Двигатель внутреннего сгорания, работающий на дровах, — это вовсе не призрак из далекого прошлого. Автомобили и электростанции, использующие древесину в качестве энергоносителя, можно встретить и сегодня. Стоит уточнить: двигатель функционирует на газе, получаемом из дерева путем его сжигания определенным способом. Установки, вырабатывающие такой газ, называют газогенераторами, они достаточно давно применяются на промышленных предприятиях. Но можно ли изготовить газогенератор своими руками и стоит ли это делать – вопросы, ответы на которые призвана дать наша статья.
Особенности
Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий.
К тому же, понятие «на дровах» несколько не точное, поскольку для функционирования такой станции подойдет любое твердое топливо (дрова, щепа, паллеты, уголь, кокс), в общем все, что может гореть.
Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.
Основными достоинствами таких электростанций является:
- Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
- Получение электроэнергии в любом месте;
- Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
- Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.
Итоги
Выше приведены лишь несколько способов изготовления газогенератора своими руками. Но все они позволяют получить по-настоящему надежное и эффективное устройство, обеспечивающее следующими преимуществами:
- — более низкими затратами топлива (КПД котла — от 90%);
- — продолжительным процессом горения. Для дров он составляет около 20 часов, а для древесного угля — около 7-8 суток. Возможностью применения любого топлива, будь это древесина, солома или жмых.
- В ряде случаев в топку можно класть целые поленья (при соответствующих размерах бака);
- — надежностью и простотой эксплуатации. Чистка поддувала или дымохода если и должна производиться, то редко.
Классический вариант
Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.
Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.
Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.
Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.
Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.
После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.
И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.
К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).
Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.
Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.
Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.
И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.
Принцип работы
Для того, чтобы понять, как правильно использовать генератор в домашних условиях, стоит разобраться в основах его работы. Это позволит понять, стоят ли затраты на материалы вложенных средств, и как быстро они окупятся. К тому же у газогенератора есть и своя сфера применения.
Сам по себе, данное устройство представляет собой комплекс узлов и агрегатов, которые обеспечивают выработку газа из твердого топлива. Полученный материал и используется в работе двигателя внутреннего сгорания. Но есть нюанс: конструкция генераторов может отличаться друг от друга – все зависит от вида твердого топлива.
Одним из самых распространенных, и , пожалуй, доступных видов топлива, являются дрова. Когда древесина сжигается в герметичном пространстве, то в процессе производятся такие горючие газы, как угарный газ, водород, метан и другие непредельные углероды. В составе этой смеси дополнительно еще присутствуют балластные газы – кислород, водяные пары, двуокись углерода и азот. Но эффективность газогенератора зависит не просто от выработки такой горючей смеси. Она должна стать пригодной для эксплуатации в конкретных целях. Поэтому весь процесс проходит обязательные этапы:
- Газификация. Тут твердое топливо должно полностью перегореть и перейти в стадию тления. Этот процесс происходит при небольшом количестве кислорода – 30-35%.
- Первый и второй этап очищения. Все летучие вещества, которые получились после тления, при помощи сухого вихревого фильтра-циклона, отделяются и подаются в отдельную камеру — скруббер. Тут уже задействуется вода, которая проводит еще одну очистку горючего потока.
- Охлаждение. В процессе горения и тления, все вещества приобретают достаточно высокую температуру – от 700 градусов и выше. Чтобы они понизили свои показатели, используется воздушный или водяной теплообменник. После этого, смеси предстоит пройти еще одну очистку.
- Отправка. После всех этапов, полученные готовые вещества могут быть закачены в бак-распределить при помощи компрессора, или сразу же поступают в двигатель внутреннего сгорания.
На самом деле, полный цикл достаточно сложный, поэтому и требует времени. Но основным узлом является сам газогенератор. В основном, он представляет собой колонну из металла цилиндрической или прямоугольной формы, с сужением на конце. Внутренняя конструкция имеет несколько воздушных патрубков, по которым закачивается кислород и выходит газ. В верхней части расположена крышка, через которую загружаются дрова.
Если сильно не вникать в основу химических процессов, то процесс выработки газа выглядит так: загрузили топливо – оно сгорело/стлело – получилась газовая смесь. Чтобы конечный продукт обладал необходимыми свойствами, внутри конструкции присутствует много узлов, которые и проводят очистку и охлаждение смеси. Если говорить о домашних газогенераторах, то тут можно использовать более простую конструкцию. Это выходит и проще и дешевле.
Газогенераторы
Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.
Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.
Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.
К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.
По причине постоянного удорожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.
То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.
В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.
К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:
- Надежность конструкции самого газогенератора;
- Получаемый газ можно использовать для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
- В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.
Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.
И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.
Способ №2
При создании газогенератора для автомобиля основной упор делается не только на надежности и эффективности устройства, но и на его компактности.
За рубежом фильтр охлаждения, циклон и корпусная часть делаются из нержавейки, что позволяет использовать металл, имеющий вдвое меньшую толщину.
Естественно, такая конструкция получается много легче. В наших условиях для удешевления конструкции применяются старые пропанные баллоны или огнетушители.
Для изготовления наружной емкости часто используются баллоны для сжиженного пропана.
Изготовление внутренней части производится из ресивера грузовика, к примеру, КАМАЗа или ЗИЛа.
Особое внимание должно быть уделено колосниковой решетке — ее делают из тонкого металла, а патрубки — из обычных труб (главное — подобрать правильный диаметр).
Для изготовления крышки с крепежными элементами используется верхняя часть баллона. В крайнем случае, деталь можно выполнить из листовой стали.
Крышка уплотняется с помощью специального шнура, обработанного графитной пропиткой и выполненного из термостойкого асбеста.
Для изготовления грубого фильтра можно использовать старый огнетушитель или поступить еще проще — взять кусок трубы.
В нижней части должна быть сделана насадка в виде конуса, необходимая для отгрузки золы.
На верхней части торец должен плотно закрываться крышкой (как правило, она приваривается).
В саму крышку монтируется выходной патрубок, а с боковой части — еще один штуцер для подачи продуктов горения.
Выделяемые газогенератором газы имеют большую температуру, поэтому они требуют качественного охлаждения.
Этому есть две причины:
- во-первых, раскаленные до большой температуры газы, отличаются минимальной плотностью, что делает процесс его сжигания в цилиндрах ДВС практически нереальным;
- во-вторых, есть риск возникновения самопроизвольной вспышки в случае контакта газа с раскаленными элементами двигателя.
В процессе розжига важно обеспечить нормальное перемещение газа по тракту — эту работу берет на себя вентилятор.
Уже после пуска мотора рабочий состав перемещается за счет разрежения, поэтому в вентиляторе нет необходимости.
В качестве охладителя можно использовать стандартные радиаторы отопления. Главное — правильно их расположить и обеспечить максимальный контакт с воздушными массами.
В ряде случаев допускается монтаж биметаллических радиаторов.
Газовое топливо перед подачей в мотор должно очищаться — это обеспечивается с помощью специальных фильтров.
Нельзя забывать о еще одном важном элементе — смесителе. С его помощью происходит регулирование объема подаваемой газовоздушной смеси. Настройка производится с помощью заслонки.
Представители электростанций заводского изготовления
Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.
Ниже приведено несколько из них:
- Печь «Индигирка»;
- Печь туристическая «BioLite CampStove»;
- Электростанция «BioKIBOR»;
- Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».
Печь «Индигирка».
Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.
Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.
Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.
Печь «BioLite CampStove».
Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.
Электростанция «BioKIBOR».
Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.
Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.
К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.
«Эко».
А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.
Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.
Цена на топливо растет постоянно
Высокая стоимость бензина и дизеля, а также дорожающий газ вынуждают переходить на более экономичные виды топлива.
Принцип действия здесь прост. Двигатель работает не на бензине, солярке или обычном газе (метане, пропане), а на газе, выделяемом при горении дерева.
Аппараты, которые позволяют выработать такой газ, носят название газогенераторов.
Кроме бытовой сферы, они пользуются большой популярностью и давно применяются в промышленности.
Что касается способов изготовления, то они различаются. В данной статье рассмотрим наиболее популярные из них.
Принципиальная схема работы газогенератора.
Самодельные станции
Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.
Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.
Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.
На основе термоэлектрогенератора.
Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.
Для изготовления потребуется:
- Металлический корпус, который будет играть роль печи;
- Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
- Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
- Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).
Изготовление электростанции — очень простое:
- Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
- На заднюю стенку монтируем пластину;
- Сверху на пластину монтируем кулер;
- К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.
Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.
Преимущества
Следует отметить, что работа данных агрегатов полностью автоматизирована и не требует постоянного участия пользователя. В частности, не нужна регулярная дозаправка топлива, оно поступает из магистрали (баллона) по мере необходимости. К тому же газогенераторы используют самое дешёвое топливо – природный либо сжиженный газ (СУГ). При этом они расходуют его очень экономно, даже в режиме продолжительной автономной работы. Если же говорить о стоимости данных агрегатов, то она не сильно превышает цены на аналогичные устройства, потребляющие бензин или дизель.
Учитывая тот факт, что двигатель газового генератора прослужит в разы дольше, поскольку газ не вызывает коррозии металлических элементов. Также, подвергаются меньшему износу детали в цилиндропоршневой группе, а масло нужно менять намного реже, за счёт сниженного воздействия на него газа. Какой газ у вас используется – можно определить, зная, к какому источнику газоснабжения подключена ваша газовая плита. Если газовая плита подключена к газовому баллону – значит вы используете сжиженный газ пропан-бутан.
Если же газовая плита подключена к внутридомовому газопроводу (который в свою очередь подключен к уличному газопроводу) – значит вы используете природный газ, который называется метан. Комфортным и удобным в использовании оборудованием считаются газовые электростанции, поскольку они укомплектованы специальными кожухами для защиты от влаги, осадков и возникновения коррозии. Также они оснащены специфическим защитным основанием, которое позволяет устанавливать агрегаты на любую поверхность.
Газовые генераторы ни в чем не уступают дизельным и бензиновым, а, наоборот, имеют ряд преимуществ, таких как:
- Большая экономия топлива. Использование СУГ значительно снижает затраты. Экономия до 40% по сравнению с бензином.Из расчетов мы получили, что за счет экономии на топливе газовое оборудование окупается в течении года. Расход газа указан в описании.
- Топливная эффективность. СУГ двигатели имеют бо́льшую производительность и требуют меньше обслуживания по сравнению с традиционными бензиновыми двигателями.
- Повышение срока использования. Использование СУГ наносит меньшую нагрузку на двигатель, что предотвращает чрезмерный износ и механические проблемы.
- Малое количество выбросов в атмосферу. СУГ производит меньше выбросов выхлопных газов, чем бензин, включая CO², NO и SO, что делает его практически безвредным для окружающей среды и лучшим выбором для вас.
- Сниженный уровень шума. Вы будете не только дышать чистым воздухом, но и испытывать меньший дискомфорт за счет маленького уровня шума.
Плюсы и минусы электростанции на дровах
Электростанция на дровах – это:
- Доступность топлива;
- Возможность получить электроэнергию в любом месте;
- Параметры получаемой электроэнергии – самые разные;
- Можно сделать устройство и самому.
- Среди недостатков же отмечается:
- Не всегда высокое КПД;
- Громоздкость конструкции;
- В некоторых случаях получение электроэнергии – лишь побочный эффект;
- Для получения электроэнергии для промышленного использования нужно сжечь большое количество топлива.
В целом, изготовление и использование электростанций, работающих на твердом топливе – вариант, заслуживающий внимания, и он может стать не только альтернативой электросетям, но еще и помочь в местах, удаленных от цивилизации.
Способ №3
Для реализации следующего способа необходимо подготовить трубку из нержавейки на 4.25 дюйма (14 сантиметров в длину) и бак на пять галлонов. Вместо трубы можно использовать старый огнетушитель.
Далее алгоритм действий выглядит следующим образом:
- в барабане вырезается специальное отверстие для установки подготовленной трубы;
- вырезается фланец. Для этого используется небольшой кусок стали на 1/8 дюйма. Он необходим, чтобы закрепить трубку пламени в барабане;
- с помощью алюминиевых уголков и болтов производится крепление трубки пламени к фланцу.
В качестве прокладки можно использовать силиконовую прокладку, с помощью которой можно эффективно заделать все имеющиеся трещины и швы;
в баке вырезается дверца такого размера, чтобы в нее могли попасть руки для уборки старого пепла. После делается небольшая дверца (из другого бака). Фиксацию дверцы можно организовать с помощью специальных крепежей;
- в качестве решетки для нижней части трубки можно использовать решетчатую часть из пароварки. Главное требование, чтобы она была выполнена из нержавейки;
- жаровня решетки подвешивается немного ниже нижней части трубы пламени с помощью цепей;
- все элементы устанавливаются на основу, а именно решетка, фланец, жаровая труба. Для уплотнения стыков, как упоминалось выше, должна использоваться высокотемпературная смазка;
- для прогонки газа используется вентилятор.
Другие схемы, которые смогут вам помочь в изготовлении газогенератора.
Очередной образец.
Пиролизные установки мелких производителей
Если вам не под силу изготовить пиролизный агрегат самостоятельно, а импортные модели слишком дороги, то можно приобрести установку мелкосерийного производства. В последнем случае необходимо выполнить ряд правил:
- Потребовать лицензию на производство данного оборудования. Лицензия не является полной гарантией приобретения надёжной и эффективной продукции, но риск покупки недоброкачественного оборудования существенно снижается.
- Оценить внешний вид агрегата, качество сварных швов. При возможности необходимо заглянуть под декоративную обшивку.
- Если в производстве использовалась керамика, то необходимо уточнить цену замены форсунки, которая может составлять до трети стоимости пиролизного агрегата.
- Определить, для какой системы отопления предназначено данное оборудование – открытой или закрытой.
Например, газогенераторные котлы бастион, по отзывам владельцев, достаточно нормально работают в кирпичных домостроениях даже в регионах с холодными зимами. Хотя длительность горения на одной закладке в зимний период равен примерно 5-6 часов.
Необходимо приобретать с некоторым запасом по мощности. Это объясняется тем, что потребители далеко не всегда могут достать идеально сухое топливо.
Газогенераторные либо пиролизные (по принципу работы) котлы пользуются спросом благодаря высокой экономии топлива в сочетании с привлекательным КПД.
Газ из дров своими руками
Получение газа из дров получило широкое применение во время второй мировой войны. Жидкое топливо уходило на передовую, множество разрушенных нефтеперерабатывающих заводов сподвигло на изобретение газа получаемого из дров.
В то время, дрова были доступнее, чем нефтепродукты. Поэтому Советская и иностранная техника была оборудована газогенераторами. На дровяном газу работали: танки, автомобили и мототехника.
В 21 веке после подорожания жидкого топлива, люди вспомнили о технологии и начали производить газ из дров своими руками.
Технология получения газа проста. Дрова загружаются в газогенератор, поджигаются. После того как разжигаются дрова, уменьшается подача кислорода, дрова начинают тлеть, выделяется угарный газ, который горячий поднимается, попадает в охлаждающий змеевик, фильтруется через фильтры, охлажденный и очищенный газ попадает в камеру сгорания газа. Сгораемый газ быстрее обогревает помещение, чем твердое топливо.
Газогенераторный котел Благодарова
В процессе работы котла Благодарова все вещества, которые вырабатываются в результате горения, сжигаются.
Конструкция подобного оборудования состоит из 3-х частей. Это камеры сгорания и газификации и бункер для сжигания элементов горения топлива. Топливный материал горит в 1-ой из 2-х камер, в 3-ей – становится газом.
Несомненным достоинством этого отопительного оборудования является длительное горение топлива (прибор превосходит по этому показателю другие котлы отопления) и хорошая теплоотдача. Оно независимо от электричества, всегда выдает мощность, которая требуется.
В процессе сгорания дров и отходов переработки древесины колосниковая решетка, перекрывающая низ камеры для топлива, способствует образованию высокого уровня тепла в условиях естественной тяги. У котла Благодарова можно расширить объем топливного бункера, при этом КПД устройства не пострадает. Установленные в камере сгорания рельсы – хороший теплонакопитель.
В качестве топлива могут использоваться уголь, опилки, торф. В зимний период топливную камеру можно регулярно пополнять, чтобы в отапливаемом помещении поддерживался оптимальный температурный режим.
Обзор моделей
Купить дровяной электрогенератор можно в специализированных компаниях. Связаться с ними и получить исчерпывающую информацию удобно на сайтах этих компаний:
Предлагаем вашему вниманию несколько моделей таких печей-генераторов, предназначенных для бытовых нужд.
Портативные модели
Они представлены щепочницами и грилями, оснащенными электропреобразующим элементом. Такая печка хороша в походе для разогрева еды, на ней можно согреть кружку чая, пожарить небольшой кусочек мяса и заодно зарядить гаджеты. На большее они не рассчитаны.
К примеру, печь BioLite CampStove способна работать на любом древесном топливе: веточки, щепки, шишки. Она выдает до 5 Вт мощности, оборудована USB. Чтобы вскипятить литр воды, достаточно совсем немного древесины, а займет это буквально 5 минут. Цена BioLite CampStove 9 600 рублей.
Индигирка
Печь Индигирка — это наиболее известная модель дровяных электрогенераторов. Эта печь отапливает помещение до 50 м3, весит 37 килограммов, выполнена она из жаростойкой стали и служит не один десяток лет. Объем топки – 30 литров. Выходное напряжение Индигирки — 12 вольт, максимальная выходная мощность — 50 Вт. Конечно, основное предназначение печи — обогрев, удобная чугунная конфорка позволяет приготовить пищу или согреть чай. В качестве электрогенератора печь в состоянии работать уже через 15 минут после розжига.
Меры предосторожности
Обычную печь переделать в газогенераторную нельзя. Подобные манипуляции приведут лишь к задымлению строения. Чтобы в полном объеме пользоваться газогенераторным прибором, необходимо учитывать его недостатки.
На выходе у подобного оборудования образуется холодный газ. При ненадлежащим образом утепленном дымоходе происходит образование конденсата. Влага будет стекать обратно в прибор. Поэтому специалисты рекомендуют применять утепленные сэндвич-конструкции. Они состоят из 2-х, вложенных друг в друга труб, между которыми располагается утеплитель.
Чтобы газогенератор работал максимально эффективно, необходимо установить экономайзер (дополнительное оборудование).
