水力発電で永久機関２？

質問

『画像の上』、ポンプで汲み上げた水の位置エネルギーで、水車を回し１回目の発電をして、

『画像の下』、次に２回目の発電は、１回目の発電のときに貯まった水を、左下の水の出口の栓を外し、貯まった水の圧力で水車を回し２回目の発電をします。

１回目の発電のときのポンプでの汲み上げと水の位置エネルギーの消費と発電を限りなくプラスマイナスゼロに近づけ、２回目の水の圧力による発電をプラスすれば、発電全体として、エネルギーの消費量を発電量が上回りませんか？

回答No.12

Saturn5 · ベストアンサー

エネルギー保存則という物理界の巨人に真っ向から立ち向かっていく姿には
感服します。これからもいろいろ考えてください。

(1)は効率の面で改善はされます。
水面切り議に野高さに水車（とりあえず効率１００％とする）を置けば、
最下部では水の全位置エネルギーが得られ、最上部では位置エネルギーが
ありません。ということで１回目の発電で水のエネルギーの５０％が
変換できます。
この水を別の水槽に流すとき満水状態では水の位置エネルギーが１００％
ですが、最後の方は０％になります。ということで、２回目の発電で
水のエネルギーの５０％が変化されます。
トータルで水のエネルギーの１００％を変換できることになります。
しかし、これならば最初から一水槽に貯めるのではなくて放流形式にして、
一番下のところに水車を付ければエネルギーの１００％が変換できます。
水槽はいわば水を半分落として半分ためているだけにすぎません。

(2)浮きに質量が無ければ発電もできません。
しかし、アルキメデスの原理より、浮いている物体は同じ質量の水を
押しのけているのです。従って、浮きを入れると浮きが押しのけた水の
分だけ水面上昇が早くなるので、水をためるの浮きを持ち上げるのと
同じエネルギーが必要となります。
ということで浮きの上昇に使われた分だけ２回目の発電量が減ります。
これも浮きを水と考えれば、水槽の水を２回に分けて流すのと同じです。

お礼

ご回答して頂きありがとうございました！

(1)
水車の高さをじょじょに上げる以上は、水車の高さを調節したとしても水の位置エネルギー全てを得ることはできないのですね。
また、二回目の発電で水を流すときにも水の高さが引くくなればエネルギーを得られないために、効率100％であったとしても、一回目で50％のエネルギーを発電と二回目50％の発電をプラスして結局は100％になるだけであり、また効率100％というのはありえないので、ポンプで汲み上げるときに消費したエネルギーを上回ることは無いということですね。

(2)
浮きを浮かべるとその浮きの重さ分の水を押し退けることになるから、その分水が減り、水を流すときの発電がマイナスになってしまい、たとえ浮きを落下させるときの位置エネルギーをプラスしたとてもプラスマイナスゼロということですね。

補足質問に答えて頂きありがとうございました、「もしかしたら」という疑問がスッキリしました！

回答No.1

Saturn5

おもしろいですね。

図をよく見てください。
１回目の発電では水の落下エネルギーがほとんどありません。
発電するためには水車をもっと下に設置しないといけないのです。
ですから、発電はほとんど２回目の水車によるものだけになり、
これも水圧が徐々に下がりますので、水のエネルギーの１／２しか
使えません。

従って、最大の効率であって元のエネルギーの１／２しか発電できません。

補足

ご回答して頂きありがとうございました！

回答者様方のご意見などを参考にこの水力発電の効率改善点を二つ考えてみました。

(1)
一回目の水車発電のときの水車の高さを最上部に固定したのでは、水の位置エネルギーを取り出せないし無駄にしてしまうので、改良点としては、中間貯水槽に時々刻々と貯まって水位を増す水の水面上ギリギリにつねに水車の位置を保てるように、自由に水車の高さを稼動できるようにさせて、一回目の発電のときの水の位置エネルギーの損失を可能な限り押さえる方法です。

(2)
これは、この水力発電にプラスする第三の新しい発電になります、それは『浮き』を水で浮かび上がらせ落下させるときにその『浮き』の位置エネルギーを回収する新たな発電方法をプラスすることです。まず、中間貯水槽内に水が入る前に、中間貯水槽の底に『ある程度の重さを持った浮き』を沢山入れておきます、すると、一回目の水車発電により貯まる水の水面と共に沢山の『重さを持った浮き』も浮上します、水が中間貯水槽に満水になったら水面上の沢山の『重さを持った浮き』をその位置（満水）で何らかの方法で回収しておいて、二回目の発電で中間貯水槽内の水が空になったときに中間貯水槽内に、満水の位置で回収しておいた沢山の『重さを持った浮き』を落下させて『重さを持った浮き』の位置エネルギーを何らかの方法（例えば、浮きを落として羽根車を回転させるなど）で回収する新しい発電方法のプラスです。（『浮き』は発電の度、中間貯水槽内で浮上と落下を何度も繰り返せることになります）

(1)は、第一の水車発電の水の位置エネルギーを効率を良くする改良点です、(2)は、新たに第三の発電として『重さを持った浮き』を貯水槽にたまる水によって浮上させたあとその位置で回収しておき、その後、水の空になった貯水槽に、落下させて『浮き』の位置エネルギーを羽根車などで回収するものです。

上記の二つを改良しプラスすると発電効率はどうなるでしょうか？

(1)水車の高さ調節、(2)そして『浮き』の発電をプラスすることでポンプによる消費エネルギーを、少しでも発電エネルギーが上回ったりはしませんでしょうか？

また、他にも発電効率をあげる改良点などありますでしょうか？