Изготовление электрогенератора на дровах своими руками
Основа прибора – элемент Пельтье. Его можно специально купить или извлечь из компьютера (он находится между процессором и радиатором).
Кроме него, для работы агрегата понадобится:
- стабилизатор напряжения, он же модуль с USB выходом;
- металл для корпуса (можно использовать корпус от старого блока питания);
- радиатор охлаждения и кулер;
- термопаста;
- инструмент – заклёпочник, ножницы по металлу, дрель;
- паяльник;
- клёпки.
Для начала изготавливается корпус щепочницы (на которой можно с помощью мелкого хвороста вскипятить в кастрюльке воду).
Это квадратная банка без дна, снизу имеет отверстия для воздуха, сверху подставка для емкости (хотя это не обязательно, генератор будет работать и без воды).
На корпус сбоку крепится элемент Пельтье, а к его холодной стороне, через термопасту – радиатор охлаждения
Важно, чтобы контакт между деталями был как можно плотнее. Получается основа печи-генератора
Радиатор должен как можно лучше охлаждать систему, поскольку наибольшая эффективность достигается при большой разнице температур. Зимой проблем не будет, поскольку аппарат можно поставить в снег. Но в тёплое время года радиатор будет постепенно нагреваться, поэтому для его охлаждения устанавливается кулер.
Дальше электрическая часть. Хорошо если удалось найти стабилизатор напряжения в одном корпусе с USB гнездом – это будет удобно.
Стабилизатор нужен для того чтобы на выходе всегда было заданное напряжение, независимо от того, сколько выдает генерирующий элемент.
Можно приобрести готовый с диодным индикатором, который загорается, когда напряжение достигает заданной величины.
Спаивается стабилизатор и Пельтье, согласно полюсам. Стабилизатор тщательно изолируется, чтобы не попадала никакая влага.
Конструкция готова, можно проводить испытания.
Плюсы и минусы технологии
Если нет нужды в отделении газовой смеси, электрогенератор на природном газе эффективно работает в качестве теплогенератора, обеспечивает отопление дома. Выгода в том, что за счет использования пиролизного газа экономятся дрова.
Некоторые предприятия закупают агрегаты и производят генераторный газ, получая деньги за утилизацию отходов других заводов. Стоимость вывоза мусора высокая, при этом возможны штрафы, поэтому древесный мусор деревообрабатывающим фирмам легче сдать на переработку, и заплатить меньшую сумму. Собственник станции получает выгоду от оплаты работы, также имеет бесплатное тепло для своих нужд.
Высокий коэффициент полезного действия (80 – 95%)
Длительное горение дров без подкладки новой порции (до 25 часов)
Полное перегорание топлива, редкая очистка зольника
Координируемый процесс работы, возможность автоматизации
Минимальный выхлоп вредных компонентов
Снижение затрат на отопление
Большой объем камеры
Энергозависимость и требование к влажности дров (не для всех типов котлов)
Неустойчивость горения при неполной загрузке
Невозможность организовать автоматическую загрузку топлива
Типы газогенераторов
Различают газогенераторы прямого, обратного и горизонтального процесса. В газогенераторах с прямым типом газогенерации воздух подается снизу через колосниковую решетку, а газ забирается сверху. Такой газогенератор оптимально подходит для сжигания угля полукокса и антрацита. Мощность генератора повышается за счет обогащения газа водородом из воды.
Газогенератор обратного процесса отличается тем, что воздух подается в зону горения, в среднюю часть, а забирается газ из зольника, ниже зоны горения. В таком газогенераторе обычно газ используется для подогрева дров. Прибор оптимально подходит для сжигания топлива, содержащего смолы: древесных отходов, дров, древесного угля.
В газогенераторах горизонтального процесса воздух подается сбоку, внизу, причём на выходе воздухозаборной камеры устанавливается вентилятор для нагнетания воздуха. Активная зона занимает небольшое место – между отверстием фурмы и газоотводной решеткой. Такой генератор быстро разогревается и реагирует на изменение режимов работы.
Пиролизный котел имеет усовершенствованную конструкцию по сравнению с простым газогенератором. У него две камеры сгорания: в первой из них сгорает топливо и образуется горючий газ, а в другой газ сгорает и тепло передается теплоносителю. Чтобы превратить газогенератор в пиролизный котёл, нужно добавить еще одну камеру сгорания и теплообменник.
Схема действия пиролизного газогенератора такова:
- Воздух подается в камеру сгорания через регулируемое окно камеры первичного забора воздуха до тех пор, пока дрова не разгорятся.
- Подача кислорода уменьшается. Котел переходит в режим газогенерации, дрова начинают медленно тлеть. Этого добиваются с помощью автоматического регулятора, который уменьшает доступ воздуха в топку.
- В результате начинает выделяться пиролизный газ. Он поступает в камеру дожигания.
- Когда котел переходит в режим газогенерации, подается вторичный воздух, необходимый для дожига. Пока воздух достигает нужной камеры, он нагревается до температуры, при которой вступает в реакцию с пиролизным газом.
- В верхней камере расположены распределители воздуха с отверстиями. Через них поступает вторичный воздух, воспламеняющий топливные газы. Благодаря этому пиролизные газы превращаются в тепловую энергию.
Автомобильный генератор газа
Отличием генератора газа для транспортного средства является его компактность и увеличенная надежность – хотя даже такие характеристики не позволяют ехать на машине с большой скоростью. Впрочем, разгон до 80–90 км/ч вполне возможен. Материалом изготовления автомобильного газогенератора чаще всего выступают металлические емкости. Серийное производство предусматривает использование нержавеющей стали, благодаря чему уменьшается масса генератора и улучшаются эстетические параметры. Кустарное производство таких приборов приводит к получению эффективных, но не слишком аккуратных на вид и тяжелых дровяных печей, газ от которых передается к газовому двигателю авто.
Автомобиль «Нива» работающий при помощи газогенератора
Неплохим вариантом для создания генератора газового топлива для небольшого автомобиля может стать старый пропановый баллон. Для внутренней части схемы устройства предусматривают использование ресивера от грузовика объемом 20 или 40 л. Для колосниковой решетки выбирают тонкий металл, для патрубков – обычные трубы для отопления.
Колосниковая решетка автомобильного газогенератора
Крышку с крепежом делают из верхней части баллона или листовой стали. Уплотняют ее с помощью обработанного графитовой пропиткой асбестового шнура. Грубый фильтр делается из старого огнетушителя или соответствующего по длине куска трубы. В нижней части фильтрующего элемента устанавливают конусообразную насадку, через которую будет отгружаться зола. Сверху трубу или огнетушитель накрывают крышкой со встроенным в нее патрубком.
Газовый генератор с фильтром
Наличие охладителей, в качестве которых часто применяются биметаллические отопительные радиаторы, требуется по двум причинам:
- слишком горячий газ имеет небольшую плотность и не может обеспечить эффективную работу ДВС;
- при контакте раскаленного газа с нагретыми элементами двигателя может произойти вспышка.
Еще один важный элемент конструкции – смеситель, позволяющий регулировать пропорции газовоздушной смеси. Если не менять концентрацию топлива, в двигатель будет поступать газ с теплотой сгорания 4.5 МДж/м3, что в 7,5 раз меньше, чем у обычного пропана. Изменяя пропорцию с помощью специальной заслонки, газовоздушную смесь приводят в соответствие с обычным газом.
Ознакомьтесь с серией видео по созданию газогенератора для автомобиля «Москвич».
Установка на автомобиль
Перед тем как устанавливать газогенератор работающий на дровах, требуется выбрать подходящее место. На грузовых авто, установка размещается между кабиной и кузовом, на автобусах – сбоку (со стороны водителя). Для легкового автомобиля допускается два варианта – монтаж в багажнике или на отдельном прицепе.
Газогенератор в багажном отделении выглядит аккуратнее и не нарушает дизайн транспортного средства. Но пользоваться таким устройством неудобно, а места для перевозки грузов практически не остается. Отдельная установка прибора на прицепе позволяет не только сохранить пространство в багажнике, но и упрощает ремонт оборудования. Кроме того, прицепной газогенератор можно при необходимости отсоединить, переведя машину на бензин или баллонный газ. Недостаток варианта с прицепом – увеличение общей длины транспорта, создающее проблемы при парковке, и дополнительные расходы на приобретение прицепа.
Один из способов размещения дровяного газогенератора в авто
Рабочие узлы самодельного агрегата
Чтобы разобраться, как можно сделать твердотопливный газогенератор своими руками, необходимо четко себе представлять его конструкцию. У каждого из элементов свое предназначение, даже отсутствие одного из них недопустимо.
Внутри корпуса самодельного газового генератора должен присутствовать:
- бункер для твердого топлива вверху агрегата;
- камера пиролиза, где происходит процесс тления;
- воздухораспределительное устройство с обратным клапаном;
- колосники с зольником;
- выводной патрубок для производимого газа;
- фильтры очистки.
В самодельном генераторе на дровах образуется достаточно высокая температура, поэтому к каждому его элементу предъявляются жесткие требования. Для корпуса используется прочная листовая сталь, а все детали внутрь подбираются максимально жаропрочные.
Чтобы обеспечить герметичность люка загрузки топлива в закрытом состоянии, крышке понадобится уплотнитель. Самый дешевый материал для этого – асбест. Однако он не отличается безвредностью для здоровья людей, лучше подыскать в магазине специальные жаропрочные прокладки на основе силиконов или силикатов.
Корпус может быть как цилиндрической формы, так и прямоугольной. Нередко для упрощения работ берется пара баллонов для природного газа или железных бочек. Один из колосников внизу топки приваривают “намертво”, а второй встраивают таким образом, чтобы его можно было пошевелить. Это необходимо для очистки их от шлака и золы.
Воздухораспределительный узел находится снаружи корпуса. Он обеспечивает поступление в топку необходимых объемов кислорода, но при этом благодаря обратному клапану не выпускает из нее горючие газы.
Конструкция газогенератора
Аппарат может быть любых размеров 100 – 1000 литров (от требуемой мощности).
Разделяются по процессу газификации:
- Прямого.
- Обращенного.
- Поперечного типа.
В поперечной схеме газы по прибору проходят горизонтально. Снизу вверх – в прямой схеме, а в обращённой – сверху вниз.
Устройство газогенератора АСС-2000
Наиболее оптимальный вариант обращенного принципа газификации. Ёмкость имеет двойные стенки (что пожаробезопасно), а горячий газ дополнительно нагревает и подсушивает топливо, находящееся над камерой сгорания.
Схема с обращённым движением газов лучше всего подходит для использования на автомобиле.
Тюнинг кабины
Кабина ГАЗ 66 подвергается самому разнообразному тюнингу. Благодаря глубокой модернизации, из «Шестьдесят шестого» можно создать самоделку, внешне напоминающую «Хаммер», но уж никак не вездеход советского производства. Такой автомобиль носит название и получается путем глобальной переделки кузова.
Для получения российского «Хаммера» нужны две оригинальные кабины «66», но вот остальные кузовные элементы приходится изготавливать самостоятельно. У одной кабины отрезают переднюю часть, у другой заднюю часть. Части кабин сваривают между собой. Получается просторный салон с четырьмя дверями.
Вариант тюнинга кабины газ 66
Правда, пол приходится делать самодельный. Салон также приходится значительно дорабатывать, и автомобиль уже становится трудно узнать – получается какое-то чудо техники.
Шины на ГАЗ – 66
Но это только еще половина всей переделки. Кабину смещают назад, а вокруг двигателя устанавливают новое кузовное оперение – крылья, капот, боковины. Двигатель с коробкой передач тоже смещают назад, центр тяжести переносится на центральную часть рамы. Управлять машиной становится удобнее – рычаги КПП и раздаточной коробки уже не находятся где-то далеко сзади. К плюсам такой модернизации в первую очередь можно отнести эффектный внешний вид самоделки. А вот насчет проходимости такого чуда трудно что-либо сказать. Скорее всего, переделка не поможет улучшить технические характеристики вездехода. Хотя, многое зависит от самих умельцев. 
Устройство и принцип работы
Газовый генератор имеет несложное конструктивное устройство. Принцип его работы основывается на сжигании газа и преобразовании выделенной тепловой энергии в переменный ток.
Конструкция агрегата представляет собой два элемента: корпус и бункер сжигания. Корпус обычно выполняется в форме цилиндра. При этом используется жаропрочная сталь высокой пробы. В нижнем отсеке корпуса располагается газовая камера, куда непосредственно поступает топливо. Она прикрепляется к днищу корпуса при помощи специальных болтов, удерживающих ее в неподвижном положении. Вверху корпус закрывается герметичной крышкой со специальным уплотнителем.
Сам бункер, в котором происходит непосредственно сжигание газа, имеет множество шланг и ответвлений, включая отсеки для отходов и фильтр, задерживающие тяжелые смолы и продукта распада топлива. Они также выполняются из высокопрочных материалов, способных выдерживать давление и высокую температуру.
Средняя часть агрегата имеет специальные отверстия, через которые подается кислород, участвующий в процессе горения газа и преобразования его в электричество. На выходе устанавливается специальный клапан, не позволяющий газу улетучиваться. Некоторые модели снабжены специальными датчиками давления и температуры, которые показывают процесс переработки газа в ток, а также предотвращают агрегат от поломок.
Ценная информация по газогенераторам
Иногда ожидания владельцев частных домов, задумавшихся о приобретении или самостоятельном изготовлении газогенератора, оказываются слишком радужными по сравнению с реальной ситуацией.
Бытует мнение, что КПД газогенератора, составляющее около 95%, значительно превышает КПД обычного напольного газового котла, который достигает 60-70%. Эти цифры в целом верны, но сравнивать их некорректно.
В изготовлении самодельного газогенератора используются отслужившие газовые баллоны, бидоны, кухонная утварь и т.д. Практически бесплатное устройство экономно расходует не самое дорогое топливо при довольно высокой производительности
Первый показатель отражает эффективность производства горючего газа, а второй – количество тепла, полученного при работе котла. В обоих случаях сгорает древесина, но результат этого процесса качественно различается. Если в дальнейшем полученный путем пиролизного сгорания древесины горючий газ будет использован для обогрева жилища, такое сравнение можно будет провести.
Стоит помнить также, что самодельные газогенераторы, хотя они и могут работать с высокой отдачей, редко бывают столь же эффективными, как и промышленные модели. Этот момент следует учесть еще на этапе проектирования агрегата и расчетов стоимости проекта и его ожидаемой эффективности.
Если необходимость создания газогенератора обусловлена только желанием улучшить систему отопления дома, стоит обратить внимание на похожее устройство – пиролизный котел, который работает на очень схожих принципах. Главное его отличие от газогенератора состоит в том, что полученный газ немедленно сжигается, а полученная энергия используется для подогрева теплоносителя в системе отопления дома
В таком устройстве монтируют дополнительную камеру сгорания, в которую необходимо организовать отдельную подачу воздуха. Если же нужно обогревать дом с помощью газогенератора, понадобится еще выбрать конвектор для отопления. Это увеличит расходы на модернизацию или обустройство отопления. Необходимо просчитать, стоит ли в таком случае овчинка выделки?
Важный момент – правильное обслуживание газогенератора в процессе его эксплуатации. Реклама утверждает, что это универсальное устройство, в котором сгорает все: от опилок до свежесрубленного дерева.
Но реклама умалчивает о том факте, что при загрузке влажного сырья количество полученного горючего газа может сократиться на 25% или больше.
Лучшее топливо для бытового газогенератора – древесный уголь. При его сжигании не тратится слишком много энергии на испарение избыточной влаги, что позволяет получить максимальное количество горючего газа
Оптимальным топливом для газогенератора, по мнению специалистов, является древесный уголь. При его сгорании на испарение влаги уходит минимальное количество энергии, что позволяет ускорить процессы пиролиза.
Владельцы автотранспорта могут рассчитывать на газогенератор не только для обогрева, но и для работы своего транспортного средства. действительно, в Европе немало автомобилистов вполне успешно приспособили свой транспорт для работы на дровах. Но чаще всего это компактные и прочные устройства, изготовленные из тонкой и прочной нержавеющей стали.
Стоимость таких агрегатов, даже изготовленных самостоятельно, совсем не маленькая. В российских реалиях газогенераторы для автомобилей изготавливают из подручных средств и устанавливают на грузовой автотранспорт.
Эффект от их работы невысок, обычно наличию такого агрегата сопутствуют такие явления как длительный розжиг, необходимость постоянной работы двигателя на высоких или средних оборотах, что способствует его скорому износу.
Для автомобиля лучше всего использовать качественный газогенератор, выполненный из прочной нержавеющей стали, имеющий относительно небольшой вес и компактные размеры
Интересный вариант использования газогенератора в частных домовладениях – использование горючего газа для домашней электростанции. Реализуют такой проект с помощью дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Как не прекращает работу газогенератор
Чтобы понимать, какая может быть польза от газогенератора в доме, нужно разобраться в его рабочем принципе, а потом и устройстве. Тогда можно будет оценить расходы на его изготовление, а основное, какой получится получить результат.
Итак, газогенераторный газогенератор – это комплекс узлов и агрегатов, который предназначен для выделения смеси горючих газов из твёрдого топлива с целью его применения в двигателях внутреннего сгорания.
Для справки. Конструкции генераторов друг от друга отличаются все зависит от вида сжигаемого твёрдого топлива, мы будем рассматривать самую важную из них – на дровах.
Если древесину сжигать в пространстве закрытого типа, ограничивая кислородную подачу, то на выходе можно получить смесь горючих газов. Вот их список:
- монооксид углерода (оксид углерода СО);
- водород (Н2);
- метан (СН4);
- другие непредельные углеводороды (CnHm).
Примечание. В смеси присутствуют также негорючие балластные газы: двуокись углерода (углекислый газ), кислород, азот и пары воды.
Эффектный дровяной газогенератор должен не просто генерировать горючую смесь, но и выполнить ее пригодной к применению. Благодаря этому весь цикл получения топлива для ДВС смело можно назвать инновационным процессом, состоящим из подобных этапов:
- газификация: древесина даже не горит, а тлеет при подаваемом количестве кислорода в размере 33—35% от требуемого для настоящего сжигания;
- первичная грубая очистка: летучие частицы продуктов згорания, что вырабатывают деревянные газогенераторы после начального этапа, отделяются при помощи сухого вихревого фильтра – циклона;
- вторичная грубая очистка: изготавливается в скруббере – очистителе, где поток горючего пропускается через воду;
- охлаждение: газообразные, жидкие и твердые вещества с температурой до 700 ?С проходят его в воздушном либо водяном теплообменнике;
- тонкая очистка;
- отправка потребителю: это может быть закачка горючего компрессором в бак-распределитель либо подача в водопроводный кран, а потом — сразу в ДВС.
Рассмотреть устройство и рабочий принцип газогенератора в промышленном выполнении можно на инновационной схеме, представленной ниже:
Полный цикл получения газа весьма непрост, так как в себя включает несколько самых разнообразных установок. Самая главная – это газогенератор, собой представляет железную колонну цилиндрической либо четырехугольной формы, имеющую сужение книзу. В колонне есть отрезки трубы для воздуха и выхода газа, а еще лючок доступа в зольник. Сверху аппарат оснащен крышкой для топливные загрузки, дымотвод к корпусу не прикрепляется, он просто отсутствует. Процесс горения и пиролиза, проходящий в середине колонны, отлично отображает схема газогенератора:
Не вдаваясь в тонкости хим. реакций, идущие в середине колонны, напомним, что на выходе из нее выходит смесь газов, вышеописанная. Только она загрязнена частичками и побочными продуктами горения и обладает большой температурой. Изучив чертежи газовых генераторов самой разной конструкции, можно заметить, что все другое оборудование предназначается для приведения газа в норму. Воздух в территорию горения подается принудительно тяговой или дутьевой машиной (обычными словами — вентилятором).
Нужно сказать, что рукодельный газогенератор на дровах выполняется домашними мастерами-умельцами не такой трудной конструкции и процедура выделения газа в нем несколько упрощена, о чем будет рассказано ниже.
Обзор производителей котлов с генератором
Рассмотрим на конкретных примерах системы бытовых котлов, существующих на сегодняшний день, в которых принцип использования выхлопных газов (продуктов горения) для производства электроэнергии был успешно реализован. Южнокорейская фирма NAVIEN успешно реализовала вышеуказанную технологию в котле марки HYBRIGEN SE.
В котле используется двигатель Стирлинга, который согласно паспортным данным вырабатывает в процессе работы электроэнергию мощностью 1000W (или 1кВт) и напряжением 12В. Разработчики утверждают, что вырабатываемую электроэнергию можно использовать для питания бытовых приборов.
Такой мощности должно хватить для питания бытового холодильника (порядка 0,1кВт), персонального компьютера (около 0,4кВт), жидкокристаллического телевизора (около 0,2кВт) и до 12 светодиодных лампочек мощностью по 25Вт каждая.
Котел серии hybrigen se компании navien со встроенным генератором и двигателем системы Стирлинга. При работе котла помимо основных функций вырабатывается электроэнергия порядка 1000Вт мощности
Из европейских производителей разработками в данном направлении занимается компания Viessmann. Viessmann обладает возможностью представить на выбор потребителя две модели котлов серии Vitotwin 300W и Vitotwin 350F.
Модель Vitotwin 300W была первой разработкой в указанном направлении. Она отличается достаточно компактным исполнением и внешне очень схожа с обычным настенным газовым котлом. Правда именно при эксплуатации первой модели были определены «слабые» места в работе двигателя системы Стирлинга.
Самой большой проблемой оказался отвод тепла, основа работы устройства – нагрев и охлаждение. Т.е. разработчики столкнулись с той же проблемой, с которой столкнулся Стирлинг в сороковых годах прошлого века – эффективное охлаждение, которого можно достигнуть только при значительных размерах охладителя.
Именно поэтому появилась модель котла Vitotwin 350F, которая включала в себя уже не только газовый котел с генератором электричества, но и встроенный бойлер на 175л.
Накопительная емкость для горячей воды выполняется в напольном варианте по причине большого веса как самого оборудования, так и подготавливаемой для санитарных целей жидкости
В этом случае достаточно эффективно был решен вопрос с проблемой охлаждения поршня установки Стирлинга за счет воды в бойлере. Однако решение привело к тому, что габаритные размеры и вес установки увеличились. Такая система уже не может крепиться на стену как обычный газовый котел и может быть только напольной.
Котлы компании Viessmann предусматривают возможность подпитки систем работы котла от внешнего источника, т.е. от сетей центрального электроснабжения. Компания Viessmann позиционировала оборудование как устройство, обеспечивающее собственные нужды (работу агрегатов котла) без возможности отбора избытка электроэнергии для бытового потребления.
Система Vitоtwin F350 – котел с бойлером нагрева воды объемом 175л. Система позволяет обогревать помещение, обеспечивает горячей водой и вырабатывает электрическую энергию
Для того чтобы можно было сравнить эффективность применения генераторов, встраиваемых в систему отопления. Стоит рассмотреть котел, который разработан компаниями «ТЕРМОФОР» (республика Беларусь) и компанией «Криотерм» (Россия, г. Санкт-Петербург).
Рассмотреть их стоит не потому, что они смогут каким-то образом конкурировать с вышеприведенными системами, а для сравнения принципов работы и эффективности получения электрической энергии. Эти котлы в качестве топлива используют только дрова, прессованные опилки или брикеты на основе древесины, поэтому их нельзя поставить в один ряд с моделями фирм NAVIEN и Viessmann.
Котел, названный «Отопительная печь «Индигирка», ориентирован на длительное отопление дровами и т.п., но снабжен двумя термическими генераторами электричества типа ТЭГ 30-12. Расположены они на боковой стенке агрегата. Мощности генераторов малы, т.е. в общей сложности они в состоянии генерировать лишь 50-60Вт напряжением 12В.
Принципиальное устройство печи “Индигирка” позволяет не только обогревать помещение, но и готовить еду на конфорке. Дополнение системы – два теплогенератора на 12В мощностью 50-60Вт.
В данном котле нашел применение метод Зебека, основанный на формировании ЭДС в замкнутой электрической цепи. Она состоит из двух разнородных видов материала и поддерживает точки контакта при различных температурах. Т.е. разработчики тоже используют выделяемое котлом тепло для выработки электрической энергии.
