Pourquoi le moteur thermique est fondamentalement inadapté à la voiture
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On a toujours considéré le moteur thermique comme l’organe naturel d’une automobile. C’est faux.
Si l’on regarde froidement les chiffres, le moteur thermique est bien meilleur pour chauffer son compartiment moteur que pour faire avancer la voiture.
Et c’est là que l’aberration apparaît.
Une machine conçue pour brûler, pas pour mouvoir
Un moteur thermique fonctionne par combustion. On brûle un carburant, on produit une explosion, on génère de la chaleur, et on tente ensuite de convertir une partie de cette chaleur en mouvement.
Le problème est simple : la majorité de l’énergie produite ne devient jamais du mouvement.
Un moteur essence moderne atteint péniblement 35 à 40 % de rendement maximal. Les versions les plus optimisées peuvent culminer à 44,2 % en pic dans des conditions idéales.
Cela signifie qu’au minimum 55 à 65 % de l’énergie part directement en chaleur.
Et ce chiffre est optimiste. En usage réel (et à cause des boîtes de vitesses qui induisent un fonctionnement moteur sur des régimes non optimaux), le rendement moyen d’un moteur thermique sur route se situe plutôt entre 20 et 25 %.
Concrètement :
- Sur 100 unités d’énergie contenues dans le carburant,
- À peine 20 à 25 unités font avancer la voiture,
- 75 à 80 unités servent essentiellement à produire… de la chaleur.
Autrement dit, le moteur thermique chauffe trois à quatre fois plus qu’il ne propulse.
L’absurdité du système de refroidissement
Et c’est ici que le système devient presque grotesque.
Le moteur produit tellement de chaleur inutile qu’il faut mettre en place un dispositif complexe pour l’absorber.
Radiateur, pompe à eau, thermostat, ventilateurs, échangeurs thermiques, durites, vase d’expansion… Toute une architecture existe uniquement pour dissiper l’énergie que le moteur ne sait pas convertir en mouvement.
On consomme du carburant.
On produit de la chaleur en excès.
Puis on dépense de l’énergie et de la complexité pour s’en débarrasser.
Le liquide de refroidissement circule pour évacuer une température interne qui peut dépasser 2 000 °C dans la chambre de combustion. Les gaz d’échappement peuvent atteindre 800 à 900 °C en forte charge.
Une partie gigantesque de l’énergie est littéralement rejetée dans l’air ambiant.
Si le moteur thermique était réellement adapté à produire du mouvement, il n’aurait pas besoin d’un système entier dédié à l’élimination de son propre gaspillage énergétique.
On est face à une machine qui passe son temps à gérer les conséquences de son inefficacité.
Une voiture qui fonctionne comme un radiateur mobile
En ville, à faible charge, le rendement peut descendre sous les 15 %.
Cela signifie que plus de 85 % de l’énergie du carburant sert essentiellement à chauffer le bloc moteur, le liquide de refroidissement et l’environnement.
Ce n’est pas une exagération : un moteur thermique est un générateur de chaleur auquel on a ajouté un vilebrequin.
C’est d’ailleurs pour cela que le chauffage d’une voiture thermique est gratuit en hiver. On récupère une partie de la chaleur qui serait autrement perdue. La voiture produit tellement de chaleur inutile qu’on peut en détourner un peu pour l’habitacle sans effort supplémentaire.
On ne peut pas avoir meilleure démonstration du déséquilibre.
Une architecture contrainte par la thermodynamique
Le problème n’est pas seulement technique, il est physique.
Le moteur thermique est limité par le rendement thermodynamique des cycles de combustion. Même dans des conditions idéales, il est impossible de convertir toute la chaleur en travail mécanique. Une partie sera toujours perdue.
On peut optimiser, augmenter le taux de compression, améliorer la combustion, réduire les frottements. On peut atteindre 44 % en pic.
Mais on ne change pas la nature du processus : on brûle pour chauffer, puis on essaie de récupérer un peu de mouvement.
Comparaison brutale avec l’électrique
Un moteur électrique affiche un rendement de 90 à 95 %.
Sur 100 unités d’énergie :
- 90 à 95 unités deviennent du mouvement,
- À peine 5 à 10 unités sont dissipées en chaleur.
Il n’a pas besoin d’un radiateur massif pour survivre. Il chauffe peu. Il transforme directement l’énergie en couple.
Le contraste est violent.
Le thermique transforme d’abord en chaleur, puis en mouvement.
L’électrique transforme directement en mouvement.
Le thermique est indirect et dissipatif.
L’électrique est direct et efficace.
Une solution historique, pas rationnelle
Si le moteur thermique s’est imposé, ce n’est pas parce qu’il est physiquement adapté au mouvement. C’est parce que l’essence et le diesel ont une densité énergétique énorme, environ 9 kWh par litre.
C’était pratique, compact, facile à transporter.
Mais cela ne change rien au constat : on a accepté pendant plus d’un siècle un système qui gaspille massivement l’énergie qu’il consomme.
Conclusion
Le moteur thermique n’est pas simplement imparfait. Il est structurellement inadapté à produire du mouvement de manière efficiente.
Il convertit davantage d’énergie en chaleur qu’en propulsion. Il nécessite des systèmes complexes pour évacuer cette chaleur. Il fonctionne comme un radiateur sophistiqué auquel on a ajouté un arbre moteur.
En usage réel, plus des deux tiers de l’énergie du carburant ne servent pas à faire avancer la voiture.
C’est une machine brillante sur le plan historique.
Mais d’un point de vue physique et énergétique, c’est une aberration.
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