Spiral bir yoldan km lerce aşağı inerek enerji üreten bir araç dikey olarak yukarı çıkartılarak enerji üretebilir mi?

Hayır, dikey çıkış enerji üretmez, enerji harcatır. Yer çekimi korunumlu bir kuvvettir, yani yapılan iş yoldan bağımsızdır, sadece yükseklik farkına bağlıdır. Spiral, dikey çıkış ya da düz bir rampa fark etmeksizin 10 km yükseklik farkı için gereken enerji aynıdır.

Sayılarla bakalım. Potansiyel enerji E = m·g·h = 10.000 kg × 9,81 m/s² × 10.000 m ≈ 981 MJ, yani yaklaşık 272 kWh. İnişte en fazla bu kadar enerji elde edebilirsiniz, sürtünme ve jeneratör kayıplarıyla gerçekte daha azını.

1 MW meselesi. Watt enerji değil, güç birimidir (enerji/zaman). Aracınız 1 MW üretiyorsa bu, belirli bir hızda enerjiyi saniyede 1 MJ hızla çektiğiniz anlamına gelir. 981 MJ'yi 1 MW ile boşaltmak yaklaşık 16 dakika sürer. 30 km'yi bu sürede inmek ortalama yaklaşık 110 km/saat demektir, yani rakamlar tutarsız değil. Ama spiralin işlevi enerjiyi artırmak değil, gücü ayarlamaktır: eğim yatıklaştıkça aynı enerji daha uzun sürede ve daha düşük güçle açığa çıkar. (Ayrıca 10 km düşüşü 30 km yolda almak için eğim yaklaşık 19,5° olmalı, 30° olsaydı yol 20 km olurdu.)

Yukarı çıkış. Aynı kütleyi 10 km yukarı taşımak da en az 981 MJ iş gerektirir. Dikey çıkışta kuvvet büyük (en az yaklaşık 98 kN), spiralde ise eğim sayesinde daha küçük bir kuvvet yeter, ama yol uzadığı için toplam iş değişmez. Hiçbir geometri bu bedeli sıfırlayamaz. Dolayısıyla çıkışta enerji üretmezsiniz, tersine bir miktar enerji depolarsınız.

Bütün döngü. Aracı yukarı çıkarıp tekrar indirirseniz en iyi ihtimalle verdiğinizi geri alırsınız, pratikte ise sürtünme, ısı ve verim kayıpları yüzünden daha azını. Bu yüzden iniş enerjisi bir "üretim" değil, daha önce yukarı taşıma emeğiyle depolanmış enerjinin geri dönüşüdür. Aynı mantık pompaj depolamalı hidroelektrikte ve katı kütleli yerçekimi depolama sistemlerinde kullanılır, ancak bunlar enerji kaynağı değil pil gibi çalışır. Pil gibi kullanılacaksa kütleyi yukarı çıkarmak için güneş, rüzgâr gibi bir dış enerji kaynağına ihtiyaç vardır.