turbosteamerDans un moteur à combustion interne, seuls 30% de l'énergie contenue dans le carburant sont convertis en énergie mécanique. La part restante se partage entre le circuit de refroidissement pour 30% et l'échappement pour 40% environ. Classiquement, les températures des gaz d'échappement atteignent 500°C. Il est envisageable de récupérer cette chaleur dans un moteur secondaire, qui la convertira en partie en énergie mécanique. Cette énergie supplémentaire serait gratuite puisque la chaleur de l'échappement serait autrement perdue. On obtiendrait ainsi une augmentation du rendement global du moteur, et une diminution de la consommation et de la pollution.

Les moyens de récupération de la chaleur sont d'une part les moteurs à combustion externe, d'autre part les cellules thermoélectriques. Les premiers ont un meilleur rendement, mais les secondes sont plus simples (mais pas moins chères) et ne possèdent aucune pièce en mouvement (donc peu d'entretien).

Un moteur à combustion interne peut être, entre autres, un moteur à vapeur ou un moteur Stirling. Si on veut un système léger, on peut s'en servir par exemple pour entraîner l'alternateur, voire les autres auxiliaires, afin que le moteur n'ait plus à les entrainer. Si on met en place un système de récupération plus lourd, on peut envisager d'apporter une puissance d'appoint au moteur thermique principal (à combustion interne) soit par l'intermédiaire de l'alternateur se comportant en moteur pour aider le moteur thermique, soit même par un nouveau moteur "hybride diesel (ou essence) / vapeur" qui utilisera la vapeur produite par récupération de l'énergie de l'échappement pour entraîner le véhicule.

Ce principe a été utilisé sur un prototype de locomotive, dans les années 1930 : la Kitson Still. Cette machine hybride diesel/vapeur consommait 5 fois moins qu'une autre locomotive et affichait un rendement supérieur à 40% ... Actuellement, BMW étudie un système basé sur le même principe.