Мотор на дровах: Автомобиль на дровах: как он работает?

Содержание

Автомобиль на дровах: как он работает?

Главная
Статьи
Автомобиль на дровах: как он работает?

Это похоже на анекдот. Но тем, кто работал на лесоповале в тайге в 30-х, было не до смеха. Нет бензина — ехали на дровах. Да и по сей день эта технология до сих пор используется. Как устроены такие авто? Разбираем в деталях.

Оговоримся сразу: если автомобиль ездит на дровах, это не значит, что он — паровоз без рельсов. Низкий КПД паровой машины с ее отдельной топкой, котлом и цилиндрами двойного-тройного расширения оставил паровые автомобили в числе забытой экзотики. А сегодня мы поговорим о «дровяном» транспорте с привычными нам ДВС, моторами, сжигающими топливо внутри себя.

Разумеется, затолкать дрова (или нечто подобное) в карбюратор вместо бензина пока еще никому не удавалось, а вот идея прямо на борту авто получать из древесины горючий газ и подавать его в цилиндры как топливо прижилась на долгие годы.

Речь идет о газогенераторных автомобилях, машинах, чей классический ДВС работает на генераторном газе, который получают из древесины, органических брикетов, или угля. От привычного жидкого топлива, кстати, такие машины тоже не отказываются — они способны работать и на бензине.

Автомобиль с газогенераторной установкой. Фото wikipedia.org

Святая простота

Генераторный газ — это смесь газов, состоящая в основном из окиси углерода СО и водорода Н2. Получить такой газ можно, сжигая размещенную толстым слоем древесину в условиях ограниченного количества воздуха. На этом несложном принципе работает и автомобильный газогенератор, простой по сути агрегат, но громоздкий и конструктивно осложненный дополнительными системами.

Также, помимо собственно производства генераторного газа, автомобильная газогенераторная установка охлаждает его, очищает и смешивает с воздухом. Соответственно, конструктивно классическая установка включает в себя сам газогенератор, фильтры грубой и тонкой очистки, охладители, электровентилятор для ускорения процесса розжига и трубопроводы.

НПЗ вожу с собой

Простейший газогенератор имеет вид вертикального цилиндра, в который почти доверху загружается топливо — дрова, уголь, торф, прессованные пеллеты и т.п. Зона горения расположена внизу, именно здесь, в нижнем слое горящего топлива создается высокая температура (до 1 500 градусов по Цельсию), необходимая для выделения из более верхних слоев будущих компонентов топливной смеси — окиси углерода СО и водорода Н2. Далее горячая смесь этих газов поступает в охладитель, который снижает температуру, повышая таким образом удельную калорийность газа. Этот довольно крупный узел обычно приходилось помещать под кузовом машины. Расположенный следом по ходу газа фильтр-очиститель избавляет будущую топливную смесь от примесей и золы. Далее газ направляется в смеситель, где соединяется с воздухом, и окончательно приготовленная смесь направляется в камеру сгорания двигателя автомобиля.

Схема автомобиля ЗИС-21 с газогенератором

Как видите, система производства топлива прямо на борту грузовика или легковушки занимала довольно много места и немало весила. Но игра стоила свеч. Благодаря собственному — и к тому же дармовому — топливу свой автономный транспорт могли себе позволить предприятия, расположенные за сотни и тысячи километров от баз снабжения ГСМ. Это достоинство долго не могло затмить все недостатки газогенераторных автомобилей, а их было немало:

— существенное сокращение пробега на одной заправке;
— снижение грузоподъемности автомобиля на 150-400 кг;
— уменьшение полезного объема кузова;
— хлопотный процесс «дозаправки» газового генератора;
— дополнительный комплекс регламентных сервисных работ;
— запуск генератора занимает от 10-15 минут;
— существенное снижение мощности двигателя.

ЗиС 150УМ, опытная модель с газогенераторной установкой НАМИ 015УМ

В тайге заправок нет

Древесина всегда являлась основным топливом для газогенераторных автомобилей. В первую очередь, конечно, там, где дров в избытке, — на лесозаготовках, в мебельном и строительном производстве. Традиционные технологии лесопереработки при промышленном использовании древесины в эпоху расцвета «газгенов» около 30% от массы леса отпускали в отходы. Их и использовали как автомобильное топливо. Интересно, что правилами эксплуатации отечественных «газгенов» строжайше запрещалось использование деловой древесины, так как и отходов лесной промышленности было с избытком. Для газогенераторов годились как мягкие, так и твердые породы дерева.

Единственное требование — отсутствие на чурках гнили. Как показали многочисленные исследования, проведенные в 30-е годы в Научном автотракторном институте СССР, лучше всего в качестве топлива подходят дуб, бук, ясень и береза. Чурки, которыми заправлялись котлы газогенераторов, чаще всего имели прямоугольную форму со стороной 5-6 сантиметров. Сельскохозяйственные отходы (солома, лузга, опилки, кора, шишки и пр.) прессовали в специальные брикеты и также «заправляли» ими газогенераторы.

Фото depositphotos.

com

Главным недостатком «газгенов», как мы уже говорили, можно считать малый пробег на одной заправке. Так, одной загрузки древесными чурками советским грузовикам (см. ниже) хватало не более чем на 80-85 км пробега. Учитывая, что «заправляться» руководство по эксплуатации рекомендует при опустошении бака на 50-60%, то и вовсе пробег между заправками сокращается до 40-50 км. Во-вторых, сама установка, вырабатывающая генераторный газ, весит несколько сотен килограммов. К тому же двигатели, работающие на таком газе, выдают на 30-35% меньше мощности, чем их бензиновые аналоги.

Доработка автомобилей под дрова

Для работы на генератором газе автомобили приходилось приспосабливать, но изменения не были серьезными и порой были доступны даже вне заводских условий. Во-первых, в моторах повышали степень сжатия, чтобы не так существенна была потеря мощности. В некоторых случаях для улучшения наполнения цилиндров двигателя применялся даже турбонаддув.

На многие «газифицированные» авто устанавливался генератор электрооборудования с повышенной отдачей, поскольку для вдувания воздуха в топку использовался достаточно мощный электровентилятор.

ЗИС-13

Для сохранения тяговых характеристик, в особенности это касалось грузовиков, при снизившейся мощности двигателя передаточные числа трансмиссии делали более высокими. Скорость движения падала, но для автомобилей, использующихся в лесной глуши и прочих пустынных и отдаленных районах это не имело решающего значения. Чтобы компенсировать изменившуюся из-за тяжелого газогенератора развесовку, в некоторых машинах усиливали подвеску.

Помимо того, из-за громоздкости «газового» оборудования отчасти приходилось перекомпоновывать автомобиль: менять, сдвигать грузовую платформу или урезать кабину грузовика, отказываться от багажника, переносить выхлопную систему.

Золотая эра «газгена» в СССР и за границей

Эра расцвета газогенераторных автомобилей пришлась на 30-40-е года прошлого века. Одновременно в нескольких странах с большими потребностями в автомобилях и малыми разведанными запасами нефти (СССР, Германия, Швеция) инженеры крупных предприятий и научных институтов взялись за разработку автотранспорта на дровах. Советские специалисты больше преуспели в создании грузовых автомобилей.

ГАЗ-42

С 1935 года и до самого начала Великой Отечественной войны на разных предприятиях Министерства лесной промышленности и ГУЛАГа (Главное Управление ЛАГерей, увы, реалии той поры) «полуторки» ГАЗ-АА и «трехтонки» ЗИС-5, а также автобусы на их базе переделывались для работы на дровах. Также отдельными партиями газогенераторные версии грузовиков производились самими заводами-изготовителями машин. Например, советские автоисторики приводят цифру 33 840 — столько было выпущено газогенераторных «полуторок» ГАЗ-42. Газогенераторных ЗИСов моделей ЗИС-13 и ЗИС-21 в Москве выпущено более 16 тыс. единиц.

ЗИС-21

За довоенное время советскими инженерами было создано более 300 различных вариантов газогенераторных установок, из которых 10 дошли до серийного производства. Во время войны серийными заводами были подготовлены чертежи упрощенных установок, которые могли изготавливаться на местах в автомастерских без применения сложного оборудования. По воспоминаниям жителей северных и северо-восточных регионов СССР, грузовики на дровах можно было встретить в глубинке вплоть до 70-х годов ХХ века.

В Германии во время Второй Мировой войны наблюдался острый дефицит бензина. КБ двух компаний (Volkswagen и Mercedes-Benz) получили задание разработать газогенераторные версии своих популярных компактных машин. Обе фирмы в довольно сжатые сроки справились с поставленной задачей. На конвейер встали Volkswagen Beetle и Mercedes-Benz 230. Интересно, что у серийных авто дополнительное оборудование даже не выступало за стандартные габариты «легковушек». В Volkswagen пошли еще дальше и создали опытный образец «дровяного» армейского Volkswagen Тур 82 («кюбельваген»).

Volkswagen Тур 82

Дровяные машины сегодня

К счастью, главное достоинство газогенераторных автомобилей — независимость от сети АЗС, сегодня стало малоактуальным.

Однако в свете современных экологических веяний на первый план вышло другое достоинство автомобилей на дровах — работа на возобновляемом топливе без какой-либо его химической подготовки, без дополнительной траты энергии на производство топлива. Как показывают теоретические расчеты и практические испытания, мотор на дровах меньше вредит атмосфере своими выбросами, чем аналогичных двигатель, но уже работающий на бензине или солярке. Содержание выхлопных газов очень схоже с выбросами ДВС, работающих на природном газе.

И тем не менее тема с автомобилями на дровах утратила свою былую популярность. Забыть о газогенераторах не дают в основном инженеры-энтузиасты, которые ради экономии на топливе или в качестве эксперимента переоборудуют свои личные машины для работы на генераторном газе. На постсоветском пространстве есть удачные примеры «газгенов» на базе легковушек АЗЛК-2141 и ГАЗ-24, грузовика ГАЗ-52, микроавтобуса РАФ-2203 и пр. По словам конструкторов, их творения могут проезжать на одной заправке до 120 км со скоростью 80-90 км/ч.

ГАЗ-52

К примеру, переведенный житомирскими инженерами в 2009 году на дрова ГАЗ-52 расходует около 50 кг древесных чурок на 100 км пробега. По словам конструкторов, подкидывать дровишки нужно каждые 75-80 км. Газогенераторная установка традиционно для грузовиков расположилась между кабиной и кузовом. После розжига топки должно пройти около 20 минут, прежде чем ГАЗ-52 сможет начинать движение (в первые минуты работы генератора выработанный им газ не имеет нужных горючих свойств). По расчетам разработчиков, 1 км на дровах обходится в 3-4 раза дешевле, чем на дизельном топливе или бензине.

Газогенераторная установка ГАЗ-52

Единственная на сегодняшний день страна, в которой массово используются автомобили на дровах, — это Северная Корея. В связи с тотальной мировой изоляцией там наблюдается определенный дефицит жидкого топлива. И дрова снова приходят на выручку тем, кто оказался в нелегком положении.

Новые статьи

расход, пробег, запуск, фильтрация, октановое число газа, влияние на двигатель / СоХабр

После написания первой статьи поступили вопросы от хабросообщества на которые я тут отвечу + добавлю от себя массу интересного. Начнем.

1. Сколько кг дров нужно для пробега 100км

Автомобиль жигули — «четверка» объем двигателя 1.5л, 76 лошадиных сил, коэффициент наполнения цилиндров 0.75.
Потребляет на 100 км около 10 литров бензина (старые автомобили) и 20 кг дров в час если ехать со скоростью 100км в час непрерывно. Если ехать с меньшей скоростью и меньшими чем 3000 оборотов — расход меньше.

Автомобиль Волга Газ 24 — «членовоз» объем двигателя 2.4 л, 105 лошадиных сил, коэффициент наполнения цилиндров 0.83.
Потребляет на 100 км около 13-15 литров бензина (старые автомобили) и 36 кг дров в час если ехать со скоростью 100км в час непрерывно и оборотами 3000 двигателя.

Автомобиль ЗИЛ с объемом двигателя 6,0л, 150 лошадиных сил, коэффициент наполнения цилиндров 0,95.
Потребляет на 100 км 36 литров бензина и 103 кг дров в час при оборотах двигателя 3000

Автомобиль ОКА с объемом двигателя 0.75л, 35 лошадиных сил
Потребляет 4.3 литра на 100км и 10 кг дров в час при оборотах двигателя 3000
коэффициент наполнения цилиндров не нашел, посчитал на 0. 75

Теперь когда мы знаем расход дров, мы можем смело посчитать размер бункера для загрузки дров.
1 кг дров порубленных на куски 5х5см имеет коэффициент наполняемости 0.5 и занимает объем бункера 5 литров
более мелко порубленное топливо — например щепа имеет коэффициент наполнения 0.35 и занимает объем бункера весом 1 кг на 30% меньший — 3,5 литра. Цифры справедливы для сосны, если применять лучшее топливо: бук, граб, дуб, береза — наполнение бункера еще лучше и в такой же объем войдет больше кг, что значит более долгий пробег, если добавлять еще и пластиковый мусор — пробег еще больше, а расход дров меньше.
Например на 1 мешек дров (сосна — вес мешка 13 кг) загруженных дров в ГАЗ 24 можно смело забрасывать 120 пластиковых бутылок объемом 2 литра (6 кг при весе одной бутылки 50 грамм). Что позволит нам на 46% снизить расход дров заменяя пластиковым мусором дровяной.
13 — 100%
6 — х
6х100/13 = 46.15%

Какого размера бункер делать?
Умножая 1 кг на 5 литров получаем нужный нам объем бункера. Сколько вы хотите ехать до следующей загрузки топлива: час, два, три?
Некоторые делают объем бункера на 500км пробега, как Веса и его ученик.

Сколько времени нужно на запуск?
Газогенератор на древесном угле — 10-30 секунд
Газогенератор на дровах (и мусоре) — 5-15 минут. Делается это прямо в пути на ходу путем переключения кнопкой топлив. Стоять качегарить и дуть не надо.

Так на сколько же бензин сильнее древесного газа?
Любое топливо ценно двумя элементами: углеродом С и водородом Н2 сжигая которое в единицу времени и объема мы получаем теплотворность которая и движет наш автомобиль.

Теплотворность бензина 10572 ккал/кг
Теплотворность древесного газа 1000 ккал/кг — (цифра колеблется до 1250 ккал/кг)

Казалось бы в 10 раз! Как оно на дровах еще едет? Но нет, забыли о том что топливо должно превратится в газовоздушную и бензовоздушную смесь. Для горения в цилиндрах нужен еще и кислород. Смесь должна поступать смешанная.

Теплотворность бензовоздушной смеси 860 ккал/кг
Теплотворность газовоздушной смеси (древесный газ) 560 ккал/кг — или 64% от бензоводушной.

Цифра 64% на 36% слабее бензовоздушной. Но путем доработок и подключения современных устройств эта цифра снижается вплоть до 0.
При чем стоит это не дорого и делается не сложно. Даже во времена СССР эту цифру доводили до 4% потерь от мощности бензинового двигателя.

Какое октановое число у древесного газа и как эксплуатация его сказывается на моторесурсе двигателя?
У газогенераторного газа октановое число 110-120 что позитивно сказывается на моторесурсе двигателя снижая детонацию, газ не смывает масляную пленку, двигатель работает тише, ровнее. Вот тут подробно описал тем кто хочет углубиться.

Конечно же если не правильно делать газген, а в 1м3 газа содержится 3г пыли и не умело её фильтровать (не правильно делать фильтра) то все это пойдет в двигатель и будет действовать как наждак на поршни, но если все делать правильно то ни пыли ни смол не попадет в двигатель и его моторесурс будет больше чем указанный в паспорте рассчитанном для бензина.

Как часто выгружать золу?
С 1кг дров пропущенном через газогенератор выделяется 1г золы. Сколько кг вы будете жечь в час и посчитайте сколько грамм золы накопиться за час день, месяц эксплуатации при вашем ежедневном пробеге.

Как часто надо менять фильтра?
Раньше забивали в фильтра древесную шерсть, опилки и прочее. Сегодня фильтра делаются безсменные — менять ничего не надо.

Как выгодно ездить на дровах?
Сколько стоит 1 литр бензина?
1 литр бензина = 2-3 кг дров (зависит от влажности, плотности и пр.).

автомобилей, которые бегают по деревьям Джона Гудмана (журнал Works That Work)

Войти

Цветная фотография до появления цветной фотографии Что может изменить школа

Works That Work, No.6 ,

by Джона Гудман (3044 слова)

Дровяные автомобили могут показаться фантастикой в стиле стимпанк или навязчивой идеей какого-нибудь сумасшедшего ремонтника, но когда-то они были обычным явлением во многих частях Европы, и технология, которая их приводит в действие, до сих пор находит практическое применение.

Фото на обложке: Иоганн Линелл с Volvo он и двое его друзей модернизировали газогенератор. В 2007 году за 20 дней они проехали 5420 километров по Швеции на энергии, вырабатываемой семью кубометрами древесины. (Фото предоставлено Иоганном Линеллом.)

Глубоко в лесах внутренней Швеции Йохан Линелл останавливается, его двигатель заглох. Он и двое друзей выходят из машины и расходятся между деревьями, возвращаясь с руками, полными еловых шишек и сухостоя. В задней части машины Линелл снимает верхнюю часть высокого стального ящика, который возвышается над отверстием в багажнике. Клубы дыма и пламя следуют за ним, когда он сбрасывает добытые дрова внутрь. Из нижней части залитой дегтем штабеля толстые сварные трубы карабкаются по кузову автомобиля и извиваются к переднему бамперу, где они входят в двигатель, как трубки для кормления пациента. За считанные минуты машина оживает, плавно идя по твердому дереву.

Какое-то время 70 лет назад почти все гражданские автомобили в Европе работали так. По мере того как Вторая мировая война затягивалась, а бензина становилось все меньше, древесина стала основным альтернативным топливом для транспорта. К 1945 году около миллиона автомобилей в Европе работали на газификации древесины с использованием модификаций, аналогичных тем, что были на Volvo Линелла. Принцип работы удивительно прост: сжигая бочку с дровами или углем до тех пор, пока внутренняя температура не достигнет 900–1200 °C (1650–2200 °F), затем ограничивая подачу воздуха для огня, газификаторы производят легковоспламеняющийся углерод. монооксид, который можно охладить, отфильтровать и доставить непосредственно в обычный автомобильный двигатель.

Автомобили на дровах были изобретены в 1905 году английской автомобильной компанией Thornycroft, но прошло еще 20 лет, прежде чем Жорж Имбер, французский химик, сделал путешествие на древесном газе реальной возможностью. Благодаря модернизированной камере сгорания, которая использовала всасывание двигателя для подачи газа вниз через горячую сердцевину горящих бревен, его модель могла создавать гораздо больше угарного газа, чем предыдущие версии. Это также обеспечивало устойчивое горение, поскольку сила тяжести и вибрация транспортного средства стряхивали пепел с кучи, устанавливая новое топливо на место. К 19В 30-х годах четыре европейских правительства активно исследовали газификаторы Imbert с целью их использования в общественном транспорте: политически нейтральные Швеция и Финляндия стремились добиться топливной автономии в нестабильном регионе; Италия Муссолини, находившаяся под торговым эмбарго Лиги Наций после вторжения в Эфиопию, искала альтернативный нефтяному источнику топлива; а нацистская Германия готовилась к войне.

Даже автомобилям, работающим на древесном газе, нужна инфраструктура снабжения: в 1945 году в Финляндии было 70 заводов по подготовке древесины, а в Германии были тысячи складов древесины специально для автомобильного топлива. Из 17 мест, где Линелл и его друзья останавливались за дровами во время путешествия, только в четырех были готовые к использованию, предварительно нарезанные дрова.

Спуск Германии в бездну сюрреалистично задокументирован в сохранившихся экземплярах государственного автомобильного журнала Motor Schau . Это и пронацистская пропаганда, и банальный автомобильный журнал. В его выпусках 1939 года представлены гонщики с символикой СС, испытания мотоциклов Вермахтом и украшенные свастикой митинги, посвященные автомобилю Kraft durch Freude или Volkswagen Beetle. В 1940 году, когда каждый ежемесячный выпуск сообщает о падении очередной европейской столицы, начинают появляться статьи о транспортных средствах, работающих на древесном газе, рекламируя эту технологию как топливо национальной гордости, которое освободит Германию от зависимости от иностранных поставщиков. В выпусках между 1941 и 1942, поскольку нужды вооруженных сил привели к тому, что поставки гражданского топлива в Германию сократились более чем на 50%, страницы Motor Schau заполнены многочисленными рекламами газификаторов, а также крепких алкогольных напитков.

«Дровяной газ дешев, экономичен и избавляет от зависимости от бензина, сырой нефти и нефтепродуктов». Так гласит реклама Motor Schau , автомобильного журнала нацистской эпохи. Транспорт, работающий на древесном газе, особенно привлекателен для тоталитарных режимов, стремящихся к независимости от мировой торговли, и до сих пор используется в Северной Корее. (от Motor Schau Magazine, 1941)

К 1943 году отличительные высокие цилиндрические печи стали обязательными для большинства транспортных средств в оккупированных нацистами странах, поскольку запасы жидкого топлива направлялись прямо в вооруженные силы, особенно Люфтваффе. В 2013 году греческий механик Александрос Топалоглу сказал исследователю Алексии Папазафейропулу, что, несмотря на ограничения военного времени, греки поддерживали оживленный рынок бензина на черном рынке, обманывая чиновников, зажигая газификаторы на своих автомобилях непосредственно перед приближением к немецким контрольно-пропускным пунктам. Поскольку Германия начала терять территорию в 1944, не менее пятидесяти танков «Тигр» были оснащены древесно-газовыми установками, а наказания за езду на бензине без письменного разрешения регионального генерала — даже для военных — стали жестокими.

Адольф Гитлер осматривает машину, работающую на древесном газе. Первоначально опубликованное в 1941 году в журнале Motor Schau , изображение располагалось над цитатой нацистского лидера: «Эти автомобили по-прежнему будут иметь особое значение после войны, потому что растущая автомобилизация будет означать, что у нас никогда не будет достаточно нефти, что оставляет нам зависимы от импорта. Это топливо с родины полезно для хозяйства родины». (От Motor Schau Magazine, 1941)

Личные взгляды Гитлера на автомобили, работающие на древесном газе, можно прочитать в выпуске Motor Schau за 1941 год вместе с веселыми фотографиями Дер Фюрера на демонстрации газификаторов Mercedes-Benz. «Эти машины будут иметь особое значение после войны», — сказал он. «Нефть поступает из-за границы, но это топливо нашей родины». Четыре катастрофических года спустя берлинские автомобили-газификаторы действительно обретут мрачный символизм. Свирепой зимой 1946, они бесполезно ржавели на улицах, пока берлинцы громили мебель и выкорчевывали деревья, отчаянно разыскивая дрова в развалинах немецкой столицы.

В начале 2000-х, когда Линелл решил сделать свой собственный автомобиль на древесном газе, он видел его всего один раз. Транспортные средства, работающие на древесном газе в Европе, являются исключительной прерогативой любителей, и его единственным источником запчастей и информации была местная радиопередача по телефону под названием Serk I Fin , или «Найти и найти». В эфире Линелл изложил свой план, и его связали с Инге Найман, пожилой слушательницей, которая пережила Вторую мировую войну и у которой все еще были элементы газификатора, оставшиеся от того периода. Это был прорыв, поскольку, поразительно, мало что было доступно, хотя в 1945 в Швеции насчитывалось более 60 000 транспортных средств на дровах, включая лодки, автобусы, тракторы и четверть мотоциклов страны.

(Фото любезно предоставлено Иоганном Линеллом.)

Сегодня любители делятся советами в Интернете, а современные технологии позволяют «дровосекам» во всем мире извлекать выгоду из опыта таких авторитетных организаций, как Веса Микконен из Финляндии и нидерландская компания под псевдонимом «Датч». Джон’. Однако газогенераторы, которые они строят, по-прежнему имеют много общего со своими предшественниками времен Второй мировой войны и особенно привередливы, требуя глубокого знания их конструкции, особенностей и темперамента. По словам Датча Джона, «единственный человек, который может водить машину, работающую на древесном топливе, — это тот, кто ее сделал».

Даже серийно выпускаемые версии 1940-х годов, такие как немецкий 3TO Opel Blitz Lastwagen 1943 года выпуска, поставлялись с толстыми иллюстрированными инструкциями по эксплуатации, в которых подробно описывалось, как каждую неделю Lastwagen нуждается в очистке и тщательной мойке решетки радиатора, а также в ежемесячном выпуске пробкового газа. фильтр нужно снимать, чистить и ставить заново. Запуск двигателя, хотя и занимает 20 минут, в основном включает поднесение спички к стопке дров, но управление потоками газа и воздуха вокруг двигателя имеет решающее значение для таких задач, как движение в гору, пересечение долины или остановка более чем на три часа. , требует освоения комбинаций четырех рычагов и ручки. Газификация производит значительное количество азота, инертного газа, который разбавляет топливную смесь, в результате чего автомобили, работающие на древесном газе, маломощны, а выжать из них лучшее — с помощью разумной регулировки клапанов и вентиляционных отверстий — в равной степени искусство. как наука.

«Когда едешь медленно, видишь больше», — говорит Линелл. «Это похоже на то, как будто страна меняется в зависимости от твоей машины. Я почувствовал то же самое годом ранее, когда проехал 500 км (311 миль) на мопеде, который я переоборудовал для работы на этаноле. Вы видите совершенно новый мир». Камина, модифицированный грузовик с полностью автоматизированной системой газификации, управляемой компьютером, встроенным в его приборную панель. Хотя это всего лишь прототип, это машина на древесном топливе, которой может управлять любой. Сипиля больше, чем просто любитель; он твердо верит в возобновляемые источники энергии и в предоставление людям возможности жить «вне сети». Он также является основателем Volter Oy, энергетической компании, занимающейся газификацией древесины, а также создателем экопоселения из десяти домов Кемпеле, а с мая 2015 года — премьер-министром Финляндии.
В 2010 году финское общество провело бурную общественную дискуссию о возможном возврате к заменителям топлива военного времени, в частности к газификации древесины. В 1945 году 80% транспортных средств в Финляндии — 46 000 — работали на газификаторах, потребляя более 2 000 000 м³ (70 630 000 футов³) древесины только в 1944 году. Весь переход на древесный транспорт произошел всего за два года. Теперь такие инновации, как El Kamina, показывают, что многие недостатки процесса можно преодолеть с помощью новых технологий. Самое убедительное из всех, что с 23 миллионами гектаров (88 800 миль²) бореальных круглых лесов и населением всего 5,5 миллионов человек, Финляндия является одной из немногих стран в мире, где деревья могут быть действительно устойчивым источником топлива.
Йохан Линелл чистит радиатор своего Volvo, работающего на древесном газе, который он сделал из старого стального дизельного бака. Охлаждение газа делает его более плотным и конденсирует воду из топливной смеси, так что больше мощности передается двигателю. После использования Йохан обнаружил, что внутренняя часть кулера покрыта таинственным кремообразным веществом. «Это напомнило мне вазелин» (Фото предоставлено Иоганном Линеллом). большой завод по газификации древесины, требует всего 20 м³ (706 футов³) древесины в год. По данным Метла, финского научно-исследовательского института леса, леса Финляндии производят 104,5 млн м³ (3,690,4 фута³) новой древесины каждый год, этого почти достаточно, чтобы покрыть энергетические потребности всех жителей Финляндии. Более того, сжигание деревьев — это «замкнутая углеродная петля»: углекислый газ, который выделяют деревья при их сжигании, примерно равен углекислому газу, который они вытягивают из воздуха по мере своего роста.
Есть и обратная сторона. Древесный газ — это прежде всего окись углерода, а окись углерода не имеет запаха, легче воздуха и исключительно ядовита. При концентрации в атмосфере всего 0,5% он может убить, а всего 0,03% достаточно, чтобы вызвать потерю сознания. Во время одного инцидента в Хельсинки во время войны пассажиры были замечены садящимися в ожидающее такси в холодный день. Через десять минут такси не двинулось с места, а прохожие открыли двери и обнаружили пассажиров без сознания, отравленных утечкой газа в закрытый салон автомобиля. Треть из примерно 25 000 жертв отравления угарным газом в Финляндии во время войны пострадали, когда они вели свои автомобили, часто с катастрофическими последствиями, а подходы к обнаружению угарного газа во время войны часто были грубыми. Дания, например, разместила мышей или канареек в клетках рядом с газогенераторами для проверки на смертельные газы. Но сегодня Хаапакоски не беспокоится. По его словам, детекторы намного сложнее, а горелки могут быть снабжены отказоустойчивыми устройствами и сигнализацией.
И это не первый ренессанс древесного газа. Между ее возрождением в Финляндии 21-го века и ее расцветом в Европе военного времени интерес к технологии расцвел в 1970-х годах после глобального нефтяного кризиса. Некоторый интерес был оборонительным, например, в Швеции, которая разработала три типа аварийных газификаторов, готовых к массовому производству во время кризиса. Но наибольший интерес вызвали развивающиеся страны с наиболее острой потребностью: сельские районы Азии, Африки и Латинской Америки.
Потенциал оказался огромным. Любые углеродсодержащие отходы могут быть газифицированы, будь то рисовая шелуха, пшеничная шелуха, скорлупа грецких орехов, семена фруктов, опилки, солома, торф или кукурузные початки. Фильтры могут быть изготовлены из масла, угля, пробки, воды, ткани, фарфоровой крошки или сизаля. А при должном опыте из бочек из-под нефти и ржавых труб можно построить эффективные газогенераторы для автомобилей или электрические генераторы. Крупные электростанции-газификаторы были эффективны в определенных местах, таких как лесопилки в Сапире, Парагвай и Восточный Кейп в Южной Африке, эксикатор кокосового ореха в Шри-Ланке, работающий на газифицированной скорлупе кокосовых орехов, или несколько сотен небольших электростанций, газифицирующих рисовую шелуху. растения в Китае. Аварийные установки, такие как Power Pallet, газогенератор-генератор, разработанный в Калифорнии, недавно продемонстрировали перспективность использования в качестве средства оказания помощи при стихийных бедствиях в Либерии. Но в настоящее время производство метана из сточных вод оказалось гораздо более успешным в качестве автономного альтернативного источника энергии. В бедных странах горючие твердые вещества, такие как ореховая скорлупа и солома, все еще могут быть товаром, хотя и дешевым, в то время как метан создается из отходов.
Йохан Линелл и его друзья Микаэль Андерберг и Мартин Йоханссон начали строить свой Volvo, работающий на древесном газе, в начале 2007 года. К июлю он был готов, и они отправились в путешествие на 5420 км (3368 миль) на дровах. по Швеции. Поездка заняла 20 дней, несмотря на то, что максимальная скорость автомобиля составляла 90 км/ч (56 миль в час), потому что остановки каждые 50 км (31 милю) для дозаправки оригинального бака-газификатора 1942 года замедляли движение.
Частично их маршрут был продиктован необходимостью найти дрова. Собирать еловые шишки и поваленные ветром деревья можно только в экстренных случаях. Для эффективной газификации требуется древесина, содержащая менее 20% воды, а это означает, что древесина должна быть должным образом высушена, прежде чем ее можно будет использовать. Влажная древесина не только снижает мощность двигателя, добавляя пар в смесь и расходуя тепло на испарение; это также может вызвать «зависание дров» из-за того, что они горят так медленно, что дрова не оседают в горелке. «Он как бы наводит мосты и не падает туда, где горит огонь», — объясняет Линелл. «Центр становится холодным, процесс образования газа прекращается». Это также может распространять сильное тепло не на те части системы. «Если вам не повезет, — говорит Линелл, — они расплавятся». «Если найдешь сухое дерево, немножко подсохшее, можешь его использовать, но это не может быть сосна, — говорит, — это должна быть ель. Большая мертвая рождественская елка. Не такой, как у вас дома. Большой». Газификаторы также не могут сжигать топливо всех форм и размеров. Куски дерева одинакового размера обеспечивают постоянную скорость горения, необходимую для предотвращения «падения давления», внезапной потери мощности. В своем путешествии по Швеции Линелл и его друзья буксировали трейлер с импровизированной машиной для рубки дров, состоящей из бензопилы, поршня и старого автомобильного двигателя.
(Фото любезно предоставлено Иоганном Линеллом.)
Поездка оставила Линелла с вопросами: «Я думал: «Могу ли я что-то сделать с этим знанием? Могу ли я получить прибыль? Начать бизнес?» Я мог видеть, что газификация просто не годится для автомобилей. Работает, но требует. При современном образе жизни это слишком много работы, слишком много времени и слишком грязно. Даже если бы у вас была инфраструктура, я не думаю, что люди стали бы ею пользоваться». Сельскохозяйственные приложения, однако, выглядели многообещающе, главным образом потому, что «вы более стационарны — вы можете иметь свою собственную кучу дров». 68-летний трактор и переоборудовал его для движения по поваленным ветром деревьям. Весь 2008 год он решил провести на своей семейной ферме в Даларне (Швеция) с нулевым выбросом углекислого газа, выращивая картофель, морковь, свеклу, репу и салат с помощью своей новой машины. В конце концов, бизнес-плана не было, и он не получил прибыль. «Я только что взял старый трактор, дрова из леса и принялся за работу» 9.0003
Джона Гудман , бывший редактор журнала COLORS, действующий член редколлегии WTW , писал об импровизированном дизайне во время осады Сараево в WTW № 4, а также об инновациях, сделанных в тюрьмах в № 5
связаться с нами Фейсбук Твиттер Вопросы? Пишите нам напрямую!
Как построить грузовик-газификатор древесины – Новости Матери-Земли
Мы рады сообщить в разделе «Самодельное моторное топливо путем газификации древесины», что наши эксперименты по использованию древесных отходов в качестве автомобильного моторного топлива показали себя многообещающе. Но в то время мы мало осознавали, насколько хорошо маловероятная форма «твердой» энергии будет работать в «жидком» мире.
Мы придумали эффективную систему питания на альтернативном топливе с изрядным количеством резки и сварки. Наш грузовик, работающий на древесном топливе, не только движется по дороге так же плавно и надежно, как любой автомобиль с обычным двигателем, но и не требует затрат на топливо!
(Нажмите здесь, и здесь, для загрузки версий строительных иллюстраций.)
Простой процесс
Вот как работает система: древесные отходы (мы используем куски, которые больше, чем опилки или стружка, но меньше 6 дюймов длиной 2 X 4) содержатся в модифицированном баке для горячей воды и опираются на конусообразную, литейно-огнеупорный очаг. Переработанный сосуд герметичен, за исключением подпружиненной и герметичной крышки заливной горловины, заглушенного отверстия для освещения и впускного отверстия (последнее представляет собой просто двухдюймовый латунный поворотный обратный клапан, который позволяет «тяге», создаваемой двигателем, втягивать контролируемое количество воздуха в топку).
Поступающая «атмосфера» направляется через серию отверстий, просверленных в одном плече выбрасываемого обода колеса (который опоясывается круглой полосой из металлической ленты и крепится к днищу бака), и поддерживает горение вблизи очаг. Когда топливо в этой области горит, оно поглощает кислород воздуха, образуя углекислый газ и водяной пар, и образует слой раскаленного древесного угля, который собирается на решетке, подвешенной на цепях в нескольких дюймах ниже очага. (Одновременно прямо над областью горения создается зона «разложения» под воздействием тепла, выталкивающая газы из древесины и обугливающая ее перед сжиганием.)
Смесь CO ₂ и влаги — в дополнение к некоторому количеству креозота — затем пропускается через «дроссель» (расположенный между очагом и решеткой для угля) и нагнетается в тлеющие угли в нижней части резервуара перед тем, как покинуть печь. газификатор. Дроссель служит ограничителем воздуха, который смешивает различные пары и направляет их через тлеющие угли, где они восстанавливаются до горючих газов — угарного газа, водорода и — в небольших количествах — метана. Конечный продукт также содержит большое количество азота, а также некоторое количество непрореагировавшего CO 2 и следы смолы и золы.
Углекислый газ и азот инертны и не представляют опасности для силовой установки. Тем не менее, смола и зола должны быть удалены из газа, иначе они могут образовать отложения, что может привести к повреждению двигателя. Итак, для очистки топлива «дым» сначала направляется через «уплотнитель» с жидкостным охлаждением (многотрубный теплообменник, окруженный водяной рубашкой и подключенный к старому конденсатору автомобильного кондиционера, установленному перед существующим радиатором). , который осаждает влагу и остаток из газа. Затем он проходит через трубчатый фильтр, [1] набитый нитью из промышленного волокна для кондиционирования воздуха, тканым транспортным наполнителем или подобным материалом, который не распадается, не ржавеет и не горит, и [2] снабженный перфорированными пламегасителями на его вход и выход.
Последний сетчатый фильтр улавливает остатки золы и смолы в газообразном топливе, которое затем проходит через слегка изогнутую горизонтальную трубу (где задерживается большая часть небольшого количества оставшейся влаги) и далее в двигатель.
Составной карбюратор
Чтобы обеспечить возможность использования либо древесного газа, либо бензина, наша исследовательская группа изготовила уникальную смесительную камеру и рычажную установку, используя обрезки деталей карбюратора, пару старых кронштейнов, несколько дверных петель шкафа и три скобы, которые, кажется, подходят для характер генераторного газа к т.
Поскольку парообразное топливо имеет довольно низкое значение BTU (и поскольку количество полезной энергии, содержащейся в древесном «дыме», может зависеть от частоты вращения двигателя, нагрузки, влажности и других факторов), соотношение газа и воздуха должно быть намного больше, чем, скажем, у двигателя, работающего на пропане. Но водитель должен иметь возможность регулировать смесь в пути — если ожидается, что система древесного газа будет поддерживать постоянную степень производительности при всех типах условий вождения — при этом ему не нужно постоянно манипулировать органами управления.
Итак, наша команда разработала дизайн, отвечающий всем этим требованиям. Сначала они вытащили четырехдюймовую трубчатую стальную трубу 1/8″ X 2″ X 4″ и, используя штатный бензиновый карбюратор и коллектор в качестве шаблона, просверлили топливный канал и монтажные отверстия через его широкие верхнюю и нижнюю поверхности. Затем они запечатали «внутренний» конец трубы куском металлолома, вырезали часть пластины размером 1/4″ X 2-1/2″ X 4-1/2″, просверлили и нарезали резьбу 5/16. ″ отверстия для монтажных шпилек в каждом углу этой панели, расстояние между отверстиями соответствует основанию двухцилиндрового карбюратора Ford Autolite / Motorcraft 5200 или Holley 5210. (Эти конкретные устройства были оригинальным оборудованием на Pintos и Vegas, соответственно, и они должны быть легко доступны на авторазборных станциях в виде металлолома по очень разумной цене.)
Следующим шагом было просверлить отверстия 1-1/4″ и 1-1/2″ в пластине, чтобы они совпадали с первичным и вторичным отверстиями дроссельной заслонки карбюратора, а затем приварить новоиспеченный элемент оборудования к открытому концу трубчатого стальная камера. (Наши исследователи также изготовили второй фланец, идентичный первому, за исключением того факта, что его угловые отверстия были просверлены прямо, а не с резьбой, а затем они переместили ранее установленный на коллекторе вакуумный фитинг PCV в коробку, чтобы исключить любую возможность того, что он мешает новому оборудованию.)
. В этот момент корпус дроссельной заслонки был снят с остальной части карбюратора (прямо на дне поплавковой камеры и примерно на 3/4″ ниже трубки Вентури) с помощью ножовки, его «разрезанная» поверхность была плоско напилена, и четыре его внутренние проходы — холостой ход шнека, оба отверстия холостого хода и вакуумный порт распределителя — были постоянно герметизированы небольшими шарикоподшипниками (вместо них можно было использовать свинцовую дробь) и силиконом.
Остальная часть процедуры включала ввинчивание четырех шпилек 5/16″ X 1-3/4″ на место, скольжение корпуса дроссельной заслонки по ним (валами вверх), смещение на 1-1/4″ и 1-1/2″ фланцевые санитарные колена через соответствующие отверстия во второй монтажной пластине без резьбы, нанеся немного силиконового герметика на фланцевое окончание каждой трубы и закрепив весь узел стопорными шайбами и гайками. Затем блок был установлен на коллекторе с бензиновым карбюратором сверху после того, как были установлены шпильки и прокладки для крепления карбюратора на 2 дюйма длиннее.
В этой конфигурации, когда шланг подачи древесного газа подсоединен к штуцеру 1-1/2″, а меньшее колено ведет к камере воздушного фильтра, двигатель может работать в нескольких режимах. Кроме того, переключение с одного на другое так же просто, как потянуть за трос, который управляет несложным, но уникальным селективным рычажным узлом.
Наша система основана на линейной серии из трех втулок 3/8″ и модифицированной дверной петли, которые поворачиваются на одном болте 3/8″ X 6″, который крепится к существующему монтажному отверстию в коллекторе. На прилагаемой цветной фотографии можно увидеть, что крайняя левая (серебристая) скоба управляет передней дроссельной заслонкой (древесный газ), центральная (красная) застежка управляет движением заднего (приточного воздуха) клапана, а дальняя правая (черная) U-образная застежка приводит в движение шток акселератора бензинового карбюратора.
Широкая синяя рука в центре сборки функционирует как главный орган управления и связана с педалью «газа» грузовика. Этот компонент представляет собой всего лишь половину дверной петли диаметром 3-1/2″ с двумя «ножками», приваренными к ее плоскому концу (чтобы позволить ей поворачиваться), и двусторонним хомутом, сделанным из пары 4-1/2 ″ планочные петли — приварены к противоположному, загнутому краю. Скользящий штифт с коническим концом размером 1/4″ X 2-3/4″, управляемый тросом в оплетке, заканчивающимся на приборной панели, упирается в петли дверной петли. Когда он движется вбок, это простое устройство регулирует работу дроссельной заслонки бензина или древесного газа (или обоих). (Кроме того, кронштейн с прорезями, прикрепленный к каждой скобе газогенератора, позволяет регулировать ход топливной и воздушной «демпферов» в корпусе дроссельной заслонки карбюратора Pinto для достижения наилучшего коэффициента сгорания.)
Затем — для большей гибкости — наши исследователи еще раз модифицировали рычажный механизм, и это изменение сильно повлияло на работу двигателя в непредсказуемых дорожных условиях, с которыми может столкнуться обычный водитель. Вместо того, чтобы позволить скользящему штифту управления перемещать обе скобы «дымного топлива» одновременно, они просверлили отверстие для доступа только в правом плече рычага воздушной смеси (красный) и закрепили короткую пружину между прорезным кронштейном рычага. и у его соседа серебристого цвета (древесный газ). Затем они определили положение стержней дроссельной заслонки как для воздуха, так и для древесного газа, когда «створчатые» клапаны в корпусе двухходового карбюратора были полностью открыты, а затем осторожно установили двухступенчатую пружину на рычаге управления подачей воздуха, чтобы вторичный или толще, катушка вступит в игру именно в этот момент прогрессии.
Окончательные модификации включали приварку прихваточным швом небольшого стопора к установленному на валу рычагу дроссельного клапана генераторного газа, чтобы предотвратить его вращение за пределы полностью открытого положения… и ввинчивание цилиндрического штифта 1/8″ X 3/4″ в отверстие в верхней поверхности корпуса карбюратора Pinto, которое позволяет воздушной «заслонке» перемещаться за пределы места максимального потока, но не позволяет ей зайти так далеко, чтобы снова полностью закрыть ее.
Двухтопливная установка при использовании очень эффективна. При вставленном тросе управления приборной панелью грузовик, как обычно, работает исключительно на бензине. Когда ручка вытянута в среднее положение, срабатывают дроссельные заслонки как для древесного газа, так и для бензина, позволяя автомобилисту трогаться с места, одновременно быстро разогревая блок газификации до хорошей температуры для производства топлива. (Наша система, в отличие от большинства других, не включает энергосберегающий и потенциально опасный нагнетатель, который разжигал бы угли после того, как спичкой зажгли дрова в начале дня. Вакуум, создаваемый двигателем, когда грузовик работа в половинном режиме обеспечивает достаточную тягу, чтобы гарантировать достаточный запас «дымового» топлива уже через милю или несколько минут прогрева вождения.)
Как только уголь нагреется, кабель можно полностью вытянуть, и двигатель будет работать только на генераторном газе. Поскольку в этой конфигурации тяги недостаточно, чтобы воздействовать на карбюратор, очень мало бензина поступает в коллектор через контур холостого хода этого распылителя. И, кроме того, регулируемый прогрессивный дроссельный узел позволяет двигателю постоянно получать правильное соотношение воздух/древесный газ… и, кроме того, водитель может чувствовать реакцию силовой установки на любую ситуацию на дороге и вносить коррективы с помощью педали акселератора.
Плохие новости с хорошими
Как и любое устройство, основанное на «незнакомой» технологии, к нашему пикапу, работающему на металлоломе, нужно привыкнуть. И у него, по общему признанию, есть некоторые недостатки, которые следует тщательно рассмотреть. Во-первых, мощность двигателя заметно снижается. Несмотря на то, что грузовик легко заводится, работает на холостом ходу и работает плавно, топливо с относительно низким содержанием БТЕ выкуривает тигра прямо из бака. (Как заметил один из наших механиков: «Это все равно, что ехать с двумя вынутыми поршнями».) Тем не менее, с опережением зажигания, скорректированным для работы на высокооктановом топливе, грузовик легко справляется с потоком машин и может поддерживать скорость, превышающую допустимую. предел.
Второй и чрезвычайно важный фактор, который невозможно переоценить, — это потенциальная опасность угарного газа, который может выйти из плиты или подающих труб. Если при изготовлении системы соблюдать осторожность и не допускать утечек, двигатель будет потреблять токсины… выбрасывая выбросы CO, которые — во время наших предварительных испытаний — были зарегистрированы на 33 процента ниже, чем те, которые выделяются в бензиновом режиме. (Выбросы углеводородов сократились вдвое!) Однако вдыхание паров даже из небольшой бреши в трубе подачи топлива — или дыма, выделяющегося при перезагрузке газификатора, — могло вызвать сильную головную боль и чувство опьянения. А воздействие непахучих, бесцветных и сильно ядовитых паров угарного газа может привести к коллапсу или, в крайнем случае, даже к смерти! (Конечно, выхлопная труба каждого автомобиля выделяет одни и те же токсичные газы… хотя и в гораздо меньших концентрациях, чем это могло бы произойти в случае разрыва линии подачи несгоревшего дымового топлива в двигатель. )
Наконец, дровяная энергия просто не так удобна, как более традиционные методы, используемые для того, чтобы спуститься с дороги. Мы обнаружили, что фильтрующий материал следует заменять каждые несколько сотен миль, а конденсатор протыкать щеткой для чистки дробовика (или промывать садовым шлангом) и периодически сливать воду.
Однако придраться к цене на топливо было бы трудно. Практически каждый кусок дерева, использованный в нашем примерно 1500-мильном пробеге на газе, был получен бесплатно… и мы сжигали все, от металлолома до мертвых придорожных кустов и хвостов подрядчиков (кучами!). Кроме того, наша местная электроэнергетическая компания была более чем счастлива избавиться от грузовика, нагруженного щепками, срезанными с деревьев, которые мешали линии отвода. И хотя топливо нам ничего не стоило, мы обнаружили, что грузовик бережно относится к дровам, которые использует. Наша машина с полным запасом дров и пассажирами проезжает около одной мили на фунте щепок… что составляет около 75 миль на полный бак.
Кроме того, люди, которые могут быть обеспокоены влиянием дыма на двигатель, могут найти утешение в том факте, что мы проверили коллектор, седла клапанов и камеру сгорания на наличие признаков отложений и износа и обнаружили, что детали были на удивление чистыми.
Учитывая, что экономические аналитики предсказывают рост цен на топливо, трудно представить кого-то, кто не готов исследовать альтернативы сейчас, готовясь к будущему. (На самом деле — даже при сегодняшних ценах на бензин — все меньше и меньше людей могут позволить себе путешествовать!) И из доступных сегодня вариантов моторного топлива древесный газ, безусловно, является одним из самых простых и наименее дорогих в производстве и использовании.
Кроме того, процесс газификации не ограничивается автомагистралями. Наши исследователи адаптируют эту технологию к стационарному генератору мощностью 10 кВт прямо сейчас, и вы можете быть уверены, что мы более подробно рассмотрим эту дровяную «приусадебную коммунальную службу» в следующем выпуске.