma reducción en el esfuerzo. Esto es bastante poco científico. Lo cansado que se siente al operar una bomba no es una medida cuantitativa. Los efectos que funcionan para la biomecánica humana no necesariamente funcionan para motores rotativos.

Agregar un dispositivo de almacenamiento a veces puede hacer que los motores funcionen mejor, como agregar un volante a un motor para suavizar los cambios en la velocidad de rotación. Pero muy rápidamente alcanzas rendimientos decrecientes. Agregar un péndulo de mil libras a un pequeño motor de gasolina de dos tiempos no mejorará mágicamente su eficiencia de combustible en un factor de dos.

Es difícil saber si este dispositivo es una estafa o simplemente un optimismo engañoso. Pero definitivamente es uno de los dos.

Tenemos fuentes de energía asistidas por gravedad: presas altas, caídas de agua, mareas. Los péndulos no son particularmente buenos. Si usa un péndulo que cae para conducir una máquina, pierde energía y no se elevará tanto como comenzó. Eventualmente se detendrá en el punto medio del swing.

La energía hidroeléctrica en cierto modo es como un péndulo. El agua cae y hace girar una turbina o una rueda de agua. El agua finalmente se evapora del calor del sol, se eleva, se condensa como lluvia y regresa a un lugar alto para caer nuevamente. El calor del sol más el campo gravitacional de la tierra es lo que produce la energía que se transformará en movimiento mecánico y energía eléctrica.