The separate-condenser steam engine

Par Kaveh Hosseini

James Watt naît en 1736 à Greenock, en Écosse, enfant maladif tenu éloigné de l'école qui s'enseigne seul les mathématiques et hante l'atelier de fournitures navales de son père, démontant les instruments pour comprendre leur fonctionnement. Apprenti fabricant d'instruments de mathématiques à Glasgow, il ouvre une boutique à l'université, où en 1764 un professeur lui demande de réparer une maquette de machine atmosphérique de Newcomen. La maquette fonctionnait ; Watt vit ce qu'elle gaspillait. À chaque course, l'immense cylindre se remplissait de vapeur, puis était arrosé d'eau froide pour la condenser — et à chaque course, il fallait le réchauffer à la vapeur fraîche avant qu'il puisse travailler à nouveau. Les trois quarts du charbon servaient à réchauffer du métal, non à pomper de l'eau. Un dimanche de 1765, se promenant sur la lande de Glasgow, la solution le frappa d'un bloc : condenser la vapeur dans un récipient séparé, maintenu en permanence froid, et garder le cylindre en permanence chaud. La machine brûlerait un quart du charbon pour le même travail.

Watt avait l'idée ; il lui manquait l'argent et l'usinage. John Roebuck, puis Matthew Boulton des ateliers de Soho à Birmingham, fournirent les deux — Boulton le capital et l'association, le maître de forges John Wilkinson la machine à aléser les cylindres assez précise pour rendre les tolérances de Watt réelles. Le brevet de 1769, prolongé par le Parlement jusqu'en 1800, donna à Boulton & Watt un monopole qu'ils défendirent par des procès aussi acharnés que leurs constructions. Vinrent ensuite les perfectionnements qui firent d'une pompe un moteur : le cylindre à double effet, poussant aux deux courses ; l'engrenage soleil-et-planète puis la manivelle, convertissant le balancement du balancier en mouvement rotatif ; le régulateur centrifuge, paire de boules tournantes qui dosaient la vapeur pour tenir la vitesse constante ; le parallélogramme guidant la tige du piston en ligne droite. En 1800, les machines Boulton & Watt entraînaient filatures, forges et brasseries — une puissance rotative à la demande, partout, indépendante du fleuve et du vent.

Watt donna aussi au monde son unité de puissance des moteurs, le cheval-vapeur, défini d'après le plus fort cheval de brasserie qu'il put mesurer — une unité commerciale devenue physique. Il se retira riche, figure nationale, et mourut en 1819 à Heathfield, près de Birmingham. Il n'inventa pas la machine à vapeur ; Newcomen l'avait fait. Il inventa la machine à vapeur comme proposition économique : assez économe, assez efficace et rotative pour motoriser l'âge de l'usine.

Impact sur la civilisation

La machine de Watt est celle sur laquelle tourna la révolution industrielle. En réduisant des trois quarts la consommation de charbon et — plus décisif — en fournissant un mouvement rotatif, elle libéra l'industrie de la géographie : les usines n'eurent plus besoin de rivières rapides, purent s'élever près des houillères, des ports et des bassins de main-d'œuvre, et la ville industrielle naquit. L'énergie bon marché fit le fer bon marché, le fer bon marché fit les machines et les chemins de fer, et cette boucle auto-entretenue porta la productivité au-delà de tout ce que la civilisation agraire avait connu. Les conséquences sociales furent aussi vastes que les économiques : le système usinier, l'urbanisation, la classe ouvrière, la presse à vapeur qui imprima les journaux de masse, les chemins de fer et les paquebots qui cousirent les continents. Chaque centrale d'aujourd'hui condense encore la vapeur dans un espace séparé — l'intuition de Watt en 1765, portée au gigawatt. Il prit l'intrant le plus coûteux de son époque, l'énergie, et le rendit abondant.