Gazéification du bois. Gazéification du bois Ressources de biomasse pour la gazéification

Voiture génératrice de gaz

Pendant la Seconde Guerre mondiale en Europe, presque tous les véhicules ont été convertis pour utiliser le bois comme combustible.
Les voitures roulent gaz de bois(également appelé g véhicules générateurs de gaz) bien qu'elles perdent de leur élégance en apparence, elles sont très efficaces par rapport à leurs homologues à essence en termes de respect de l'environnement et peuvent égaler les voitures électriques.
La hausse des prix du carburant suscite un regain d'intérêt pour cette technologie presque oubliée : partout dans le monde, des dizaines d'amateurs circulent dans les rues des villes au volant de leurs voitures à essence artisanales.

Processus de formation de gaz gazogène (synthèse de gaz), dans lequel la matière organique est transformée en gaz inflammable, commence à se former sous l'influence de la chaleur à une température de 1 400 °C.

La première utilisation du bois pour produire des gaz inflammables remonte à 1870, lorsqu'il était utilisé pour l'éclairage public et la cuisine.

Dans les années 1920, un ingénieur allemand Georges Humbert développé Générateur, production de gaz de bois pour une utilisation mobile. Le gaz résultant était purifié, légèrement refroidi, puis introduit dans la chambre de combustion du moteur de la voiture, alors que le moteur n'avait pratiquement pas besoin de modification.

Depuis 1931, la production en série de générateurs Embera a commencé. À la fin des années 1930, environ 9 000 véhicules utilisaient déjà des générateurs à gaz exclusivement en Europe.

La seconde Guerre mondiale

Les technologies de production de gaz sont devenues courantes dans de nombreux pays européens pendant la Seconde Guerre mondiale, en raison des restrictions et des pénuries de combustibles fossiles et liquides. Rien qu'en Allemagne, à la fin de la guerre, environ 500 000 voitures étaient équipées de générateurs à gaz pour fonctionner au gaz de bois.

Voitures civiles génératrices de gaz de la Seconde Guerre mondiale

Environ 3 000 « stations-service » ont été construites où les conducteurs pouvaient s'approvisionner en bois de chauffage. Non seulement les voitures, mais aussi les camions, les bus, les tracteurs, les motos, les navires et les trains étaient équipés de générateurs de gaz. Même certains chars étaient équipés de générateurs de gaz, même si, à des fins militaires, les Allemands produisaient des combustibles synthétiques liquides (à base de bois ou de charbon).

500 000 véhicules civils au gaz d'ici la fin de la guerre en Allemagne

En 1942 (alors que la technologie n’avait pas encore atteint son apogée), il y avait environ 73 000 voitures à essence en Suède, 65 000 en France, 10 000 au Danemark, 9 000 en Autriche et en Norvège et près de 8 000 en Suisse. Il y avait 43 000 véhicules à essence en Finlande en 1944, dont 30 000 bus et camions, 7 000 voitures, 4 000 tracteurs et 600 bateaux.

Les voitures à essence sont également apparues aux États-Unis et en Asie. Il y avait environ 72 000 véhicules à essence en Australie. Au total, plus d'un million de véhicules à gaz de bois étaient en service pendant la Seconde Guerre mondiale.

Après la guerre, lorsque l’essence est redevenue disponible, la technologie des générateurs de gaz est presque immédiatement tombée dans l’oubli. Au début des années 1950, il ne restait en Allemagne de l’Ouest qu’environ 20 000 générateurs à gaz.

Programme de recherche en Suède

La hausse des prix des combustibles et le réchauffement climatique ont suscité un regain d’intérêt pour le bois comme source de combustible directe. De nombreux ingénieurs indépendants à travers le monde se sont occupés de convertir des véhicules standards pour utiliser le gaz de bois comme carburant. Il est caractéristique que la plupart de ces générateurs de gaz modernes soient développés en Scandinavie.

En 1957, le gouvernement suédois a créé un programme de recherche pour préparer la possibilité de passer rapidement au gaz de bois pour les voitures en cas de pénurie soudaine de pétrole. La Suède n'a pas de réserves de pétrole, mais elle possède d'immenses forêts qui peuvent être utilisées comme combustible. Le but de cette étude était de développer une installation améliorée et standardisée, adaptable pour une utilisation sur tous types de véhicules. Cette recherche a été soutenue par le constructeur automobile Volvo. Grâce à l'étude du fonctionnement des voitures et des tracteurs sur une longueur de 100 000 km, de grandes connaissances théoriques et une expérience pratique ont été acquises.

Certains ingénieurs amateurs finlandais ont utilisé ces données pour développer davantage la technologie, comme Juha Sipilä (photo de gauche).

Un générateur de gaz de bois ressemble à un grand chauffe-eau. Cette unité peut être placée sur une remorque (bien que cela rende le stationnement de la voiture difficile), dans le coffre d'une voiture (occupe presque tout le coffre à bagages) ou sur une plate-forme à l'avant ou à l'arrière de la voiture (l'option la plus populaire en Europe). Sur les camionnettes américaines, le générateur est placé dans la caisse. Pendant la Seconde Guerre mondiale, certains véhicules étaient équipés d’un générateur intégré, complètement caché aux regards.

Carburant pour générateur de gaz

Le carburant des véhicules à essence est constitué de bois ou de copeaux de bois (photo de gauche). Le charbon de bois peut également être utilisé, mais cela entraîne une perte allant jusqu'à 50 pour cent de l'énergie contenue dans la biomasse d'origine. En revanche, le charbon contient plus d'énergie en raison de son pouvoir calorifique plus élevé, la gamme de combustibles peut donc être variée. En principe, n’importe quelle matière organique peut être utilisée. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le charbon et la tourbe étaient utilisés, mais le bois était le principal combustible.

Volvo 240 néerlandaise

L'une des voitures à essence les plus performantes a été construite en 2008 par le Néerlandais John. De nombreuses voitures équipées de générateurs de gaz étaient encombrantes et peu esthétiques. La Volvo 240 néerlandaise est équipée d'un système générateur de gaz moderne en acier inoxydable et présente un look moderne et élégant.

« Le gaz de bois n'est pas si difficile à produire », explique John, mais le gaz de bois pur est beaucoup plus difficile à produire. John a de nombreuses plaintes concernant les systèmes générateurs de gaz automobiles, car le gaz qu'ils produisent contient de nombreuses impuretés.

John de Hollande est convaincu que les unités de production de gaz produisant du gaz de bois sont beaucoup plus prometteuses pour une utilisation stationnaire, par exemple pour le chauffage des locaux et pour les besoins domestiques, pour la production d'électricité et pour des industries similaires. Le véhicule générateur de gaz Volvo 240 est conçu principalement pour démontrer les capacités de la technologie des générateurs de gaz.

De nombreuses personnes admiratives et intéressées se rassemblent toujours près de la voiture de John et de voitures similaires à essence. Néanmoins, les générateurs de gaz automobiles sont destinés aux idéalistes et aux temps de crise, explique John.

Capacités techniques

La Volvo 240 à essence atteint une vitesse de pointe de 120 kilomètres par heure (75 mph) et peut maintenir une vitesse de croisière de 110 km/h (68 mph). Le « réservoir de carburant » peut contenir 30 kg (66 lb) de bois, soit suffisamment pour parcourir environ 100 kilomètres (62 miles), comparable à une voiture électrique.

Si la banquette arrière est chargée de sacs de bois, l'autonomie passe à 400 kilomètres (250 miles). Encore une fois, cela est comparable à une voiture électrique si l’espace réservé aux passagers est sacrifié pour installer des batteries supplémentaires, comme c’est le cas avec la voiture électrique Tesla Roadster ou Mini Cooper. (En plus de tout le reste dans un générateur de gaz, vous devez périodiquement prendre un sac de bois sur la banquette arrière et le verser dans le réservoir).

Générateur de gaz traîné

Il existe une approche fondamentalement différente pour équiper les voitures de systèmes générateurs de gaz. Il s'agit d'une méthode pour placer de l'essence sur une remorque. Vesa Mikkonen a adopté cette approche. Son dernier ouvrage est le Lincoln Continental 1979 Mark V à essence, un grand et lourd coupé américain. La Lincoln consomme 50 kg (110 lb) de bois tous les 100 kilomètres (62 miles) parcourus et est nettement moins économe en carburant que la Volvo de John. Wes Mikkonen a également converti une Toyota Camry, une voiture plus économe en carburant. Cette voiture ne consomme que 20 kg (44 lb) de bois pour le même kilométrage. Cependant, la remorque restait presque aussi grande que la voiture elle-même.

L'optimisation des véhicules électriques peut être obtenue en réduisant la taille et le poids total. Cette méthode ne fonctionne pas avec ses cousines les voitures à essence. Cependant, depuis la Seconde Guerre mondiale, les voitures à essence sont devenues beaucoup plus avancées. Les voitures de guerre pouvaient parcourir 20 à 50 kilomètres dans une seule station-service et avaient de faibles caractéristiques dynamiques et de vitesse.

La voiture en bois du générateur de gaz de Jost Konin

« Déplacez-vous dans le monde avec une scie et une hache », telle était la devise du Néerlandais Joost Conijn, qui a emmené sa voiture à essence et sa remorque pour un voyage de deux mois à travers l'Europe sans se soucier des stations-service (qu'il n'a pas vues). en Roumanie).

Bien que la remorque de cette voiture ait été utilisée à d'autres fins, pour stocker une réserve supplémentaire de bois de chauffage, augmentant ainsi la distance entre les « ravitaillements ». Il est intéressant de noter que Jost utilisait le bois non seulement comme combustible pour la voiture, mais également comme matériau de construction pour la voiture elle-même.

Dans les années 1990, l’hydrogène était considéré comme un carburant alternatif du futur. De grands espoirs ont alors été placés dans les biocarburants. Plus tard, le développement des technologies électriques dans l’industrie automobile a attiré beaucoup d’attention. Si cette technologie ne se poursuit pas (il existe des conditions objectives pour cela), alors notre attention pourra à nouveau se tourner vers les voitures à gaz.

Malgré le fort développement des technologies industrielles, l’utilisation du gaz de bois dans les automobiles présente un intérêt d’un point de vue environnemental, par rapport à d’autres carburants alternatifs. La gazéification du bois est un peu plus efficace que la combustion conventionnelle du bois, car la combustion conventionnelle perd jusqu'à 25 pour cent de l'énergie contenue. Lors de l'utilisation d'un générateur de gaz dans une voiture, la consommation d'énergie augmente de 1,5 fois par rapport à une voiture fonctionnant à l'essence (y compris les pertes liées au préchauffage du système et une augmentation du poids de la voiture elle-même). Si l’on prend en compte que l’énergie nécessaire aux besoins est transportée puis produite à partir du pétrole, alors la gazéification du bois reste efficace par rapport à l’essence. Il faut également tenir compte du fait que le bois est une source d’énergie renouvelable, contrairement à l’essence.

Avantages des voitures génératrices de gaz

Le plus grand avantage des véhicules au gaz naturel est qu’ils utilisent du carburant renouvelable sans aucun prétraitement. Et la conversion de la biomasse en carburants liquides tels que l’éthanol ou le biodiesel peut nécessiter plus d’énergie (y compris de CO2) que celle contenue dans la matière première d’origine. Dans un véhicule à essence, aucune énergie n’est utilisée pour produire du carburant, sauf pour couper et couper du bois.

Une voiture à essence n’a pas besoin de batteries chimiques puissantes, ce qui constitue un avantage par rapport à une voiture électrique. Les batteries chimiques ont tendance à s’auto-décharger et il faut penser à les charger avant utilisation. Les appareils qui produisent du gaz de bois sont en quelque sorte des piles naturelles. Il n'est pas nécessaire de procéder à un traitement de haute technologie des batteries chimiques usagées et défectueuses. Les déchets de l’usine génératrice de gaz sont des cendres, qui peuvent être utilisées comme engrais.

Un générateur de gaz automobile correctement conçu provoque beaucoup moins de pollution atmosphérique qu’un véhicule à essence ou diesel.

La gazéification du bois est beaucoup plus propre que la combustion directe du bois : les émissions dans l’atmosphère sont comparables à celles de la combustion du gaz naturel. Pendant son fonctionnement, une voiture électrique ne pollue pas l'atmosphère, mais plus tard, pour charger les batteries, il faut appliquer de l'énergie, qui est actuellement extraite de manière traditionnelle.

Inconvénients des voitures à essence

Malgré les nombreux avantages de l'exploitation de véhicules fonctionnant au gaz, il faut comprendre que ce n'est pas la solution la plus optimale. L'installation qui produit du gaz prend beaucoup de place et pèse plusieurs centaines de kilogrammes - et toute cette « installation » doit être emportée avec vous et sur vous-même. Les équipements à gaz sont volumineux car le gaz de bois a une faible énergie spécifique. La valeur énergétique du gaz de bois est d'environ 5,7 MJ/kg, contre 44 MJ/kg pour l'essence et 56 MJ/kg pour le gaz naturel.

Lorsqu’on fonctionne au gaz naturel, il n’est pas possible d’atteindre la vitesse et l’accélération comme avec l’essence. En effet, le gaz de bois est composé d'environ 50 pour cent d'azote, 20 pour cent de monoxyde de carbone, 18 pour cent d'hydrogène, 8 pour cent de dioxyde de carbone et 4 pour cent de méthane. L'azote n'entretient pas la combustion et les composés carbonés réduisent la combustion du gaz. En raison de la teneur élevée en azote, le moteur reçoit moins de carburant, ce qui entraîne une réduction de puissance de 30 à 50 %. En raison de la combustion lente du gaz, les vitesses élevées ne sont pratiquement pas utilisées et les caractéristiques dynamiques de la voiture sont réduites.

Opel Cadet équipé d'un groupe générateur de gaz

Les voitures avec un petit moteur peuvent également être équipées de générateurs de gaz à bois (par exemple, l'Opel Kadett sur la photo ci-dessus), mais il est quand même préférable d'équiper les grosses voitures avec des moteurs puissants de générateurs de gaz. Sur les moteurs de faible puissance, dans certaines situations, il existe un grave manque de puissance et de dynamique du moteur.

L'unité génératrice de gaz elle-même peut être réduite pour une petite voiture, mais cette réduction ne sera pas proportionnelle à la taille de la voiture. Des générateurs de gaz ont également été conçus pour les motos, mais leurs dimensions hors tout sont comparables à celles d'un side-car de moto. Bien que cette taille soit nettement plus petite que celle des appareils destinés à un bus, un camion, un train ou un bateau.

Facilité d'utilisation d'un véhicule générateur de gaz

Un autre problème connu avec les voitures à essence est qu’elles ne sont pas très conviviales (même si elles se sont considérablement améliorées par rapport à la technologie utilisée pendant la guerre). Cependant, malgré les améliorations, un générateur de gaz moderne met environ 10 minutes pour atteindre sa température de fonctionnement, vous ne pourrez donc pas monter dans votre voiture et repartir immédiatement.

De plus, avant chaque ravitaillement ultérieur, il est nécessaire d'enlever les cendres à l'aide d'une spatule - déchets de la combustion précédente. La formation de résine n'est plus aussi problématique qu'il y a 70 ans, mais elle constitue encore aujourd'hui un moment très critique, car les filtres doivent être nettoyés régulièrement et efficacement, ce qui nécessite un entretien fréquent supplémentaire. En général, une voiture à essence nécessite des tracas supplémentaires qui sont totalement absents dans le fonctionnement d'une voiture à essence.

Des concentrations élevées de monoxyde de carbone mortel nécessitent des précautions supplémentaires et une surveillance contre d’éventuelles fuites de pipelines. Si l'installation est située dans le coffre, alors il ne faut pas lésiner sur le capteur de CO dans la voiture. Vous ne pouvez pas démarrer le système de production de gaz dans une pièce (garage), car il doit y avoir une flamme nue lors du démarrage et de l'entrée en mode de fonctionnement (figure de gauche).

Production de masse de voitures à essence

Générateur de gaz Volkswagen Beetle produit à l'usine

Tous les véhicules décrits ci-dessus ont été construits par des ingénieurs amateurs. On peut supposer que s'il avait été décidé de produire professionnellement des voitures à essence dans des conditions d'usine, de nombreuses lacunes auraient probablement été éliminées et il y aurait eu plus d'avantages. De telles voitures pourraient paraître plus attrayantes.

Par exemple, dans les Volkswagen produites en usine pendant la Seconde Guerre mondiale, l’ensemble du mécanisme de génération de gaz était caché sous le capot. Sur la face avant du capot, il n'y avait qu'une trappe pour charger le bois de chauffage. Toutes les autres parties de l’installation n’étaient pas visibles.

Une autre option pour une voiture génératrice de gaz produite en usine est Mercedes-Benz. Comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous, l'ensemble du mécanisme du générateur de gaz est caché sous le capot du coffre.

La déforestation

Malheureusement, l’utilisation accrue du gaz de bois et des biocarburants pourrait créer un nouveau problème. Et la production massive de voitures à essence pourrait aggraver ce problème. Si nous commençons à augmenter considérablement le nombre de voitures utilisant du gaz de bois ou des biocarburants, l’offre d’arbres commencera à diminuer d’autant et les terres agricoles seront sacrifiées au profit de la culture de biocarburants, ce qui pourrait conduire à la famine. L'utilisation d'équipements générateurs de gaz en France pendant la Seconde Guerre mondiale a provoqué une forte diminution des réserves forestières. De même, d’autres technologies de production de biocarburants entraînent une diminution de la culture de plantes utiles à l’homme.

Cependant, la présence d’une voiture à essence peut conduire à son utilisation plus modérée :
réchauffez le générateur de gaz pendant 10 minutes ou utilisez un vélo pour aller à l'épicerie - le choix sera très probablement fait en faveur de cette dernière ;
couper du bois pendant 3 heures pour aller à la plage ou prendre le train - le choix sera probablement en faveur de ce dernier.

Vous devez passer au moins 10 minutes pour démarrer et réchauffer le générateur de gaz

Quoi qu’il en soit, les voitures à essence ne font pas le poids face aux voitures à essence et diesel. Seule une pénurie mondiale de pétrole ou une très forte augmentation de son prix peut nous obliger à passer à une voiture à essence.

Basé sur des matériaux provenant de : sintezgaz.org.ua

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Écologie de la connaissance Science et technologie : Il est préférable d'utiliser un générateur de gaz à bois fait maison, fabriqué de vos propres mains, en conjonction avec un moteur à combustion interne. C'est pourquoi les artisans à domicile l'adaptent pour produire de l'électricité chez eux, voire l'installent sur une voiture.

Le moteur à combustion interne à bois n’est pas un fantôme d’un passé lointain. On trouve encore aujourd’hui des voitures et des centrales électriques utilisant le bois comme source d’énergie. Il convient de préciser : le moteur fonctionne au gaz obtenu à partir du bois en le brûlant d'une certaine manière. Les installations qui produisent ce gaz sont appelées générateurs de gaz et sont utilisées depuis assez longtemps dans les entreprises industrielles. Mais est-il possible de fabriquer un générateur de gaz de ses propres mains et est-ce que cela en vaut la peine ? Telles sont les questions auxquelles notre article vise à répondre.

Comment fonctionne un générateur de gaz ?

Pour comprendre les avantages qu'un générateur de gaz peut apporter dans un foyer, il faut comprendre son principe de fonctionnement, puis sa structure. Il sera alors possible d'estimer les coûts de sa production et, surtout, quel type de résultat sera obtenu.

Ainsi, un générateur de gaz de pyrolyse est un complexe de composants et d'assemblages conçus pour séparer un mélange de gaz combustibles du combustible solide en vue de son utilisation dans les moteurs à combustion interne.

Pour référence. Les conceptions des générateurs diffèrent les unes des autres en fonction du type de combustible solide brûlé, nous considérerons le plus pertinent d'entre eux - le chauffage au bois.

Si le bois est brûlé dans un espace fermé, limitant l’apport d’oxygène, le résultat peut alors être un mélange de gaz combustibles. Voici leur liste :

monoxyde de carbone (monoxyde de carbone CO) ;
hydrogène (H2);
méthane (CH4);
d'autres hydrocarbures insaturés (CnHm).

Note. Le mélange contient également des gaz de ballast ininflammables : dioxyde de carbone (dioxyde de carbone), oxygène, azote et vapeur d'eau.

Un générateur de gaz de bois efficace doit non seulement produire un mélange combustible, mais également le rendre utilisable. Par conséquent, l'ensemble du cycle d'obtention du carburant pour les moteurs à combustion interne peut être appelé en toute sécurité un processus technologique comprenant les étapes suivantes :

gazéification : le bois ne brûle même pas, mais couve lorsque la quantité d'oxygène fournie est de 33 à 35 % de celle nécessaire à une combustion complète ;
nettoyage grossier primaire : les particules volatiles des produits de combustion produites par les générateurs de gaz de bois après la première étape sont séparées à l'aide d'un filtre vortex sec - un cyclone ;
dégrossissage secondaire : effectué dans un épurateur-épurateur, où un flux de carburant passe à travers de l'eau ;
refroidissement : les produits de combustion avec des températures allant jusqu'à 700 ºC le traversent dans un échangeur de chaleur à air ou à eau ;
nettoyage fin;
l'envoi au consommateur : il peut s'agir de pomper du carburant par un compresseur dans le réservoir de distribution ou de le fournir au mélangeur, puis directement au moteur à combustion interne.

Vous pouvez considérer la conception et le principe de fonctionnement d'un générateur de gaz industriel dans le schéma technologique présenté ci-dessous :

Le cycle complet de production de gaz est assez complexe, car il comprend plusieurs installations différentes. Le plus basique est un générateur de gaz, qui est une colonne métallique de forme cylindrique ou rectangulaire, se rétrécissant vers le bas. La colonne dispose de tuyaux pour la sortie d'air et de gaz, ainsi que d'une trappe d'accès au cendrier. L'appareil est équipé d'un couvercle sur le dessus pour le chargement du combustible ; la cheminée n'est pas reliée au corps ; elle est tout simplement absente. Le processus de combustion et de pyrolyse se déroulant à l'intérieur de la colonne est bien reflété par le schéma du générateur de gaz :

Sans entrer dans les subtilités des réactions chimiques se déroulant à l'intérieur de la colonne, on constate que le mélange de gaz décrit ci-dessus est obtenu à la sortie de celle-ci. Seulement, il est contaminé par des particules et des sous-produits de combustion et présente une température élevée. Après avoir étudié les dessins de générateurs de gaz de toute conception, vous remarquerez que tous les autres équipements sont conçus pour ramener le gaz à la normale. L'air est forcé dans la zone de combustion par une machine de traction ou de soufflage (en termes simples : un ventilateur).

Il faut dire qu'un générateur de gaz à bois fait maison est fabriqué par des artisans à domicile avec une conception moins complexe et que la technologie pour y libérer du gaz est quelque peu simplifiée, ce qui sera discuté ci-dessous.

Mythes sur les générateurs de gaz

Sur Internet, on trouve souvent de nombreuses affirmations non fondées sur le fonctionnement de ces unités et des informations contradictoires sont données sur l'utilisation des générateurs de gaz. Essayons de dissiper tous ces mythes.

Le premier mythe ressemble à ceci : le rendement d'un groupe électrogène à gaz atteint 95 %, ce qui est disproportionnellement supérieur à celui des chaudières à combustible solide avec un rendement de 60 à 70 %. Par conséquent, chauffer une maison avec son aide est beaucoup plus rentable. L'information est erronée d'emblée ; on ne peut pas comparer un générateur de gaz domestique pour une maison et une chaudière à combustible solide ; ces unités remplissent des fonctions différentes. La tâche du premier est de produire des gaz inflammables, la seconde est de chauffer l'eau.

Lorsqu'on parle d'équipement de production, son efficacité est le rapport de la quantité de produit obtenu au volume de gaz, théoriquement isolable du bois, multiplié par 100 %. Le rendement d'une chaudière est le rapport entre l'énergie thermique générée par le bois et le pouvoir calorifique théorique, également multiplié par 100 %. De plus, toutes les installations de biogaz, et encore moins les générateurs de gaz, ne peuvent pas extraire 95 % du combustible de la matière organique.

Conclusion. L’essence du mythe est qu’ils essaient de comparer la masse ou le volume avec des unités d’énergie par l’efficacité, ce qui est inacceptable.

Il est plus facile et plus efficace de chauffer une maison avec une chaudière à pyrolyse conventionnelle, qui libère de la même manière les gaz inflammables du bois et les brûle immédiatement en utilisant l'apport d'air secondaire vers une chambre de combustion supplémentaire.

Le deuxième mythe est que vous pouvez mettre du carburant de n’importe quelle teneur en humidité dans le bunker. Vous pouvez le charger, mais seule la quantité de gaz libérée diminue de 10 à 25 %, voire plus. À cet égard, l’option idéale est un générateur de gaz fonctionnant au charbon de bois, qui ne contient presque pas d’humidité. Ainsi, l'énergie thermique de la pyrolyse est dépensée pour l'évaporation de l'eau, la température dans le four baisse et le processus ralentit.

Troisième mythe : le coût du chauffage d’un bâtiment est réduit. Ce n'est pas difficile à vérifier, il suffit de comparer le coût d'un générateur de gaz à bois et d'une chaudière à combustible solide conventionnelle, également fabriquée par vous-même. De plus, vous avez besoin d'un appareil de chauffage de l'eau qui brûle des gaz de bois, par exemple un convecteur. Enfin, faire fonctionner l’ensemble de ce système demandera beaucoup de temps et d’efforts.

Conclusion. Un générateur de gaz à bois fait maison, fabriqué de vos propres mains, est mieux utilisé en conjonction avec un moteur à combustion interne. C'est pourquoi les artisans à domicile l'adaptent pour produire de l'électricité chez eux, voire l'installent sur une voiture.

Générateur de gaz automobile

Il faut comprendre qu'un générateur de gaz pour voiture doit être assez compact, pas trop lourd et en même temps efficace. Des collègues étrangers, dont les revenus sont bien supérieurs aux nôtres, fabriquent le boîtier du générateur, le cyclone et le filtre de refroidissement en acier inoxydable. Cela vous permet de prendre la moitié de l'épaisseur du métal, ce qui signifie que l'ensemble sortira beaucoup plus léger. Dans nos réalités, des tuyaux, de vieilles bouteilles de propane, des extincteurs et d'autres matériaux disponibles sont utilisés pour assembler un générateur de gaz.

Vous trouverez ci-dessous un dessin d'un générateur de gaz installé sur d'anciens camions UralZIS-352, et vous devez l'utiliser pour vous guider lors de l'assemblage de l'unité :

Nos artisans fabriquent le plus souvent le réservoir extérieur à partir de bouteilles de propane liquéfié, le réservoir intérieur peut être réalisé à partir du récepteur d'un camion ZIL ou KamAZ. La grille est en métal épais, les tuyaux sont constitués du diamètre de tuyau correspondant. Le couvercle avec pinces peut être fabriqué à partir du dessus coupé du cylindre ou en tôle d'acier. Le joint du couvercle est en corde d'amiante imprégnée de graphite.

Un filtre grossier - un cyclone pour voitures - est fabriqué à partir d'un vieil extincteur ou d'un simple morceau de tuyau. Au bas du tuyau se trouve une buse conique avec un raccord pour décharger les cendres, et en haut, l'extrémité est fermée par un couvercle hermétiquement soudé. Le tuyau de sortie des gaz purifiés y est découpé, et sur le côté se trouve un deuxième raccord où seront amenés les produits de combustion. Le schéma fonctionnel en coupe du cyclone est présenté sur la figure :

Étant donné qu'un générateur de gaz automobile produit des gaz à haute température, ils doivent être refroidis. Il y a deux raisons :

le carburant gazeux chaud a une densité trop faible et il ne sera pas facile de l'enflammer dans les cylindres d'un moteur à combustion interne ;
Il existe un risque d'explosion spontanée au contact des surfaces chaudes du moteur.

Le mouvement des gaz tout au long du trajet lors de l'allumage est assuré par un ventilateur, et après le démarrage du moteur, le vide nécessaire apparaît dans le système, le ventilateur s'éteint.

Pour le refroidissement, les artisans utilisent des radiateurs de chauffage à ailettes ordinaires, en les plaçant sur la voiture de manière à ce qu'ils soient soufflés d'air autant que possible pendant la conduite. Parfois, des radiateurs bimétalliques modernes sont même utilisés. Avant d'entrer dans le moteur du générateur de gaz, le carburant nécessite un nettoyage fin ; pour cela, différents types de filtres sont utilisés à leur discrétion. Tous les nœuds sont combinés en une seule installation conformément au schéma :

Et la dernière partie est le mélangeur, qui est nécessaire pour réguler les proportions du mélange gaz-air. Le fait est que le gaz de bois a un pouvoir calorifique de seulement 4,5 MJ/m3, tandis que le gaz naturel utilisé dans les voitures a un pouvoir calorifique pouvant atteindre 34 MJ/m3. Par conséquent, les proportions de carburant et d’air doivent être différentes et devront être ajustées à l’aide d’un amortisseur.

Conclusion

Malgré l'attrait de l'idée de brûler du bois au lieu de l'essence, dans les conditions modernes, elle n'est pratiquement pas viable. Allumage long, conduite à régimes moyens et élevés, ce qui affecte la durée de vie du moteur à combustion interne, manque de confort - tout cela fait des installations existantes des curiosités ordinaires et peu utilisées. Mais fabriquer un générateur de gaz pour une centrale électrique domestique est une tout autre affaire. Une unité stationnaire associée à un moteur à combustion interne diesel converti peut constituer une excellente option pour alimenter une maison.

Réservons tout de suite : si une voiture roule au bois, cela ne veut pas dire qu'il s'agit d'une locomotive à vapeur sans rails. Le faible rendement de la machine à vapeur avec sa chambre de combustion, sa chaudière et ses cylindres à double-triple détente séparés a laissé les voitures à vapeur parmi les exotiques oubliées. Et aujourd'hui, nous parlerons du transport « au bois » avec les moteurs à combustion interne bien connus, des moteurs qui brûlent du carburant à l'intérieur d'eux-mêmes.

Bien sûr, personne n'a encore réussi à pousser du bois (ou quelque chose de similaire) dans un carburateur au lieu de l'essence, mais l'idée d'obtenir du gaz inflammable à partir du bois directement à bord de la voiture et de l'introduire dans les cylindres sous forme de carburant a fait son chemin. pendant de nombreuses années. Nous parlons de voitures à gaz, de voitures dont les moteurs à combustion interne classiques fonctionnent au gaz générateur, obtenu à partir de bois, de briquettes organiques ou de charbon. À propos, ces machines ne refusent pas non plus le carburant liquide habituel - elles peuvent également fonctionner à l'essence.

Sainte simplicité

Le gaz producteur est un mélange de gaz constitué principalement de monoxyde de carbone CO et d'hydrogène H2. Ce gaz peut être obtenu en brûlant du bois placé en couche épaisse dans des conditions de quantité d'air limitée. Un générateur de gaz automobile, une unité essentiellement simple, mais encombrante et structurellement compliquée par des systèmes supplémentaires, fonctionne sur ce principe simple.

De plus, en plus de la production proprement dite de gaz générateur, un groupe générateur de gaz automobile le refroidit, le purifie et le mélange à l'air. En conséquence, la conception de l'installation classique comprend le générateur de gaz lui-même, des filtres grossiers et fins, des refroidisseurs, un ventilateur électrique pour accélérer le processus d'allumage et des canalisations.

J'emmène la raffinerie avec moi

Le générateur de gaz le plus simple a la forme d'un cylindre vertical dans lequel le combustible est chargé presque jusqu'au sommet - bois de chauffage, charbon, tourbe, pellets pressés, etc. La zone de combustion est située en dessous, c'est ici, dans la couche inférieure du carburant en combustion, qu'est créée une température élevée (jusqu'à 1 500 degrés Celsius), nécessaire à la séparation des futurs composants du mélange carburé - monoxyde de carbone CO et hydrogène H2 - des couches supérieures. Ensuite, le mélange chaud de ces gaz pénètre dans le refroidisseur, ce qui réduit la température, augmentant ainsi la teneur en calories spécifiques du gaz. Cette unité assez grande devait généralement être placée sous la carrosserie de la voiture. Un filtre-nettoyant situé à côté du flux de gaz élimine les impuretés et les cendres du futur mélange carburé. Ensuite, le gaz est envoyé au mélangeur, où il est combiné avec de l'air, et le mélange finalement préparé est envoyé à la chambre de combustion du moteur de la voiture.

Schéma d'une voiture ZIS-21 avec un générateur de gaz

Comme vous pouvez le constater, le système de production de carburant directement à bord d'un camion ou d'une voiture prenait beaucoup de place et pesait beaucoup. Mais le jeu en valait la chandelle. Grâce à leur propre carburant – et également gratuit –, les entreprises situées à des centaines et des milliers de kilomètres des bases d'approvisionnement en carburant pouvaient se permettre leur propre transport autonome. Pendant longtemps, cet avantage n'a pas pu occulter tous les défauts des véhicules à gaz, et ils étaient nombreux :

— réduction significative du kilométrage par plein ;
— réduction de la capacité de charge du véhicule de 150 à 400 kg ;
— réduction du volume utile du corps ;
— le processus fastidieux de « ravitaillement » d'un générateur de gaz ;
— un ensemble supplémentaire de travaux d'entretien courant ;
— le démarrage du générateur prend 10 à 15 minutes ;
- réduction significative de la puissance du moteur.

ZiS 150UM, modèle expérimental avec groupe générateur de gaz NAMI 015UM

Il n'y a pas de stations-service dans la taïga

Le bois a toujours été le principal combustible des véhicules à essence. Tout d'abord, bien sûr, là où le bois de chauffage est abondant - dans l'exploitation forestière, dans la production de meubles et de construction. Les technologies traditionnelles de transformation du bois pour l’utilisation industrielle du bois à l’époque de l’apogée des « gasgens » gaspillaient environ 30 % de la masse forestière. Ils étaient utilisés comme carburant automobile. Il est intéressant de noter que les règles de fonctionnement des « gasgens » domestiques interdisaient strictement l'utilisation du bois industriel, car les déchets de l'industrie forestière étaient abondants. Les bois tendres et durs convenaient aux générateurs de gaz.

La seule exigence est qu’il n’y ait pas de pourriture sur les cales. Comme le montrent de nombreuses études menées dans les années 30 à l'Institut scientifique de l'automobile et du tracteur de l'URSS, le chêne, le hêtre, le frêne et le bouleau sont les mieux adaptés comme combustible. Les morceaux avec lesquels les chaudières à gaz étaient alimentées avaient le plus souvent une forme rectangulaire avec un côté de 5 à 6 centimètres. Les déchets agricoles (paille, cosses, sciure, écorce, pommes de pin, etc.) étaient pressés en briquettes spéciales et des générateurs de gaz en étaient également « remplis ».

Le principal inconvénient des moteurs à gaz, comme nous l'avons déjà dit, est leur faible kilométrage par plein. Ainsi, un chargement de bûches de bois sur des camions soviétiques (voir ci-dessous) ne suffisait pas pour parcourir plus de 80 à 85 km. Considérant que le manuel d'utilisation recommande de « faire le plein » lorsque le réservoir est vide à 50-60 %, le kilométrage entre les ravitaillements est réduit à 40-50 km. Deuxièmement, l'installation elle-même, qui produit du gaz générateur, pèse plusieurs centaines de kilogrammes. De plus, les moteurs fonctionnant à ce gaz produisent 30 à 35 % de puissance en moins que leurs homologues à essence.

Finition des voitures pour le bois de chauffage

Les voitures ont dû être adaptées pour fonctionner avec un générateur à gaz, mais les changements n'étaient pas sérieux et étaient parfois disponibles même en dehors de l'usine. Premièrement, le taux de compression des moteurs a été augmenté afin que la perte de puissance ne soit pas si importante. Dans certains cas, la suralimentation était même utilisée pour améliorer le remplissage des cylindres du moteur. De nombreuses voitures « gazéifiées » étaient équipées d'un générateur électrique à efficacité accrue, puisqu'un ventilateur électrique assez puissant était utilisé pour souffler de l'air dans la chambre de combustion.

ZIS-13

Pour maintenir les caractéristiques de traction, en particulier pour les camions, avec une puissance moteur réduite, les rapports de transmission ont été augmentés. La vitesse de déplacement a diminué, mais pour les voitures utilisées dans la nature et dans d'autres zones désertiques et isolées, cela n'a pas eu d'importance décisive. Pour compenser le changement de répartition du poids dû au lourd générateur de gaz, la suspension a été renforcée sur certaines voitures.

De plus, en raison de l'encombrement de l'équipement « gaz », il a fallu en partie réaménager la voiture : changer, déplacer la plate-forme de chargement ou abattre la cabine du camion, abandonner le coffre, déplacer le système d'échappement.

L'âge d'or du « gasgen » en URSS et à l'étranger

L'apogée des voitures à essence s'est produite dans les années 30 et 40 du siècle dernier. Dans le même temps, dans plusieurs pays ayant d’importants besoins en automobiles et de faibles réserves prouvées de pétrole (URSS, Allemagne, Suède), les ingénieurs de grandes entreprises et d’instituts scientifiques ont commencé à développer des véhicules fonctionnant au bois. Les spécialistes soviétiques ont mieux réussi à créer des camions.

GAZ-42

De 1935 jusqu'au tout début de la Grande Guerre patriotique, dans diverses entreprises du ministère de l'Industrie forestière et du Goulag (la direction principale des camps, hélas, les réalités de l'époque), GAZ-AA un camion et demi et ZIS -5 camions de trois tonnes, ainsi que les bus basés sur ceux-ci, ont été reconstruits pour le travail du bois. En outre, les versions de camions avec générateur de gaz étaient produites en lots séparés par les constructeurs automobiles eux-mêmes. Par exemple, les historiens de l'automobile soviétiques citent le chiffre 33 840 - c'est le nombre de GAZ-42 « un et demi » générateurs de gaz qui ont été produits. Plus de 16 000 unités de générateurs de gaz ZIS, modèles ZIS-13 et ZIS-21, ont été produites à Moscou.

ZIS-21

Au cours de la période d'avant-guerre, les ingénieurs soviétiques ont créé plus de 300 versions différentes d'unités génératrices de gaz, dont 10 ont atteint la production de masse. Pendant la guerre, les usines en série préparaient des dessins d'installations simplifiées qui pouvaient être fabriquées localement dans des ateliers de réparation automobile sans utiliser d'équipements complexes. Selon les souvenirs des habitants des régions du nord et du nord-est de l'URSS, on pouvait trouver des camions à bois dans l'arrière-pays jusque dans les années 70 du XXe siècle.

En Allemagne, pendant la Seconde Guerre mondiale, il y avait une grave pénurie d'essence. Les bureaux d'études de deux sociétés (Volkswagen et Mercedes-Benz) ont été chargés de développer des versions à essence de leurs populaires voitures compactes. Les deux sociétés ont accompli la tâche dans un délai assez court. La Volkswagen Beetle et la Mercedes-Benz 230 sont entrées dans la chaîne de production. Il est intéressant de noter que l'équipement supplémentaire des voitures de série ne dépassait même pas les dimensions standard des « voitures particulières ». Volkswagen est allé encore plus loin et a créé un prototype de l'armée « à bois » Volkswagen Tour 82 (« Kübelwagen »).

Volkswagen Tour 82

Les machines à bois aujourd'hui

Heureusement, le principal avantage des voitures à essence - l'indépendance par rapport au réseau de stations-service - est devenu moins pertinent aujourd'hui. Cependant, à la lumière des tendances environnementales modernes, un autre avantage des voitures à bois est apparu : fonctionner avec un carburant renouvelable sans aucune préparation chimique, sans consommation d'énergie supplémentaire pour la production de carburant. Comme le montrent les calculs théoriques et les tests pratiques, un moteur à bois nuit moins à l'atmosphère avec ses émissions qu'un moteur similaire, mais fonctionnant déjà à l'essence ou au diesel. La teneur en gaz d’échappement est très similaire à celle des moteurs à combustion interne fonctionnant au gaz naturel.

Et pourtant, le thème des voitures à bois a perdu son ancienne popularité. Ce sont principalement des ingénieurs enthousiastes qui, pour économiser du carburant ou à titre expérimental, convertissent leurs voitures personnelles pour qu'elles fonctionnent au gaz générateur pour ne pas oublier les générateurs à gaz. Dans l'espace post-soviétique, il existe des exemples réussis de « gasgens » basés sur les voitures AZLK-2141 et GAZ-24, le camion GAZ-52, le minibus RAF-2203, etc. Selon les concepteurs, leurs créations peuvent voyager jusqu'à 120 km à une vitesse de 80-90 km/h.

GAZ-52

Par exemple, le GAZ-52, transformé en bois de chauffage par les ingénieurs de Jytomyr en 2009, consomme environ 50 kg de morceaux de bois aux 100 km. Selon les concepteurs, du bois de chauffage doit être ajouté tous les 75 à 80 km. Le groupe générateur de gaz, traditionnellement pour les camions, est situé entre la cabine et la caisse. Après avoir allumé le foyer, environ 20 minutes doivent s'écouler avant que le GAZ-52 puisse commencer à bouger (dans les premières minutes de fonctionnement du générateur, le gaz qu'il produit n'a pas les propriétés combustibles nécessaires). Selon les calculs des développeurs, 1 km utilisant du bois coûte 3 à 4 fois moins cher que l'utilisation de carburant diesel ou d'essence.

Unité génératrice de gaz GAZ-52

Le seul pays où les voitures à bois sont aujourd’hui largement utilisées est la Corée du Nord. En raison de l'isolement total du monde, il y a une certaine pénurie de carburant liquide. Et le bois de chauffage vient encore une fois au secours de ceux qui se trouvent dans des situations difficiles.

Lors de la gazéification, la partie organique du bois est transformée en gaz et produits liquides inflammables. La gazéification est réalisée dans des puits verticaux d'appareils appelés générateurs de gaz. Trois processus principaux se déroulent dans la gaine du générateur de gaz, qui peuvent être grossièrement divisés en zones indiquées sur le schéma (Fig. 23).

En partie haute du générateur de gaz, le bois est séché (zone I), puis le combustible sec est soumis à une faible carbonisation - décomposition thermique dans un flux de gaz chauffé s'éloignant de la grille et soufflant des tuyères jusqu'au col du générateur de gaz. (zone II).

Dans la troisième et dernière zone se déroule le processus de gazéification lui-même, auquel ce n'est plus le bois qui est soumis, mais le charbon, produit de la carbonisation du bois à basse température. Ici, le carbone du coke (charbon de bois) est oxydé dans une atmosphère d'oxygène de l'air fourni à la mine par la grille et par les tuyères de soufflage. Lors de la gazéification d'autres types de combustibles solides (charbon fossile, schiste, coke et tourbe), de la vapeur d'oxygène est parfois utilisée à la place du souffle d'air.

Lorsque l’oxygène atmosphérique et le coke interagissent, l’oxydation du carbone peut se produire par les réactions suivantes :

A) C + 03 COa + 97 650 kcal/kg - mole ;

B) C + 4- O.. ->- CO + 29 450 kcal/kg - mol.

Une partie du dioxyde de carbone CO2, interagissant avec le carbone du coke chauffé à haute température, est transformée en monoxyde de carbone CO par la réaction

C + CO 2 ^ 2 CO + 38 790 kcal/kg - mol.

Les observations ont montré que lors de la gazéification du bois de chauffage en couche épaisse, à la suite des réactions mentionnées, il se forme principalement du monoxyde de carbone.

Pièces les charbons sont recouverts d'un film gazeux à travers lequel les molécules de gaz se diffusent à la surface du charbon, et les produits de réaction sont éliminés de la surface et pénètrent dans l'espace gazeux entre les morceaux individuels du solide. L'intensité du flux de diffusion dépend d'un certain nombre de facteurs.

Lorsque le taux d’interaction chimique entre un solide et des molécules de gaz est très élevé, le résultat global

Les interactions entre les substances en réaction dans des réactions hétérogènes dépendront de l'intensité des processus de diffusion. Dans ce cas, le processus de gazéification du charbon se produit dans la région dite de diffusion.

Lorsque la vitesse d'une réaction chimique entre un solide et des molécules de gaz est un facteur décisif, l'interaction entre les substances en réaction se déplace dans la région cinétique du processus.

À mesure que la vitesse du gaz augmente et que la taille des morceaux de charbon diminue, l'épaisseur du film gazeux diminue.

La vitesse du processus de gazéification dans sa région de diffusion augmentera avec l'augmentation de la température et de la vitesse des flux de gaz. Le taux d'interaction chimique entre le carbone du coke et les molécules de gaz, c'est-à-dire le processus de gazéification lui-même, dans sa région cinétique, augmentera toujours avec l'augmentation de la température.

La réactivité du coke provenant de différents charbons n'est pas la même et se caractérise par le taux d'interaction chimique du carbone avec le CO2 et la vapeur d'eau.

Le charbon de bois a une réactivité plus élevée que, par exemple, les charbons fossiles.

Par conséquent, dans le cas de la gazéification du bois, l’oxydation du carbone du coke de bois se produira dans la région de diffusion du procédé.

Dans la zone III (gazéification proprement dite), des températures élevées se développent. Théoriquement, il pourrait faire environ 1600°. En conséquence, les cendres de carburant fondent et les dispositifs de soufflage deviennent scories et sont souvent détruits. Ces phénomènes conduisent à un arrêt prématuré du générateur de gaz en raison d'une rupture d'alimentation en air. Pour les combattre, il suffit d'ajouter 90 à 120 g/n à l'air fourni au générateur de gaz. l3 vapeur d'eau saturée.

L'apport de vapeur dans le souffle permet une légère augmentation du pouvoir calorifique du gaz.

Contrairement au souffle d'air, l'humidification artificielle avec de la vapeur est appelée souffle d'air-vapeur. Le degré d'humidification du souffle est régulé par sa température, qui est généralement maintenue dans la plage de 45 à 55°, et parfois plus. En ajoutant de la vapeur au sablage, la température de la zone de gazéification elle-même est réduite à 1 100-1 200°, ce qui est déjà sans danger pour les appareils de sablage.

Lors du sablage vapeur-air, les réactions suivantes se produisent :

A) C + H20 -> CO + Na - 28 300 kcal/kg - mole

B) C + 2 H20 COa + 2 H2 - 17 970 kcalkg - ils disent,

B) CO + H20 CO2 À ± 10 410 kcal/kg - mol.

La vapeur d'eau du souffle n'est généralement pas complètement consommée par ces réactions, mais à hauteur de 70 à 75 %. Avec une humidification importante du souffle avec de la vapeur et une diminution de la température, les réactions « a » et « b » peuvent se déplacer dans la région cinétique. du processus.

En raison de la présence inévitable d'azote dans l'air, il est théoriquement possible d'imaginer la formation de CO dans le gaz obtenu dans la zone de gazéification elle-même lors du soufflage d'air selon l'équation suivante :

2C + 02 + 3,76 N2 - 2CO + 3,76 N3,

Ce qui correspond à la composition du gaz V fractions volumiques : CO -34,7%-. N2 - 65,3%.

Il a été établi expérimentalement que la composition du gaz dans la zone de gazéification réelle du coke de bois lors du soufflage d'air diffère peu de la composition théorique. À partir de 1 kg production de gaz carbonique

Égal à 5,37 n. m3 s pouvoir calorifique 1060. Depuis

Les données présentées montrent qu'avec un traitement d'air idéal, l'efficacité thermique de la gazéification, en comptant sur un froid

5,37 1060 _ _ gaz, égal à g^ = 0,7.