Construisez un moteur à eau

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Principe du moteur à eau pure, par voie physique

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

Ce refroidissement est mesuré 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/ou d'en diminuer la pression. Les jouets de type oiseau buveur fonctionnent sur ce principe. Un autre type de moteur s'appuie sur ce principe : la tour énergétique.

Développement

La plus fréquente des théories concerne l'utilisation d'un moteur à explosion essence classique, légèrement modifié pour éviter l'oxydation due à l'eau et aux vapeurs de celle-ci. Le principe est d'électrolyser l'eau afin d'en séparer les atomes d'hydrogène et d'oxygène :

2H₂O → 2H₂ + O₂

et d'utiliser l'hydrogène comme élément combustible. Le dihydrogène, combiné au dioxygène, provoque une puissante explosion au contact d'une étincelle. C'est le même principe qu'avec l'essence : un gaz combustible (l'essence est vaporisée avant d'entrer dans la chambre de combustion. C'est ce mélange gazeux essence/air qui explose au sein du moteur), enflammé à l'aide d'une étincelle provoquée par une bougie, qui en « explosant » repousse le piston… (cycle de Beau de Rochas).

L'énergie produite par ce type de moteur (sous forme d'énergie cinétique du piston) est cependant inférieure à l'énergie électrique nécessaire à l'électrolyse. Ce qui est scientifiquement incontestable puisqu'une grande partie de l'énergie part sous forme de chaleur (le rendement d'un moteur à explosion, de manière générale, est assez faible).

A cause de cette observation le moteur à eau ne pourra devenir effectivement opérationnel que lorsque on séparera la phase d'électrolyse (réalisée par exemple par des éoliennes ou les moteurs utilisant la force des marées ou des vagues) donc produite par des usines en sites fixes, de l'utilisation effective dans les véhicules de l'hydrogène ainsi produit.

Cependant, selon les partisans du moteur à eau, en réalisant une électrolyse pulsée à une certaine fréquence on aurait un meilleur rendement (principe de résonance). Et, dans ce cas, l'électrolyse serait rentable. Ce qui est faux, puisque la résonance ne produit pas d'énergie, mais permet de la fournir seulement au bon moment.

Le problème de cette théorie est qu'elle contrevient aux lois de la physique et, en premier lieu, à la loi de conservation de l'énergie. Aucun processus physique ne peut dégager plus d'énergie qu'il n'en consomme ; résonance ou pas. Deux molécules de dihydrogène et une molécule de dioxygène « contiennent » plus d'énergie (sous forme de liaison moléculaire) que deux molécules d'eau. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle la réaction entre hydrogène et oxygène produit une explosion et dégage de l'énergie : cette explosion correspond à la dispersion de l'énergie « en trop ».

Donc, pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène, il faudra fournir au moins la même quantité d'énergie que celle récupérée ensuite par la réaction inverse. Même si toute l'énergie dégagée par la combustion de l'hydrogène était réutilisée pour l'électrolyse, il ne resterait plus d'énergie pour faire avancer le véhicule ! Ajoutons qu'un moteur cyclique (comme un moteur de voiture) doit nécessairement dissiper une certaine quantité d'énergie en chaleur, c'est-à-dire des pertes qui ne peuvent plus être réutilisées ; d'après le principe de Carnot, base de la deuxième loi de la thermodynamique.

Ce principe de séparation de l'hydrogène et l'oxygène, puis de recombinaison est cependant intéressant pour une autre raison. La combustion de l'hydrogène est beaucoup moins polluante. Elle ne produit que de l'eau. C'est l'argument principal du moteur à hydrogène ou de la pile à combustible à hydrogène. (Le véhicule ne rejette que de l'eau où il passe ; seule la fabrication du véhicule et du carburant, a des effets centralisés sur l'environnement .)

Encore une fois, il importe de préciser que le processus complet (incluant la production d'hydrogène), comme tout processus physique, implique nécessairement une perte nette d'énergie utilisable. Alternativement, on peut utiliser dans la pile un autre composé hautement énergétique (par exemple du méthanol) dont l'hydrogène est extrait chimiquement. Dans ce cas le moteur consomme un combustible pour fournir de l'énergie, comme un moteur essence classique. Mais l'hydrogène sert d'intermédiaire, ce qui le rend potentiellement moins polluant qu'un moteur à essence (bien que dans ce cas la réaction finale produise du CO₂ en sus de l'eau).

Conseil et plans


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