Alt-F4 n°60 - Questions brûlantes  06-05-2022

Écrit par Sir Fendi, édité par Nanogamer7, stringweasel, Conor_, Therenas, MyNameIsTrez, Firerazer,
traduit par bev, Firerazer

Sommaire

À l’occasion de l’anniversaire de diamant d’Alt-F4, notre fanatique Sir Fendi est de retour une fois de plus avec une plongée en profondeur dans la thermodynamique de Factorio. En d’autres termes, il veut savoir comment vous pouvez tirer le meilleur parti de votre charbon en le transformant en différents combustibles. N’est-ce pas gentil de sa part ? Les modules sont naturellement aussi pris en considération. Pas de demi-mesure.

Questions brûlantes Sir Fendi

Factorio dispose d’une variété de combustibles pouvant être utilisés dans vos équipements thermiques, allant du modeste bois classique au combustible nucléaire expérimental et extrême pour fusée. Le combustible le plus populaire est le charbon, qui est l’épine dorsale de l’automatisation au début du jeu ; il fait fonctionner toutes les chaudières, les fours, les véhicules et autres machines de manière fiable jusqu’à ce qu’il soit inévitablement épuisé.

Les combustibles dans Factorio.
Les combustibles dans Factorio.

Au milieu du jeu, le combustible solide est débloqué comme le premier combustible transformé, fabriqué initialement à partir du pétrole brut. De manière pratique, le combustible solide peut être utilisé plus tard pour fabriquer du carburant pour fusée, qui à son tour peut être utilisé pour fabriquer du combustible nucléaire. Ces combustibles transformés offrent des avantages notables par rapport au charbon, comme une plus grande densité énergétique par unité et par pile, et un bonus d’accélération lorsqu’ils sont utilisés dans des véhicules. Mais curieusement, la fin de partie apporte aussi une technologie permettant de liquéfier ce bon vieux charbon et de le transformer en combustible solide. Cela me pose une question : est-ce que transformer le charbon en combustible solide permet d’en tirer plus d’énergie ? En d’autres mots, si on liquéfie 10 unités de charbon, que l’on fabrique du combustible solide à partir des pétroles et des gaz obtenus, puis que l’on brûle ce combustible solide, est-ce que cela fournit plus d’énergie que de brûler directement le charbon, même avec toute cette transformation ? Et si on le transformait en carburant pour fusée ? D’autres questions brûlantes ont suivi et ont débouché sur cette exploration générale du pouvoir énergétique des différents combustibles, ainsi que du coût énergétique de leur conversion.

Lorsque j’ai commencé à réfléchir à ces questions, la page du Wiki sur les combustibles a été une excellente source d’informations. J’ai envisagé les conversions en termes d’énergie produite et consommée par unité en ingrédient, plutôt qu’en termes de débit de production par usine. Au début, j’ai essayé de résoudre de nombreuses équations avec une liste croissante de variables, mais il était beaucoup plus facile de tout convertir en diagrammes, qui résument maintenant tout de manière élégante. C’est pourquoi, dans cet article, je présente quelques questions sur les différents combustibles et j’y réponds principalement à l’aide de diagrammes de conversion. Les résultats fournissent quelques informations intéressantes sur la gestion de vos ressources et permettent de compléter le tableau d’ensemble des combustibles.

Les questions

Commençons par la question qui a tout déclenché :

(1) La transformation du charbon en combustible solide permet-elle d’en tirer plus d’énergie ?

Nous pouvons convertir les produits de la liquéfaction du charbon directement en combustible solide, mais nous disposons également de la possibilité de les craquer :

(2) Qu’est-ce que le craquage change pour la fabrication d’un combustible solide ?

Nous vérifions ensuite comment la transformation du charbon se positionne par rapport à la méthode conventionnelle de fabrication du combustible solide :

(3) Comment le traitement du pétrole rivalise-t-il avec la liquéfaction du charbon pour produire un combustible solide ?

Mais nous notons ensuite que nous ne devons pas arrêter ce traitement au combustible solide :

(4) La transformation d’un combustible solide en carburant pour fusée permet-elle d’en tirer plus d’énergie ?

Et puis nous envisageons d’aller plus loin et d’ajouter de l’uranium :

(5) La transformation du carburant pour fusée en combustible nucléaire permet-elle d’en tirer encore plus d’énergie ?

Ensuite, nous constatons que l’uranium est déjà utilisé pour un autre type de combustible et nous examinons comment les choses peuvent être comparées :

(6) L’utilisation du combustible nucléaire pour produire de l’électricité est-elle plus efficace que la fabrication de barres d’uranium pour les “brûler” dans des réacteurs ?

Après avoir considéré toutes les équations énergétiques dans des conditions normales, nous examinons maintenant comment les choses changent lors de l’introduction de modules :

(7) Quels sont les effets des modules sur les gains d’énergie liés au traitement du combustible ?

Enfin, nous prenons du recul et examinons la situation dans son ensemble, en tenant compte d’autres facteurs tels que les coûts d’installation et les technologies alternatives, et nous posons la question :

(8) Quelle est l’utilité du traitement du combustible en général ?

Avec toutes les options de conversion du jeu de base, cette liste de questions couvre en fait tous les combustibles à l’exception du bois, qui n’est pas convertible en quoi que ce soit, à moins que vous n’utilisiez un mod de charbon de bois. Voici donc une petite remarque sur le bois en tant que combustible : vous pouvez vous retrouver avec beaucoup de bois en tant que sous-produit du nettoyage de surfaces à l’aide d’une hache ou de robots. Cependant, il s’épuise rapidement en raison de la faible quantité d’énergie qu’il fournit. Au lieu d’abattre des arbres pour obtenir du combustible supplémentaire, vous auriez probablement intérêt à utiliser ce bois pour fabriquer des poteaux électriques ou des coffres, ou à conserver les arbres pour absorber la pollution. En ce qui concerne les autres combustibles, puisque nous allons utiliser des diagrammes de conversion pour répondre aux questions, voyons d’abord comment ils ont été fabriqués.

Réalisation des diagrammes de conversion

Dans les diagrammes, les recettes des différents processus de fabrication liés aux combustibles sont utilisées. Les ratios d’entrée et de sortie sont préservés, mais nous exécutons chaque processus de manière fractionnée pour correspondre aux quantités entrantes, plutôt que de viser des cycles de fabrication complets. La plupart des recettes présentées dans les diagrammes peuvent être vérifiées rapidement à partir de la page du Wiki consacrée au raffinage. Les valeurs énergétiques des combustibles sont des constantes du jeu, mentionnées dans la page du Wiki sur les combustibles. L’énergie consommée pour chauffer la vapeur à 165°C est indiquée sur la page du Wiki au sujet de la vapeur.

Quant à la consommation d’électricité pendant le raffinage, elle dépend des machines utilisées et du nombre de cycles de fabrication dont elles ont besoin. Les calculs sont grandement simplifiés grâce au fait que les machines utilisent la même quantité d’énergie par seconde pour chacun de leurs processus. Ces consommations d’énergie sont résumées dans le tableau suivant :

Machine consommatrice d’énergie Consommation sans modules (MW) Processus impliqués Vitesse de fabrication
Oil refinery.png Raffinerie 0,420 Basic oil processing.png Advanced oil processing.png Coal liquefaction.png 1
Chemical plant.png Usine de produits chimiques 0,210 Heavy oil cracking.png Solid fuel from heavy oil.pngSolid fuel from light oil.pngSolid fuel from petroleum gas.png 1
Assembling machine 2.png Machine d’assemblage rapide 0,150 Rocket fuel.pngUranium fuel cell.png 0,75
Centrifuge.png Centrifugeuse 0,350 Nuclear fuel.png 1
  • Nous pourrions également utiliser des machines d’assemblage très rapides pour ces processus, mais elles consommeraient plus d’énergie malgré le gain de vitesse.

L’énergie totale du traitement (“E”) nécessaire à une conversion peut être calculée à partir de la consommation d’énergie de la machine (“P”) multipliée par le temps total de transformation de tous les ingrédients (“t”). Ce temps total de fabrication est le temps nécessaire pour un cycle de fabrication (“t_c”) multiplié par le nombre de cycles de fabrication (“n”) pour couvrir la quantité totale des ingrédients, divisé par la vitesse de fabrication de la machine (“C”). Nous résumons donc la consommation d’énergie de traitement comme suit :

\[E = P * t = P * t_c * n / C\]

Note des éditeurs : Après parution, FuryoftheStars a rappelé que les machines dans le jeu utilisent leur consommation électrique maximale lorsqu’elles sont actives, alors que l’article considère leur énergie opératoire (qui est la différence entre la consommation maximale et la consommation minimale). Par conséquent, pour refléter le jeu et pour chaque machine, la consommation minimale d’énergie doit être ajoutée à la valeur de P dans l’article, ce qui augmente sa valeur d’environ 3%. Par chance, cela ne change pas de façon significative les conclusions de l’article. Merci pour vos retours !

Une fois que nous avons les recettes de fabrication, les valeurs énergétiques des combustibles et l’équation de l’énergie de transformation, nous avons tout ce dont nous avons besoin pour faire les diagrammes de conversion. Maintenant, examinons-les :

Charbon ou charbon liquéfié ?

La façon la plus simple de traiter le charbon est de le liquéfier et de transformer immédiatement les produits en combustible solide, comme ci-dessous :

Transformation directe du charbon en combustible solide.
Transformation directe du charbon en combustible solide.

Nous constatons que de cette façon, 10 charbons donnent 5,75 combustibles solides. Parallèlement, le traitement du charbon nécessite de l’énergie pour chauffer la vapeur et faire fonctionner les machines. Nous pouvons calculer le gain énergétique total en soustrayant toutes les énergies en entrée par les consommations d’énergies pour la transformation de l’énergie en sortie. Ensuite, le pourcentage de gain est le gain énergétique divisé par l’énergie obtenue en brûlant directement le combustible d’entrée.

\[\text{Gain énergétique} = 69 - 40 - 1,5 - 2,1 - 1,365 - 0,84 - 0,21 = 22,985 MJ\] \[\text{Pourcentage de gain} = 22,985 MJ / 40 MJ = 57,4625 \%\]

Nous constatons donc que la simple liquéfaction du charbon nous permet d’en tirer 57 % d’énergie supplémentaire ! Maintenant, pouvons-nous en tirer encore plus si nous utilisons le craquage ?

Ajouter le craquage à la liquéfaction du charbon

Le craquage ajoute une étape supplémentaire au processus, mais l’examen des recettes montre qu’il peut augmenter le rendement du combustible solide : le craquage du pétrole lourd permet d’obtenir 30/40 soit 75 % de pétrole léger en plus. Dans le même temps, 10 unités de pétrole léger suffisent à fabriquer un combustible solide, au lieu de 20 unités de pétrole lourd, ce qui signifie que le rendement est de 200 %. En les combinant, le craquage du pétrole lourd permet d’obtenir 75 % * 200 % = 150 % de combustible en plus qu’avant.

Cependant, on ne peut pas en dire autant du craquage du pétrole léger. Il fournit 20/30 soit environ 66,7 % de gaz de pétrole en plus. De plus, la recette du combustible solide nécessite 20 unités de gaz de pétrole au lieu de 10 unités de pétrole léger, ce qui signifie que le rendement n’est que de 50 %. En combinant ces éléments, le craquage du pétrole léger permet d’obtenir 66,7 % * 50 % = 33,4 % de combustible en plus, ce qui signifie que le craquage du pétrole léger doit être évité.

Examinons maintenant le processus de craquage du pétrole lourd :

Transformation du charbon en combustible solide avec le craquage du pétrole lourd.
Transformation du charbon en combustible solide avec le craquage du pétrole lourd.

Nous voyons que nous obtenons maintenant 7,375 combustibles solides à partir des mêmes 10 charbons, au lieu de 5,75. Cela semble génial, mais le craquage consomme également de l’énergie supplémentaire. Examinons donc le gain énergétique total :

\[\text{Gain énergétique} = 88,5 - 40 - 1,5 - 2,1 - 0,6825 - 2,8875 - 0,21 = 41,12 MJ\] \[\text{Pourcentage de gain} = 41,12 MJ / 40 MJ = 102,8 %\]

Nous constatons que la liquéfaction du charbon, y compris le craquage, entraîne un gain énergétique de 103 %, ce qui signifie que l’on obtient environ deux fois l’énergie initiale du charbon. Par conséquent, si vous liquéfiez le charbon avant de le brûler, vous avez besoin d’en extraire deux fois moins qu’auparavant ! Bien que cela suggère que la liquéfaction du charbon à grande échelle soit une excellente idée, d’autres facteurs tels que les coûts d’installation doivent être pris en compte avant de se lancer, comme nous le verrons plus tard.

Poursuivons en considérant l’autre façon de fabriquer du combustible solide :

Charbon ou pétrole pour la fabrication du combustible solide

Puisqu’il est également possible de fabriquer du combustible solide à partir du pétrole, voyons à quel point le pétrole est riche en énergie par rapport au charbon. L’approche la plus simple est le raffinage de base du pétrole, qui produit du gaz de pétrole directement converti en combustible solide :

Transformation du pétrole en combustible solide avec le raffinage de base du pétrole.
Transformation du pétrole en combustible solide avec le raffinage de base du pétrole.

Nous voyons de cette façon que 100 unités de pétrole produit 2,25 combustibles solide. Cependant, nous savons, grâce aux recettes, que le raffinage avancé du pétrole permet de produire plus de gaz de pétrole pour les mêmes 100 unités de pétrole. En plus de cela, il permet également de produire du pétrole lourd et du pétrole léger. Cela permet donc d’utiliser le pétrole plus efficacement :

Transformation du pétrole en combustible solide grâce au raffinage avancé du pétrole.
Transformation du pétrole en combustible solide grâce au raffinage avancé du pétrole.

Nous constatons que le raffinage avancé du pétrole permet d’obtenir 8,5 % de combustible solide à partir des mêmes 100 unités de pétrole. C’est presque quatre fois le rendement du raffinage de base ! Cependant, nous pouvons faire mieux : encore une fois, le craquage du pétrole lourd nous offre un peu plus d’énergie :

Transformation du pétrole en combustible solide avec le raffinage avancé du pétrole et le craquage du pétrole lourd.
Transformation du pétrole en combustible solide avec le raffinage avancé du pétrole et le craquage du pétrole lourd.

Nous voyons maintenant que nous pouvons obtenir un maximum de 9,125 combustibles solides pour 100 unités de pétrole. Nous pouvons maintenant le comparer avec le maximum de 7,375 combustibles solides pour 10 charbons. Si nous croisons ces chiffres, nous constatons qu’une unité de charbon produit environ 8,08 fois plus de combustible solide qu’une unité de pétrole.

Pendant ce temps, regardons les productions totales d’énergie pour les meilleurs cas pour chaque source d’énergie :

\[\text{Production d’énergie à partir du charbon} = (88,5 - 1,5 - 2,1 - 0,6825 - 2,8875 - 0,21) MJ / 10 \text{charbons}\] \[\text{Production d’énergie à partir du charbon} = 8,112 MJ / \text{charbon}\] \[\text{Production d’énergie à partir du pétrole} = (109,5 - 2,1 - 0,2625 - 2,6775 - 1,155) MJ / 100 \text{unités de pétrole}\] \[\text{Production d’énergie à partir du pétrole} = 1,03305 MJ / \text{unité de pétrole}\]

On constate qu’une unité de charbon contient environ huit fois plus d’énergie qu’une unité de pétrole. Ce rapport vous permet de vous faire une idée de la quantité d’énergie qu’une ressource peut substituer à l’autre lorsque votre objectif est de produire du combustible solide à grande échelle.

Toutefois, le rendement énergétique par unité n’est pas le seul facteur à prendre en compte lorsqu’on compare le charbon et le pétrole pour la production de combustibles solides. J’ai identifié ces facteurs :

  • Rendement énergétique par unité : comme nous venons de le découvrir, le charbon contient environ huit fois plus d’énergie par unité.

  • Efficacité du transport : un wagon de marchandises contient 2 000 charbons, qui représentent environ 16,2 GJ d’énergie s’ils sont convertis en combustible solide. Le même wagon peut contenir 400 barils de pétrole brut, soit 20 000 unités de pétrole, ce qui représente environ 20,6 GJ d’énergie (27 % de plus). Si vous utilisez un wagon-citerne à la place, vous pouvez contenir 25 000 unités de pétrole par wagon, soit 25,8 GJ (près de 60 % en plus), ce qui signifie que les wagons-citernes de pétrole transportent plus d’énergie que les wagons de charbon, en supposant que vous n’ayez pas à vous soucier du transport de l’eau/vapeur. Le pétrole peut également être transporté par pipeline, ce qui peut être préférable au train dans certains cas.

  • Abondances relatives : tout dépend simplement de la carte, donc on ne peut pas dire grand-chose à ce sujet.

  • Utilisations exclusives : si le charbon et le pétrole brut peuvent tous deux être utilisés pour fabriquer des produits pétroliers, les recettes utilisant exclusivement du charbon (plastique, explosifs, grenades, capsules) l’emportent largement sur celles utilisant du pétrole brut (munitions de lance-flammes).

Si l’on considère l’ensemble de ces facteurs, il semble généralement préférable de garder la majeure partie de votre charbon pour la production de plastique et d’explosifs et d’utiliser principalement le pétrole pour la production de combustible solide, à moins que l’abondance de charbon/pétrole ne vous incite à faire autrement. Ainsi, la production de combustible solide est entièrement couverte, mais ce n’est pas la fin de la discussion sur les combustibles, car nous pouvons encore les transformer en carburants pour fusée.

Combustible solide ou carburant pour fusée ?

Après avoir vu que la transformation du charbon en combustible solide offre un rendement énergétique important, peut-être en est-il de même avec la fabrication du carburant pour fusée ? Pour explorer cette possibilité, au lieu de commencer par le charbon/pétrole, il suffit de regarder la recette du carburant pour fusée :

Transformation du combustible solide en carburant pour fusée.
Transformation du combustible solide en carburant pour fusée.

Nous voyons qu’une seule unité de carburant pour fusée contient 100 MJ d’énergie, alors que les ingrédients requis de 10 combustibles solides contiennent déjà 120 MJ, et les 10 unités de pétrole léger peuvent être transformées en un 11e combustible solide pour fournir presque 12 MJ supplémentaires. Par conséquent, nous constatons que la transformation du combustible solide en carburant pour fusée vous fait perdre de l’énergie, avant même de prendre en compte la consommation d’énergie de la transformation. Cependant, comme nous le verrons plus loin, le carburant pour fusée présente des avantages par rapport au combustible solide qui peuvent compenser les pertes d’énergie. En outre, il s’agit d’un ingrédient nécessaire si l’on veut fabriquer du combustible nucléaire, ce qui peut augmenter les gains énergétiques globaux, malgré les pertes à ce stade.

Aller vers le nucléaire

Le combustible nucléaire est encore assez expérimental dans le monde réel, mais Factorio propose une variante standardisée, fabriquée à partir de carburant ordinaire pour fusée et d’uranium 235, qui se présente comme le combustible ultime. Comme pour notre examen du carburant pour fusée, la recette elle-même suffit à déterminer les gains d’énergie :

Transformation du carburant pour fusée en combustible nucléaire.
Transformation du carburant pour fusée en combustible nucléaire.

Nous constatons que le combustible nucléaire offre un rendement énergétique impressionnant de 1,21 GJ, ce qui est une référence cinématographique, mais aussi environ 10 fois plus d’énergie que le combustible solide d’abord utilisé pour fabriquer le carburant pour fusée. Cela signifie que si l’on passait de la combustion directe du charbon à sa transformation en combustible nucléaire, la demande de charbon ne représenterait plus que 1/20e de ce qu’elle était auparavant.

Tirer le meilleur parti de votre uranium

Malgré ses gains énergétiques massifs et les économies de charbon et de pétrole qui en découlent, le combustible nucléaire n’est peut-être pas parfait. L’uranium 235 qu’il utilise pourrait plutôt servir à fabriquer des barres d’uranium, qui offrent une configuration énergétique différente : elles ne peuvent être utilisées qu’à l’intérieur de réacteurs nucléaires. Une barre d’uranium fournit à un réacteur un apport constant de 40 MW de chaleur pendant exactement 200 secondes, ce qui représente une énergie totale de $ 40 MW * 200s = 8000 MJ = 8 GJ $ . Si le réacteur a des voisins, le bonus de voisinage entre en jeu, et le bonus de chaque voisin entraîne la fourniture de 40 MW supplémentaires de chaleur pour la même barre d’uranium. Comme le réacteur peut avoir jusqu’à quatre voisins, la barre d’uranium peut fournir jusqu’à cinq fois son rendement initial, soit $ 8 GJ * 5 = 40 GJ $ . Nous avons déjà affaire à des GJ au lieu de MJ alors que nous discutons d’une seule barre d’uranium, et en plus, sa recette en donne 10 par morceau d’uranium 235 :

Transformation de l’uranium 235 en barres d’uranium.
Transformation de l’uranium 235 en barres d’uranium.

Nous voyons donc que nous pouvons obtenir jusqu’à des centaines de fois plus d’énergie à partir du même morceau d’uranium 235 s’il est transformé en barres d’uranium, au lieu d’être transformé en combustible nucléaire. Cela suggère que si on dispose déjà d’une réserve d’uranium 235, on devrait simplement passer à l’énergie nucléaire et aux machines électriques, au lieu d’utiliser des systèmes thermiques. Toutefois, il convient également de noter que le combustible nucléaire est débloqué en même temps que l’enrichissement Kovarex, qui permet de produire facilement de l’uranium 235. Cela signifie que l’utilisation efficace de l’uranium cesse d’être un problème à peu près au moment où vous débloquez le combustible nucléaire.

Effets des modules sur les gains énergétiques

Jusqu’à présent, nous avons effectué nos calculs sans utiliser de modules afin de garder les choses simples et de comprendre les situations par défaut. Examinons-les à nouveau avec des modules et voyons si nos résultats changent de manière significative. Si vous souhaitez rafraîchir rapidement vos connaissances sur les modules, nos articles du Coin de la complexité proposent des introductions aux modules de productivité, modules de vitesse, modules d’efficacité et aux diffuseurs.

Si l’on considère les modules du point de vue des conversions de combustible, ils influent principalement sur la consommation d’énergie des machines de traitement du combustible. Examinons d’abord l’équation :

\[\text{Énergie totale de la transformation} (E) = \text{Consommation électrique de la machine} (P) * \text{Temps d’un cycle de fabrication} (t_c) * \text{Nombre de cycles de fabrication} (n) / \text{Vitesse de fabrication} (C)\] \[E = P * t_c * n / C\]

Voici ce que font les modules :

  • Modules d’efficacité : ils réduisent la consommation d’énergie des machines de traitement du combustible (“P”). Leurs effets globaux sur les gains énergétiques sont faibles mais notables pour la plupart des recettes. Je recommande vivement d’utiliser des modules d’efficacité 1 dans toutes les machines de traitement du combustible si vous n’utilisez pas d’autres modules, parce qu’ils sont assez bon marché à fabriquer et qu’ils réduisent la consommation d’énergie de 60% ou même 80% (la limite d’efficacité), en fonction du nombre d’emplacements de modules dont disposent les machines.

  • Modules de vitesse : l’un des effets des modules de vitesse est d’augmenter la consommation d’énergie (“P”), tout comme les modules d’efficacité, mais dans le sens inverse, ce qui réduit nos gains énergétiques. L’autre effet des modules de vitesse est d’augmenter la vitesse de fabrication des machines (“C”), ce qui, comme le montre l’équation, réduit la consommation d’énergie, car la vitesse supplémentaire fait travailler les machines moins longtemps pour chaque cycle de fabrication. Pour chaque module de vitesse, l’augmentation de P est supérieure à celle de C, ce qui signifie que l’effet global de tout module de vitesse est une augmentation de E, ce qui diminue le gain énergétique global. Cependant, les modules de vitesse peuvent être utilisés en même temps que les modules de productivité pour atténuer le ralentissement qu’ils provoquent, et cela pourrait permettre un gain énergétique global.

  • Modules de productivité : ils ont les effets les plus intéressants. Ils augmentent la consommation d’énergie (“P”) et diminuent la vitesse de fabrication (“C”), ce qui entraîne une augmentation de E, ce qui diminue les gains énergétiques globaux. D’autre part, les modules de productivité augmentent la quantité de combustibles transformé qui est produite. De plus, cette augmentation se cumule à chaque étape du traitement, ce qui entraîne une augmentation exponentielle de la production globale de combustibles ! Les gains énergétiques provenant du combustible supplémentaire pourraient compenser la consommation d’énergie supplémentaire.

Effets des modules sur la consommation d’énergie.
Effets des modules sur la consommation d’énergie.

Démontrons maintenant l’utilisation des modules. Tout d’abord, examinons le cas des modules d’efficacité dans la liquéfaction du charbon avec craquage du pétrole lourd. Les raffineries et les usines de produits chimiques disposent de trois emplacements de modules. Nous pouvons donc placer trois modules d’efficacité 1 pour réduire la consommation d’énergie de 80 % pour chaque machine :

Transformation du charbon en combustible solide par craquage du pétrole lourd, avec une consommation d’énergie minimale.
Transformation du charbon en combustible solide par craquage du pétrole lourd, avec une consommation d’énergie minimale.

Maintenant, nous recalculons le gain énergétique avec cette diminution de la consommation d’énergie :

\[\text{Gain énergétique} = 88,5 - 40 - 1,5 - 0,42 - 0,1365 - 0,5775 - 0,042 = 45,824 MJ\] \[\text{Pourcentage de gain} = 45,824 MJ / 40 MJ = 114,56 \% ≈ 115 \%\]

Le gain énergétique était de 103 % sans modules. Nous constatons que les modules d’efficacité font passer le gain énergétique de 103 % à 115 %. Cette augmentation est intéressante, mais elle n’est pas très significative, car le coût de l’énergie de transformation était déjà relativement faible. Néanmoins, les modules d’efficacité 1 étant bon marché à produire, cette option en vaut la peine.

Examinons maintenant le même exemple avec trois modules de productivité 3 dans chaque machine, au lieu de trois modules d’efficacité 1. Bien que la consommation d’énergie augmente, chaque module augmente également la quantité de combustible produite de 10 % :

Transformation du charbon en combustible solide par craquage du pétrole lourd, avec une productivité maximale.
Transformation du charbon en combustible solide par craquage du pétrole lourd, avec une productivité maximale.

Nous constatons qu’avec les effets cumulés de 30 % de produit supplémentaire à chaque étape du processus, la quantité de combustible solide est doublée ! Cela représente un gain d’énergie supplémentaire de près de 100 MJ ! Cependant, nous constatons également que la consommation totale d’énergie a fortement augmenté pour atteindre environ 50,6 MJ. Voyons comment tous ces changements se répercutent sur le gain énergétique :

\[\text{Gain énergétique} = 185,562 - 40 - 1,5 - 12,982 - 5,9716 - 30,040 - 1,688 = 93,3804 MJ\] \[\text{Pourcentage de gain} = 93,3804 MJ / 40 MJ = 233,451 \% ≈ 233 \%\]

Nous constatons que les modules de productivité augmentent les gains d’énergie de 103 % à 233 %, ce qui signifie que dans cette configuration, le combustible solide produit contient plus de trois fois plus d’énergie que le charbon qui a été utilisé pour le produire !

D’autre part, nos machines travaillent à une vitesse deux fois moindre qu’auparavant, ce qui fait que l’énergie est consommée deux fois plus longtemps. Nous pouvons peut-être utiliser des modules de vitesse pour contrer ce phénomène. Essayons de passer à deux modules de productivité 3 et un module de vitesse 3 pour chaque machine :

Transformation du charbon en combustible solide par craquage du pétrole lourd, avec une productivité et une vitesse élevées.
Transformation du charbon en combustible solide par craquage du pétrole lourd, avec une productivité et une vitesse élevées.

Par rapport à la dernière configuration, nous obtenons maintenant moins du double de combustible solide, mais la consommation d’énergie a approximativement diminué de moitié. Voyons comment cela se reflète dans le gain énergétique :

\[\text{Gain énergétique} = 146,448 - 40 - 1,5 - 5,775 - 2,3966 - 11,400 - 0,693 = 84,6834 MJ\] \[\text{Pourcentage de gain} = 84,6834 MJ / 40 MJ = 211,7085 \% ≈ 212 \%\]

Par rapport à l’absence de modules offrant un gain de 103 %, cette configuration offre un excellent gain de 212 %, mais la configuration de productivité complète avec un gain de 233 % est meilleure. Cela s’explique par le fait que les gains de combustible cumulés du troisième module de productivité 3 l’emportent sur la réduction de la consommation d’énergie du module de vitesse 3.

Au lieu de remplacer le troisième module de productivité par un module de vitesse, nous pouvons introduire des diffuseurs avec des modules de vitesse. Cela nous permettrait à la fois de conserver la productivité maximale et de réduire la consommation d’énergie de la machine, même si les diffuseurs eux-mêmes introduisent une consommation d’énergie supplémentaire qui doit être prise en compte. Je prédis qu’un autre gain d’énergie est possible en faisant en sorte que chaque diffuseur affecte plusieurs machines. Cependant, étant donné que les calculs impliquant des diffuseurs introduisent des facteurs supplémentaires à prendre en compte, tels que le nombre de machines et la disposition physique de la zone de traitement du carburant, je laisserai cela comme un exercice pour le lecteur.

En même temps, vu les effets importants des modules de productivité, je me demande si nous pouvons les utiliser pour que la production de carburant pour fusée apporte également un gain énergétique net. Donc, remplissons la machine d’assemblage rapide avec des modules de productivité 3 :

Transformation de combustible solide en carburant pour fusée dans une machine d’assemblage rapide à productivité maximale.
Transformation de combustible solide en carburant pour fusée dans une machine d’assemblage rapide à productivité maximale.

En fait, le coût de l’énergie à l’entrée et la production d’énergie à la sortie sont égaux maintenant, mais le coût de l’énergie de traitement est devenu trop élevé, ayant presque quadruplé, ce qui fait que le processus global coûte toujours plus d’énergie qu’il ne permet d’en gagner.

Cependant, nous avons d’autres options pour fabriquer du carburant pour fusée : nous pouvons utiliser une machine d’assemblage très rapide à la place et profiter de ses quatre emplacements pour modules. Voici les résultats pour quelques combinaisons différentes :

Transformation de combustible solide en carburant pour fusée dans une machine d’assemblage très rapide avec différentes combinaisons de modules.
Transformation de combustible solide en carburant pour fusée dans une machine d’assemblage très rapide avec différentes combinaisons de modules.

J’ai donc essayé quatre modules de productivité 3 dans une machine d’assemblage très rapide, mais cela a tellement ralenti la machine que la consommation d’énergie pour le traitement était presque supérieure à la quantité totale d’énergie combustible qu’elle produisait ! Ensuite, j’ai essayé d’atténuer un peu cette consommation d’énergie exagérée et cette perte de vitesse en remplaçant le quatrième module de productivité 3 par un module d’efficacité 3. Cela a été utile, mais insuffisant. Par la suite, j’ai changé de stratégie et utilisé un module de vitesse 3 au lieu du module d’efficacité 3, afin de rétablir la vitesse de la machine et de réduire le temps de traitement. Bien que cela ait permis d’économiser plus d’énergie que le module d’efficacité, cela n’a pas fait une grande différence. J’ai essayé d’autres combinaisons de modules après cela et j’ai même essayé d’ajouter diverses combinaisons de diffuseurs (pas de diagrammes pour celles-ci), mais quoi qu’il en soit, je n’ai réussi qu’à m’approcher du seuil de rentabilité.

Sur la base de ces exemples, il semble que si les modules peuvent offrir une augmentation significative du gain énergétique pour certaines étapes du traitement du combustible, ce n’est pas le cas pour toutes les étapes.

Alors, quelle est l’utilité du traitement du combustible en général ?

Les résultats que nous avons obtenus jusqu’à présent sur les gains énergétiques ne nous aident que partiellement à répondre à cette question. J’ai dressé une liste plus complète de facteurs à prendre en compte lorsque vous décidez de traiter (davantage) vos combustibles :

  • Gains d’énergie : si vous tirez plus d’énergie du combustible transformé, votre demande de combustible non transformé diminue et vos ressources s’épuisent donc plus lentement. Nous avons déterminé précédemment les gains d’énergie pour les différents combustibles.
  • Gain en bonus d’accélération et de vitesse de pointe du véhicule : des bonus plus importants signifient que vos véhicules peuvent aller plus vite. Les combustibles plus transformés offrent des bonus plus importants, comme le montre la page du Wiki consacrée aux combustibles.
  • Gains en densité énergétique (par unité et par pile) : plus d’énergie par pile signifie que le même emplacement d’inventaire peut contenir plus d’énergie, ce qui fait une différence significative pour la quantité d’énergie que vous pouvez mettre dans chaque wagon ou coffre. Par ailleurs, plus d’énergie par unité signifie que plus d’énergie peut être transportée par des robots, des convoyeurs et des bras, qui ne peuvent contenir que quelques unités à la fois. Si votre consommation d’énergie est fixe, l’utilisation d’un combustible plus dense en énergie signifie qu’il faut moins d’infrastructures logistiques pour transporter les combustibles, ce qui signifie des conceptions plus simples et moins d’énergie consommée par le système logistique lui-même. Les combustibles davantage traités ont une plus grande densité énergétique à ces deux égards, ce qui leur confère ces avantages.
  • Coût de la mise en place du traitement : cela se traduit par les matériaux et l’espace nécessaires pour construire suffisamment de bâtiments et de logistique pour la transformation, ainsi que par les coûts de déblocage des technologies requises. Chaque niveau de transformation augmente ces coûts.
  • Disponibilité de plus de charbon/pétrole à utiliser à la place : sur la plupart des cartes, le charbon et le pétrole sont pratiquement infinis, mais il se peut que vous n’ayez pas de nouveaux gisements à proximité. En fonction de vos préférences, il peut être plus facile d’aller mettre en place plus d’infrastructures d’extraction des ressources, plutôt que de construire plus d’infrastructures de traitement du combustible.
  • Combien de temps vous continuerez à utiliser les équipements thermiques : si vous devez bientôt passer aux machines électriques et aux sources d’énergie alternatives, il ne vaut peut-être pas la peine de mettre en place un grand système de traitement du combustible.

Étant donné que les facteurs ci-dessus dépendent de votre carte et de vos plans, la conclusion varie quant à l’utilité du traitement des combustibles. Sur la base de mes expériences, je peux vous donner les conseils suivants :

  • Les combustibles transformés sont excellents pour les trains et les tanks. Les gains d’accélération obtenus avec le carburant pour fusée sont assez appréciables (+80%), et le combustible nucléaire est d’un autre niveau… (+150 %)
  • Il faut déjà produire en masse du combustible solide et du carburant pour fusée pour fabriquer les pièces de la fusée, il n’est donc pas trop difficile d’en produire un peu plus pour les besoins de vos véhicules ou d’autres équipements thermiques.
  • Si vous brûlez du charbon pour produire de l’électricité, sa transformation en combustible solide peut réduire de moitié la demande de charbon, voire plus si vous utilisez des modules. Et, bien sûr, vous pouvez aller jusqu’au bout et faire fonctionner vos chaudières avec du combustible nucléaire pour réduire la demande de charbon d’un facteur 20.
  • Toutefois, il est possible de débloquer l’énergie solaire et l’énergie nucléaire (ordinaire) beaucoup plus rapidement que la liquéfaction du charbon et le combustible nucléaire, car ces deux technologies de traitement du combustible nécessitent la science de production pour être débloquées. En attendant, les avantages de l’énergie solaire et de l’énergie nucléaire peuvent faire en sorte qu’il vaille la peine d’y passer, au lieu d’attendre d’améliorer votre installation de charbon. L’énergie nucléaire est plus facile à faire qu’il n’y paraît, car elle fournit des rendements énergétiques massifs pour très peu de réacteurs et de centrifugeuses, sans avoir besoin de l’enrichissement Kovarex !

Résumé

Cet article a commencé par une petite question brûlante qui en a amené d’autres et a évolué vers une exploration de tous les combustibles de Factorio. Nous avons découvert les éléments suivants :

(1) Charbon ou liquéfaction du charbon : en liquéfiant le charbon et en le transformant directement en combustible solide, on obtient 57 % d’énergie supplémentaire par charbon, sans utiliser de modules.

(2) Liquéfaction du charbon avec craquage : si nous craquons également le pétrole lourd avant de fabriquer le combustible solide, nous obtenons 103 % d’énergie supplémentaire par charbon, sans utiliser de modules. Ainsi, nous obtenons environ deux fois plus d’énergie à partir du même charbon.

(3) Charbon ou pétrole pour la production de combustibles solides : le charbon produit environ huit fois plus de combustible solide ou d’énergie que le pétrole brut par unité, lorsqu’aucun module n’est utilisé. Cependant, vous pouvez transporter environ 60 % d’énergie en plus dans un wagon-citerne de pétrole que dans un wagon de charbon. Par ailleurs, le charbon a de nombreuses utilisations exclusives pour lesquelles il peut être nécessaire, au lieu de fabriquer des produits pétroliers, alors que le pétrole brut n’a qu’une seule de ces utilisations exclusives. Par conséquent, l’utilisation du pétrole pour votre production de combustible solide peut être plus pratique, mais cela dépend en fin de compte de l’abondance du charbon et du pétrole dans votre région.

(4) Combustible solide ou carburant pour fusée : la transformation du combustible solide en carburant pour fusée entraîne des pertes d’énergie, même si vous utilisez des modules. Cependant, le carburant pour fusée offre d’autres avantages, comme ses bonus plus élevés dans les véhicules.

(5) Carburant pour fusée ou combustible nucléaire : convertir du carburant pour fusée en combustible nucléaire sans utiliser de modules permet de produire environ 10 fois plus d’énergie que le combustible solide initial. C’est donc le meilleur moyen de tirer le maximum d’énergie de votre charbon ou de votre pétrole initial. Cependant, ce n’est pas le moyen le plus efficace de produire de l’énergie à partir d’uranium.

(6) Combustible nucléaire ou barres d’uranium : l’utilisation de l’uranium 235 pour les barres des réacteurs nucléaires permet de produire jusqu’à des centaines de fois plus d’énergie qu’avec le combustible nucléaire, mais vous débloquez le combustible nucléaire en même temps que l’enrichissement Kovarex, ce qui signifie que l’uranium 235 cesse d’être rare lorsque le combustible nucléaire est disponible.

(7) Ajout de modules pour des gains d’énergie : les modules d’efficacité offrent des gains énergétiques en réduisant l’utilisation de l’énergie pour le traitement, et les modules d’efficacité 1 apportent une bonne différence tout en étant bon marché à produire. Les modules de productivité peuvent offrir des gains d’énergie en créant plus de combustible transformé, et l’effet est tel qu’il conduit à des augmentations exponentielles globales de la production de combustible. Les modules de vitesse peuvent offrir des gains d’énergie lorsqu’ils sont utilisés avec les modules de productivité en compensant les pertes de vitesse qui augmentent la consommation d’énergie.

(8) Utilité des combustibles transformés : cela dépend d’un certain nombre de facteurs, mais en fin de compte, il faut de toute façon fabriquer du carburant pour fusée afin de pouvoir fabriquer des pièces de fusée, et même avant cela, les combustibles transformés sont utiles pour les véhicules.

Ces questions ont été assez amusantes à explorer pour moi et j’espère qu’elles ont été intéressantes à lire pour vous ! Avez-vous des ajouts ou des questions similaires sur les combustibles ou d’autres mécaniques de jeu ? N’hésitez pas à nous contacter sur Reddit ou Discord via les liens en bas de l’article !

Contribuer

Comme toujours, nous attendons vos contributions pour les Alt-F4, que cela soit par la soumission d’un article ou en aidant pour les traductions. Si vous avez quelque chose d’intéressant en tête que vous souhaitez partager avec la communauté, vous êtes au bon endroit. Si vous n’êtes pas sûr, nous serons heureux de vous aider en discutant structure, contenu et idées. Donc si vous voulez vous impliquer dans les Alt-F4, rejoignez-le Discord pour ne rien rater !