Moteur à eau

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Le moteur à eau est un terme qui renvoie à différents types de moteurs, qu'ils soient fantaisistes ou fonctionnels.

Le terme générique moteur à eau recouvre :

  • au sens propre : une vue de l'esprit, l'eau (H2O) n'étant pas un carburant ;
  • des systèmes utilisant l'énergie fournie par l'évaporation de l'eau en atmosphère sèche ;
  • des systèmes dans lesquels l'eau est décomposée par une autre source d'énergie au titre de carburant[1], que ce soit interne au moteur, ou externe ; il s'agit alors fondamentalement d'une chaîne de production d'hydrogène + moteur à hydrogène et non d'un moteur primaire[N 1] ;
  • le moteur à hydrogène lui-même, par abus de langage ;
  • des moteurs dans lesquels l'eau est utilisée pour récupérer de l'énergie thermique ;
  • des systèmes dans lesquels l'eau transfère son énergie cinétique à un élément mécanique, comme une turbine, à l'instar de l'air comprimé, ou encore les dispositifs captant l'énergie des vagues, de la marée, des courants marins ;
  • de systèmes controversés promettant d'améliorer les moteurs à explosion avec un dispositif à eau.
  • de l'exploitation de l'eau comme agent propulsif, avec de l'air comprimé comme source d'énergie, voir Fusée à eau.

Systèmes fonctionnels[modifier | modifier le code]

Système fondé sur l'évaporation[modifier | modifier le code]

Lorsque l'air est sec, l'eau s'y évapore spontanément, en refroidissant un peu son environnement immédiat.

Ce refroidissement peut être calculé par des tables psychrométriques, et peut atteindre quelques degrés Celsius. C'est suffisant pour faire tourner un petit moteur à air chaud, mais sans offrir beaucoup de puissance, ou de fiabilité (l'air reste rarement sec : l'hiver, la nuit l'évaporation est négligeable). Afin d'accélérer l'évaporation, il est possible d'augmenter la ventilation de la zone humide et d'en diminuer la pression :

Pile à combustible[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Pile à combustible.

La création d'énergie par recombinaison de dioxygène et de dihydrogène est déjà utilisée, de manière contrôlée et non explosive : dans les piles à combustible. Cette recombinaison contrôlée génère de l'électricité qui peut être utilisée par exemple pour faire fonctionner un moteur électrique. On peut assimiler son fonctionnement à celui d'une pile électrique avec comme « déchet » de l'eau.

Injection d'eau dans les moteurs à combustion[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Injection d'eau dans les moteurs.

Historiquement, l'injection d'eau fut utilisée pour des moteurs d'avions de combat à essence, elle complétait la capacité de refroidissement très ponctuellement. Aucune puissance supplémentaire était directement lié à cette eau. A plein régime, par exemple lors des cabrés, les capacités de refroidissement étant dépassés, un tout petit peu d'eau injecté en même temps permettait un rendement radicale d'extraction de calorie du cœur même du moteur. C'est la chaleur latente d'évaporation localisée qui était la principale source de ce refroidissement. La masse à vide de l'avion étant le principale frein à sa charge utile, les constructeurs cherchaient les petits gains sur les avions de combat. Les moteurs essences craignent beaucoup les phénomènes d'auto-allumage. Ceux-ci ont lieu au cour de la phase de compression du cycle de cylindre lorsque le moteur est trop chaud, provoquant l'explosion anticipé avant allumage. Ils induisent des cognements qui complètent la surchauffe. Ils peuvent conduire parfois à la destruction brutale du moteur.

Systèmes controversés[modifier | modifier le code]

Différents procédés prétendent améliorer le rendement du moteur en y injectant de l'eau. Les moteurs récents ont été améliorés jusqu'à intégrer des gains égaux voire supérieurs à ceux que pourrait apporter l'injection d'eau. L'utilisation de tels dispositifs ne pourraient que nuire au rendement et à la fiabilité, des moteurs récents (entre autres en augmentant la corrosion).

La plus fréquente des controverses concerne l'utilisation d'un moteur à explosion classique, légèrement modifié. L'inox, par exemple, serait exploité pour éviter l'oxydation due aux résidus d'eau et à ses vapeurs. Par ailleurs, le principe d'électrolyse de l'eau afin d'en séparer les atomes de hydrogène et de dioxygène puis d'utiliser ces deux éléments mélangés comme comburant du carburant primaire dans un moteur de type diesel ou essence.

Équation de formation du dihydrogène à partir de l'eau (par électrolyse par exemple) :
2 H2O + Q → 2 H2 + O2
Équation de combustion du dihydrogène (dans la chambre de combustion d'une voiture) :
2 H2 + O2 → 2 H2O + Q

avec Q, la quantité d'énergie utilisée ou produite. En admettant qu'il n'y ait aucune perte dans les processus de craquage et de combustion on ne retrouverait que l'énergie fournie au départ et rien de plus!

La loi de la conservation de l'énergie implique que tout système à moteur thermique ne peut produire plus d'énergie qu'il n'en consomme[2]. Et le second principe de la thermodynamique introduit la notion d'irréversibilité des transformations[3],[4] du fait de l'augmentation de l'entropie (S) du système qui se traduit par la dégradation d'une partie de l'énergie, c'est-à-dire sa transformation inévitable en chaleur, énergie thermique perdue au détriment de l'énergie mécanique recherchée, par exemple sous la forme de frottements ou de résistance mécaniques. Ainsi, rajouter une phase d'électrolyse à bord du véhicule engendre une perte de rendement. Il n'est théoriquement pas intéressant, par exemple, de décomposer l'eau à l'aide de l'énergie fournie par l'essence pour exploiter le moteur principal avec l'hydrogène généré.

Toutefois, l'exploitation de tels dispositifs intervient comme complément au carburant primaire (gazole ou essence). Le rendement obtenu ne repose donc non pas sur le principe de « carburant » mais bien de « comburant  », c'est-à-dire que l'adjonction de dihydrogène (H2) et de dioxygène (O2) à l'entrée d'air du moteur optimisent la carburation primaire du moteur et ainsi son rendement, à l'instar de l'injection auxiliaire de gaz ou encore du turbocompresseur qui existent dans l'industrie automobile et aéronautique depuis le milieu du XXe siècle. Les avantages de ce type de comburants seraient également au bénéfice d'une pollution moindre, surtout en ce qui concerne le diesel. Une fonction, beaucoup plus importante, rentre en jeu, c'est l'implosion, produit par la production de vapeur d'eau, qui engendre une puissance plus importante que l'explosion" aidée ", qui produit une économie de près de soixante-dix pour cent de carburant[réf. nécessaire].

Notes et référence[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Cette extraction d’hydrogène à partir de l'eau comme carburant aura un bilan thermodynamique négatif car il faut consommer plus d’énergie qu'on ne peut en utiliser à la fin de la conversion

Références[modifier | modifier le code]

  1. Challenges avec AFP, « Comment l'US Navy transforme de l'eau de mer en carburant », sur www.challenges.fr,‎ 2014 (consulté le 6 novembre 2014)
  2. Enthalpie de formation de H2O, sur le site fccj.org
  3. Irréversibilité d'une transformation, sur le site thermodynamique.com
  4. second principe de la thermodynamique, sur le site u-strasbg.fr

Articles connexes[modifier | modifier le code]