Двигатель на дровах: Автомобиль на дровах: как он работает?
«Газгены». Автомобили на дровах | Читать статьи по истории РФ для школьников и студентов
В Советском Союзе грузовики с газогенераторными двигателями во время войны взяли на себя львиную долю работы в тылу
Сегодня автомобили на дровах, то есть оборудованные газогенераторным двигателем, кажутся анахронизмом. Но, возможно, в будущем они вновь будут востребованы из-за постепенного исчерпания запасов углеводородов. Иными словами, по той же причине, по которой «газгены» в середине ХХ века стали настоящим спасением для воюющих стран. Почти весь бензин в годы войны доставался танкам, самолетам и военным грузовикам, а в тылу пригодились автомобили, которые можно было «заправлять» чем угодно – от угольных брикетов до шишек и от сосновых чурок до соломы.
Даешь газогенераторы!Что такое газогенератор? Если говорить грубо, то это специальная печь для сжигания, «труба» которой через сложную систему охладителей и фильтров подсоединена к обычному двигателю внутреннего сгорания.
В печи может гореть что угодно, практически любая органика, лишь бы при это выделялся оксид углерода, который потом в охладителях насыщается водородом.
Такую смесь называют генераторным газом, и его вполне можно использовать вместо бензина или солярки. Причем для этого не нужно даже серьезно переделывать двигатель, достаточно заменить в нем лишь некоторые принципиальные детали, например, установить смеситель вместо карбюратора, увеличить степень сжатия. А можно обойтись и без доработки, хотя в таком случае мощность мотора заметно будет уступать тому, что работает с использованием бензина или солярки. Весь вопрос в том, есть ли этот бензин и солярка в наличии и как близко.
В Советском Союзе работы над установкой газогенераторов на автомобили начались практически одновременно с Европой – в 1923 году. В этом году патент на собственную газогенераторную установку получил ленинградский профессор В.С. Наумов – человек, который позднее стал одним из наиболее активных сторонников развития этого вида топлива.
В 1927 году газогенератор его конструкции установили на итальянский грузовик-полуторатонник «Фиат» и убедились, что схема совершенно работоспособна. А еще через год по инициативе Наумова был организован первый в стране пробег газогенераторых автомобилей. В нем участвовали тот самый «Фиат» и французский «Сомюа» грузоподъемностью 3,5 т с газогенератором «Рекс». Оба автомобиля проехали по маршруту Ленинград – Москва и доказали, что газогенераторные двигатели вполне пригодны для массовой установки на автомобили.
В 1934 году советское Общество содействия развитию автомобилизма и улучшению дорог «Автодор» в честь своего семилетия организовало новый автопробег, в котором участвовало уже семь газогенераторных автомобилей. Главной целью акции заявлялась проверка работоспособности отечественных газогенераторов. Условия для этого оказались самыми жесткими: из Москвы в Ленинград все машины ехали под проливным дождем, а обратно – в снегу и тумане, по обледенелым дорогам. Доехали все, что еще раз подтвердило эффективность и работоспособность газогенераторов.
А через год советское правительство принимает постановление «О переводе занятого на лесовывозке автомобильно-тракторного парка на древесное топливо». Решение было очевидным: лесоразработки шли в труднодоступных районах, и стоимость доставки туда обычного бензина была экономически неоправданной.
Чем яснее становился гром неизбежной новой мировой войны, тем большее внимание в СССР получала газогенераторная тема. 28 февраля 1938 года появляется специальное постановление Совнаркома о производстве газогенераторных тракторов и автомобилей в 1938-1940 годах. А в июле стартовал очередной, но уже куда более масштабный газогенераторный автопробег по маршруту Москва – Пенза – Куйбышев – Казань – Уфа – Магнитогорск – Челябинск – Омск – Петропавловск – Свердловск – Пермь – Киров – Горький – Ярославль – Вологда – Ленинград – Псков – Витебск – Минск – Гомель – Чернигов – Киев – Курск – Орел – Тула – Москва. В нем участвовали 17 автомобилей, в том числе 12 с газовыми генераторами (шесть «ЗИСов», пять ГАЗ-АА и один ЗИС-8) и пять с обычными двигателями на бензине.
Причем «газгены» шли и на дровах, и на угле, а кое-где даже на соломенных брикетах! За 58 дней они преодолели почти 11 тысяч километров и дошли до финиша без аварий и серьезных поломок. Это послужило отличной рекламой газогенераторным автомобилям, в способностях которых теперь уже нельзя было сомневаться.
Грузовики ЗИС-5 и ГАЗ-АА с газогенераторными установками, участвовавшие в пробеге, были уже не опытными образцами, а вполне серийной продукцией. Газогенераторные «ЗИСы» (модель ЗИС-13) начали выпускать в Москве еще в 1936 году. Базой для него послужил удлиненный вариант классического ЗИС-5 – так называемый ЗИС-14, спрос на который был гораздо ниже, чем на «пятерку». На него ставили газогенератор модели Александра Пельтцера (брата знаменитой актрисы Татьяны Пельтцер), и получалась машина, которая могла ездить на дровах. За два года удалось собрать всего 900 автомобилей, а потом на конвейере появилась гораздо более знаменитая модель – ЗИС-21. Она представляла собой тот же ЗИС-5, но с газогенератором НАТИ-Г14, которое производил столичный завод «Комета».
У газогенераторных грузовиков было несколько особенностей, которые делали их менее удобными по сравнению с базовыми бензиновыми моделями. За счет размещения газогенераторной установки за кабиной уменьшался кузов, что вело к снижению грузоподъемности. Кроме того, основная колонна газогенератора ставилась справа, со стороны пассажирской двери, и эта дверь в лучшем случае становилась в полтора раза уже, а то и вообще убиралась, и пассажиру приходилось пробираться на свое место со стороны водительского. Да и средняя скорость у «газгенов» была на четверть, а то и на треть ниже, чем у базовой модели. И все равно эти машины пользовались большим спросом, особенно в отдаленных районах, куда было трудно доставлять бензин, но где всегда с лихвой хватало древесины. Потому ЗИС-21 выпустили большой серией: до осени 1941 года, пока завод не эвакуировали в Ульяновск и Миасс, в Москве собрали 15 445 экземпляров.
На долю именно этих машин выпала львиная доля тяжести работы в дальнем тылу, когда их бензиновых собратьев стали «призывать» в действующую армию.
Как и прежде, они трудились на лесозаготовках, а вдобавок взяли на себя значительный объем тыловых перевозок. Да и не только тыловых: например, в испытывавшем дефицит бензина блокадном Ленинграде ими пользовались и гражданские власти, и военные, и даже по Дороге жизни ездило немало газогенераторных автомобилей.
Были это далеко не только московские ЗИС-21. С 1939 года на Горьковском автозаводе наладили выпуск своей газогенераторной модели – ГАЗ-42. Классической «полуторке» эта машина уступала и в грузоподъемности (1,2 тонны), и в скорости (максимум 50 км/ч), но такие же потери нес по сравнению с базовой моделью и ЗИС-21. Зато «заправлять» эти автомобили можно было практически чем угодно, хотя прежде всего в ход шла все та же сосновая чурка. Кроме нее, как выяснилось, очень хорошо годились дубовые, березовые, буковые и ясеневые дрова – главное, чтобы они были сухими и без гнили. Годились также шишки, опилки, кора, солома, торф, которые перед использованием нужно было лишь спрессовать в удобные для использования брикеты.
Правда, дозаправка газогенераторным машинам требовалась очень часто, практически каждые 60-80 километров, и взятый с собой запас твердого топлива отнимал существенную часть места в кузове. Но все равно это позволяло экономить бензин, который так был нужен на фронте. К тому же за Уралом на накатанных трассах придумали свой способ освободиться от запаса чурок. Их просто начали складывать в специальные поленницы по сторонам от накатанных трасс. Каждая такая «заправка» приходилась как раз на те самые полсотни километров; кстати, их и сейчас еще можно иногда встретить в глухих местах Сибири и Дальнего Востока.
Послевоенные «газгены»Производство ГАЗ-42 завершили в 1946 году, выпустив в общей сложности 33 840 автомобилей. И в том же году на миасском Уральском автомобильном заводе имени Сталина – УралАЗе – возобновили сборку газогенераторных ЗИС-21. За основу был взят знаменитый «Захар Иваныч» – военная модификация ЗИС-5В, поэтому уральскую модель стали именовать ЗИС-21А (хотя в документах самого завода она частенько значилась под прежним «московским» индексом).
Наладить выпуск этих машин пришлось, поскольку после Победы страна по-прежнему испытывала дефицит топлива. За годы войны добыча нефти заметно снизилась; например, только в Бакинском районе она упала в два раза. Многие скважины в Закавказье и на Северном Кавказе пришлось забить, поскольку заниматься их разработкой в годы войны было некогда, да и опасно, плюс закавказскую нефть попросту невозможно было вывезти из-за близко подошедшего фронта. Надо учесть и такой фактор: после войны поставки нефтепродуктов, прежде всего авиационного топлива, по ленд-лизу быстро прекратились, а развивающаяся реактивная авиация требовала на порядки большего объема топлива.
Тогда-то на помощь вновь пришли газогенераторные автомобили, теперь уже уральского производства. С 1946-го по 1952-й годы УралАЗ выпускал модель ЗИС-21А, и с заводского конвейера сошли 18 620 таких автомобилей. В том же 1952 году на смену этой модели пришла более современная – УралЗИС-352. Главной его особенностью стала новая газогенераторная установка, которая могла сжигать вдвое более влажную, чем раньше, древесину.
Если прежде для «газгенов» годились чурки влажностью не более 22%, то для УралЗИС-352 годилось и топливо с сорокапроцентной влажностью! Это было особенно актуально, поскольку основными районами, где работали газогенераторные автомобили, по-прежнему были Север и Дальний Восток.
«Триста пятьдесят второй» стал последним серийным газогенераторным автомобилем в СССР. Их выпуск прекратили в 1956 году, собрав 15 303 экземпляра. Но еще как минимум десяток лет машины с характерными двумя колоннами за кабиной можно было встретить практически по всей стране, а за Уралом они встречались и до конца 1970-х годов. Причина была той же, что и прежде: доставка бензина в отдаленные районы была затруднена, а деревянных чурок для газогенератора можно было нарубить и в ближайшем лесу.
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.
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.
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.
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.
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 школаWorks 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
К 1943 году характерные 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 авторитетных организаций, таких 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 количеству углекислого газа, который они вытягивают из воздуха по мере своего роста.
Есть и обратная сторона.
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.
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.
(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”.
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!
Транспортные средства, работающие на древесном топливе: дрова в топливном баке
Газификация древесины — процесс, при котором органический материал превращается в горючий газ под воздействием тепла, при этом температура процесса достигает 1400 °C (2550 °F).
В 1920-х годах немецкий инженер Жорж Имберт разработал генератор древесного газа для мобильного использования. Газы были очищены и высушены, а затем поданы в двигатель внутреннего сгорания автомобиля, который почти не нуждается в адаптации. Генератор Имберта производился серийно с 1931 года. В конце 1930-х годов в эксплуатации находилось около 9000 автомобилей, работающих на древесном топливе, почти исключительно в Европе.
Вторая мировая война
Эта технология стала обычным явлением во многих европейских странах во время Второй мировой войны вследствие нормирования ископаемого топлива. Только в Германии к концу войны в эксплуатации находилось около 500 000 автомобилей, работающих на газовом топливе.
Создана сеть из примерно 3000 «АЗС», где водители могли запастись дровами.
В 1942 году (когда технология еще не достигла апогея своей популярности) в Швеции было около 73 000 автомобилей, работающих на газовом топливе, во Франции — 65 000, в Дании — 10 000, в Австрии и Норвегии — 9 000, в Швейцария. В 1944 году в Финляндии было 43 000 «деревомобилей», из которых 30 000 автобусов и грузовиков, 7 000 частных автомобилей, 4 000 тракторов и 600 лодок. (источник).
Вудмобили также появились в США, Азии и особенно в Австралии, где 72 000 автомобилей работали на древесном газе (источник).
После войны, когда снова стал доступен бензин, технология почти мгновенно канула в лету. В начале 1950-х годов в тогдашней Западной Германии оставалось всего около 20 000 дровяных машин.
Исследовательская программа в Швеции
Рост цен на топливо и глобальное потепление привели к возобновлению интереса к дровам как непосредственному топливу. Десятки инженеров-любителей по всему миру переоборудовали стандартные серийные автомобили в автомобили, работающие на газовом топливе, причем большинство этих современных деревянных автомобилей построено в Скандинавии.
В 1957 году правительство Швеции разработало исследовательскую программу для подготовки к быстрому переходу на автомобили, работающие на древесном топливе, в случае внезапной нехватки нефти.
Это исследование, проведенное при поддержке производителя автомобилей Volvo, привело к получению большого количества теоретических знаний и практического опыта с несколькими дорожными транспортными средствами (один из них показан выше) и тракторами на общем расстоянии более 100 000 километров (62 000 миль). Результаты обобщены в документе ФАО от 1986, где также обсуждаются некоторые эксперименты в других странах. Шведские (обзор) и, особенно, финские инженеры-любители использовали эти данные для дальнейшего развития технологии (обзор ниже, автомобиль Юхи Сипиля).
Генератор древесного газа, который выглядит как большой водонагреватель, может быть размещен на прицепе (хотя это затрудняет парковку автомобиля), в багажнике автомобиля (хотя при этом используется почти все в багажном отделении), либо на платформе в передней или задней части автомобиля (наиболее популярный вариант в Европе).
Топливо
Топливом для автомобиля, работающего на древесном топливе, является древесина или древесная щепа (см. рисунок слева). Также можно использовать древесный уголь, но это приводит к 50-процентной потере доступной энергии, содержащейся в исходной биомассе. С другой стороны, древесный уголь содержит больше энергии, так что запас хода автомобиля можно увеличить. В принципе, можно использовать любой органический материал. Во время Второй мировой войны также использовались уголь и торф, но основным топливом были дрова.
Один из самых успешных автомобилей на древесном топливе был построен в прошлом году Датчем Джоном. В то время как многие современные газовые автомобили, кажется, пришли прямо из «Безумного Макса», голландский Volvo 240 оснащен очень современной системой из нержавеющей стали (см.
«Производить древесный газ не так уж и сложно», — говорит Джон. «Производство чистого древесного газа — это другое дело. У меня есть возражения против некоторых дровяных машин. Часто производимый газ так же чист, как и внешний вид конструкции».
Датч Джон твердо верит в генераторы древесного газа, в основном для стационарного использования, такого как отопление, производство электроэнергии или даже производство пластмасс. Volvo призван продемонстрировать возможности технологии. «Припаркуйте итальянский спортивный автомобиль рядом с автомобилем, работающим на дровах, и толпа соберется вокруг дровяного автомобиля. Тем не менее, автомобили на древесном топливе предназначены только для идеалистов и во время кризиса».
Диапазон
Volvo развивает максимальную скорость 120 километров в час (75 миль в час) и может поддерживать крейсерскую скорость 110 км/ч (68 миль в час).
Если заднее сиденье загружено мешками с дровами, запас хода увеличивается до 400 километров (250 миль). Опять же, это сравнимо с запасом хода электромобиля, если пассажирское пространство пожертвовать ради большей батареи, как в случае с родстером Tesla или электрическим Mini Cooper. Разница, конечно, в том, что Джону приходится регулярно останавливаться, чтобы взять мешок дров с заднего сиденья и наполнить бак.
Прицеп
Как и в случае с другими автомобилями, запас хода автомобиля, работающего на древесном топливе, также зависит от самого автомобиля. Об этом свидетельствуют различные автомобили, которые были переделаны Весой Микконеном. Фин помещает все свои генераторы на прицеп. Его последний переделанный автомобиль – это Lincoln Continental Mark V 1979 года выпуска, большое тяжелое американское купе.
Модельный ряд электромобилей можно значительно расширить, сделав их меньше и легче. Однако это не вариант с их двоюродными братьями на древесном газе из-за веса и объема оборудования. Меньшие автомобили времен Второй мировой войны имели запас хода всего от 20 до 50 километров (от 12 до 31 мили), несмотря на их гораздо меньшую скорость и ускорение.
Свобода
Увеличение “топливного бака” – единственный способ увеличить дальность полета (кроме снижения скорости, конечно, но это уже другая история). Американец Дейв Николс (человек, который показывает дерево на одной из картинок выше) может загрузить 180 килограммов (400 фунтов) дерева в кузов своего 19-летнего грузовика.
По словам Николса, одного фунта дерева (полкилограмма) достаточно, чтобы проехать 1 милю (1,6 километра), что соответствует 30 килограммам дерева Volvo на 100 километров. Американец создал компанию (21st Century Motor Works) и планирует продавать свои технологии в больших масштабах. Когда он приезжает домой, он использует свой грузовик для обогрева дома и выработки электроэнергии. Его история стала популярной в США, и причину можно определить по его номерному знаку: «Свобода».
«Вы можете обойти весь мир с пилой и топором», как выразился Джон Датч. Его соотечественник Йоост Конейн воспользовался этой возможностью, чтобы совершить двухмесячное путешествие по Европе, не беспокоясь о близости ближайших заправок (которые не всегда легко найти в такой стране, как Румыния).
Местные жители дали ему древесину, чтобы продолжить путешествие, припасы хранились в трейлере. Конийн использовал древесину не только как топливо, но и как строительный материал для самой машины (фото выше — видео здесь). О другом путешествии на машине, работающей на дровах, см. «По Швеции с дровами в баке».
Есть ли будущее у дровяного автомобиля?
В 1990-х годах водород рассматривался как альтернативное топливо будущего. Тогда его главенствующую роль взяли на себя биотопливо и сжатый воздух, а сегодня все внимание сосредоточено на электромобилях. Если и эта технология не сработает (а мы несколько раз выражали свои сомнения по этому поводу), можем ли мы вернуться к машине, работающей на дровах?
Несмотря на промышленный вид, автомобиль, работающий на древесном топливе, с точки зрения экологии имеет хорошие показатели по сравнению с другими альтернативными видами топлива. Газификация древесины немного более эффективна, чем сжигание древесины, так как теряется только 25 процентов энергии, содержащейся в топливе.
Преимущества автомобилей, работающих на древесном газе
Самым большим преимуществом автомобилей, работающих на генераторном газе, является то, что доступное и возобновляемое топливо можно использовать напрямую без какой-либо предварительной обработки. Преобразование биомассы в жидкое топливо, такое как этанол или биодизель, может потреблять больше энергии (и CO2), чем дает топливо. В случае автомобиля, работающего на древесном топливе, никакая дополнительная энергия не используется для производства или переработки топлива, за исключением рубки и рубки древесины.
Кроме того, для автомобиля на дровах не требуется химический аккумулятор, а это важное преимущество перед электромобилем. Слишком часто забывается воплощенная энергия огромной батареи последнего. Фактически, в случае автомобиля, работающего на газе, древесина ведет себя как природная батарея. Нет необходимости в высокотехнологичной переработке: оставшуюся золу можно использовать как удобрение.
Правильно работающий генератор древесного газа также меньше загрязняет воздух, чем автомобиль, работающий на бензине или дизельном топливе. Газификация древесины значительно чище, чем сжигание древесины: выбросы сравнимы с выбросами при сжигании природного газа. У электромобиля есть потенциал сделать лучше, но тогда энергия, которую он использует, должна генерироваться из возобновляемых источников, что не является реалистичным сценарием.
Недостатки автомобилей на дровах
Несмотря на все эти преимущества, достаточно одного взгляда на дровяной автомобиль, чтобы понять, что это далеко не идеальное решение. Мобильный газовый завод занимает много места и легко может весить несколько сотен килограммов в пустом виде. Размер оборудования обусловлен тем, что древесный газ имеет низкую энергоемкость. Энергетическая ценность древесного газа составляет около 5,7 МДж/кг по сравнению с 44 МДж/кг бензина и 56 МДж/кг природного газа (источник).
Кроме того, использование древесного газа ограничивает мощность двигателя внутреннего сгорания, что означает снижение скорости и ускорения переоборудованного автомобиля. Древесный газ состоит примерно из 50 % азота, 20 % окиси углерода, 18 % водорода, 8 % двуокиси углерода и 4 % метана. Азот не способствует горению, а угарный газ является медленно горящим газом. Из-за такого высокого содержания азота двигатель получает меньше топлива, что приводит к снижению мощности на 35–50 процентов.
Несмотря на то, что некоторые небольшие автомобили были оснащены генераторами на древесном газе (см., например, этот Opel Kadett), эта технология лучше подходит для более крупных и тяжелых автомобилей с мощным двигателем. В противном случае мощности двигателя и запаса хода может быть недостаточно. Несмотря на то, что установка может быть уменьшена для меньшего автомобиля, ее размер и вес не уменьшаются пропорционально уменьшению размера и веса автомобиля. Некоторые построили мотоциклы, работающие на древесном топливе, но их диапазон ограничен (хотя мотоцикл с коляской работает лучше). Конечно, вес и размер передвижного газового завода не являются проблемой для автобусов, грузовиков, поездов или кораблей.
Простота использования
Другая проблема автомобилей, работающих на древесном топливе, заключается в том, что они не особенно удобны в использовании, хотя это и улучшилось по сравнению с технологией, использовавшейся во время Второй мировой войны.
“…опыт работы с органом Wurlitzer мог быть явным преимуществом”.
Тем не менее, несмотря на усовершенствования, даже современному дровяному автомобилю требуется до 10 минут, чтобы нагреться до рабочей температуры, так что вы не можете прыгнуть в машину и сразу же уехать. Кроме того, перед каждой заправкой пепел последнего процесса газификации необходимо выгребать. Образование смолы в установке менее проблематично, чем это было 70 лет назад, но фильтры по-прежнему необходимо регулярно очищать. И тогда есть ограниченный диапазон транспортного средства. В общем, это далеко от привычной простоты использования бензинового автомобиля.
Большое количество образующегося (смертоносного) угарного газа также требует некоторых мер предосторожности, поскольку утечка в трубопроводе не исключена.
Дровомобили серийного производства
Разумеется, все вышеописанные машины построены инженерами-любителями. Если бы мы строили автомобили, специально предназначенные для работы на древесине, и производили бы их на заводах, скорее всего, недостатки стали бы несколько менее значительными, а преимуществ — еще больше. Такие дровяные машины также выглядели бы более элегантно.
Автомобили Volkswagen Beetle, сошедшие с конвейера во время Второй мировой войны, имели встроенный механизм газификации древесины (источники: 1 / 2 / 3). Снаружи генератор древесного газа и остальная установка были незаметны. Заправка производилась через отверстие в капоте (капоте).
То же самое и с этим Mercedes-Benz, в котором установка полностью скрыта в багажнике (источник).
Вырубка лесов
К сожалению, у древесного газа, как и у других видов биотоплива, есть существенный недостаток. Массовое производство дровяных машин не решит эту проблему. Наоборот, если бы мы перевели все автомобили или хотя бы значительное их количество на древесный газ, все деревья в мире исчезли бы, и мы бы умерли от голода, потому что все сельскохозяйственные угодья были бы принесены в жертву энергии. урожай. Действительно, во время Второй мировой войны во Франции дровяной вагон вызвал сильную вырубку лесов (источник). Как и в случае со многими другими видами биотоплива, эта технология не масштабируется.
Тем не менее, хотя автомобиль, работающий на биотопливе, столь же удобен в использовании, как и его бензиновый конкурент, древесный газ должен быть самым неудобным альтернативным топливом из существующих. Это может быть преимуществом: переход на автомобили, работающие на древесном топливе, может означать только то, что мы будем меньше ездить, и это, конечно, будет хорошо с экологической точки зрения.
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.
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.
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.
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.
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
). Первое использование газификации древесины относится к 1870-м годам, когда она использовалась в качестве предшественника природного газа для уличного освещения и приготовления пищи.
Установкой для газификации древесины оснащались не только частные автомобили, но и грузовые автомобили, автобусы, тракторы, мотоциклы, корабли и поезда. Некоторые танки также работали на древесном газе, но для использования в военных целях немцы предпочли производство жидкого синтетического топлива (изготовленного из дерева или угля).
Всего во время Второй мировой войны использовалось более миллиона автомобилей, работающих на газовом топливе.
У Швеции нет запасов нефти, но есть обширные леса, которые можно использовать в качестве топлива. Целью этого исследования была разработка улучшенной стандартизированной установки, которую можно было бы адаптировать для использования на всех типах транспортных средств.
В случае с американским пикапом генератор размещается в кузове грузовика. Во время Второй мировой войны некоторые автомобили были оснащены встроенным генератором, полностью скрытым от глаз.
первое изображение и два изображения ниже, а затем сравните с этим Volvo, этим БМВ, это Ауди или этот Юго).
«Топливный бак» может содержать 30 кг (66 фунтов) дерева, что достаточно для пробега в 100 километров (62 мили), что сравнимо с запасом хода электромобиля.
Он потребляет 50 кг (110 фунтов) древесины каждые 100 километров (62 мили) и, таким образом, значительно менее эффективен, чем Volvo Джона. Микконен также переоборудовал Toyota Camry, которая стала гораздо более экономичной. Этот автомобиль потребляет всего 20 кг (44 фунта) древесины на том же расстоянии. Однако прицеп почти такой же большой, как и сама машина.
Пикап Форд 89. Это позволяет ему проехать 965 километров (600 миль), что сравнимо с пробегом автомобиля, работающего на ископаемом топливе. Достоинство этого можно, конечно, обсудить, так как для этого Николсу приходится регулярно останавливаться, чтобы заправить бак: если бы он заправил кузов пикапа бензином, то мог бы проехать еще дальше.
Энергопотребление дровяного автомобиля примерно в 1,5 раза превышает энергопотребление аналогичного автомобиля, работающего на бензине (с учетом потерь энергии при предварительном прогреве системы и лишнего веса техники). Однако если принять во внимание энергию, необходимую для добычи, транспортировки и переработки нефти, то древесный газ по крайней мере так же эффективен, как бензин. И, конечно же, древесина является возобновляемым топливом. Бензина нет.
Это означает, что лесомобиль практически нейтрален по отношению к выбросам углерода, особенно когда валка и рубка производятся вручную.
Поскольку газ горит медленно, большое число оборотов невозможно. Газовый автомобиль – это не спортивный автомобиль.
См. вторую часть этого документа в формате pdf (стр. 17 и далее) для описания того, каково было водить машину, работающую на древесном топливе, в то время:
Если техника размещается в багажнике, то установка детектора угарного газа в салоне отнюдь не роскошь. Кроме того, автомобиль, работающий на древесном газе, нельзя парковать в закрытом помещении, пока газ не будет сожжен в факеле (рисунок выше).
Добавить комментарий