Авто на дровах
Идея газогенераторного автомобиля, двигатель которого работает на газе, получаемом из твёрдого топлива, не нова, она возникла ещё в конце XIX - начале XX веков. Первые опыты по газификации дерева проводились ещё в 1870-х, когда полученный газ использовался для освещения улиц и приготовления пищи. Первый классический газогенераторный автомобиль, работающий на дровах и древесном угле, был сконструирован в 1900 г. во Франции. Вскоре патент на такой автомобиль был зарегистрирован и в России.
Принцип прост
Газификация дерева и других материалов - это процесс, в котором исходное сырьё превращается в горючие газы после нагрева. В транспортное средство устанавливается специальный котёл-газогенератор, по виду напоминающий водонагреватель. Он почти доверху набивается древесиной, которая сжигается при ограниченном доступе воздуха. В котле создаётся очень высокая температура (до 1400 °C), под действием которой твёрдое топливо разлагается с выделением газов - горючих (этилен, метан, угарный газ, водород) и негорючих (азот, углекислый газ). Таким образом, автомобильный газогенератор - это простой, по сути, агрегат, притом громоздкий и конструктивно осложнённый дополнительными системами.
Помимо собственно производства газа мобильная газогенераторная установка охлаждает его, очищает и смешивает с воздухом. Поэтому классическая схема включает сам газогенератор, фильтры грубой и тонкой очистки, охладители, электровентилятор для ускорения розжига и трубопроводы. Получаемая смесь газов и подаётся в ДВС в качестве топлива.
Газогенераторный автомобиль (ГГА), быть может, не так элегантно выглядит, как его бензиновые и дизельные собратья, однако экономически эффективнее и экологичнее их. Пробег ГГА от одной заправки примерно такой же, как у электромобилей, но, в отличие от последних, проблем с перезаправкой, по крайней мере, на большей части территории России, нет никаких. После повышения цен на бензин интерес к этой почти забытой технологии возрождается: умельцы переводят свои машины на дровяное топливо.
Немного истории
В 1920-х немецкий инженер Георг Имберт разработал удачный серийный газогенератор. Полученные в нем газы охлаждались, очищались и осушались, после чего подавались в слегка доработанный ДВС транспортного средства. Генератор Имберта массово производился с 1931 г. В конце 1930-х эксплуатировалось около 9 тыс. ГГА, почти исключительно в Европе.
Эта технология стала общеупотребительной в европейских странах и Советском Союзе во время Второй мировой войны, когда потребление нефтепродуктов нормировалось. В одной лишь Германии к концу войны использовалось почти полмиллиона ГГА. Была построена сеть из примерно 3 тыс. «заправочных станций», где водители могли пополнить запас дров. Газификаторами дров оборудовались не только легковые автомобили, но и грузовики, автобусы, тракторы, мотоциклы, суда и железнодорожные локомотивы. На древесном газе ездили даже танки.
В 1942 г., когда эта технология ещё не достигла пика популярности, было около 73 тыс. ГГА - в Швеции, 65 тыс. - во Франции, 10 тыс. - в Дании, 9 тыс. - в Австрии и Норвегии и почти 8 тыс. - в Швейцарии. В Финляндии в 1944 г. эксплуатировались 43 тыс. «дровяных транспортных средств», в том числе 30 тыс. автобусов и грузовиков, 7 тыс. легковых автомобилей, 4 тыс. тракторов и 600 легкомоторных судов. ГГА использовались в США, Азии и Австралии, где их было 72 тыс. В общей сложности во время Второй мировой по миру использовалось более миллиона ГГА.
В СССР с 1935 г. и до самого начала Великой Отечественной войны на предприятиях Министерства лесной промышленности и ГУЛАГа «полуторки» ГАЗ-АА и «трёхтонки» ЗИС-5, а также автобусы на их базе переделывались для работы на дровах. Также отдельными партиями газогенераторные версии грузовиков производились самими автозаводами. Например, советские автоисторики приводят число 33840 - столько было выпущено газогенераторных «полуторок» ГАЗ-42. Газогенераторных ЗИСов моделей ЗИС-13 и ЗИС-21 в Москве было произведено более 16 тыс.
За довоенное время советские инженеры создали более 300 различных вариантов газогенераторных установок, из которых 10 дошли до серийного производства. Во время войны конструкторы серийных заводов подготовили чертежи упрощённых установок, которые могли изготавливаться на местах в автомастерских без применения сложного оборудования. По воспоминаниям жителей северных и северо-восточных регионов СССР, грузовики на дровах можно было встретить в глубинке вплоть до 1970-х.
После войны, когда ограничения на отпуск бензина были сняты, газогенераторные машины начали быстро исчезать. В начале 1950-х в ФРГ осталось всего 20 тыс. ГГА. Единственная на сегодня страна, где массово используются автомобили на дровах, - это Северная Корея. В условиях изоляции от мировой экономики там ощущается дефицит жидкого топлива.
В 1957 г. шведское правительство инициировало исследовательскую программу подготовки к быстрому переходу на ГГА в случае внезапного дефицита нефтепродуктов. У Швеции нет запасов нефти, зато много лесов. Цель исследования - разработать усовершенствованный стандартизованный газогенератор, который можно было бы устанавливать на транспортные средства любых типов.
Это исследование, оплаченное компанией Volvo, позволило получить большой объём теоретических сведений и практического опыта эксплуатации различных видов газогенераторных автомобилей и тракторов, общий пробег которых превысил 100 тыс. км. Результаты были обобщены в документе, датированном 1986 г., в котором также обсуждаются некоторые эксперименты в других странах. Шведские и особенно финские инженеры-любители использовали эти данные для дальнейшего развития технологии.
Чем топить?
В основном используются древесина в различных видах (дрова, отходы лесозаготовки и мебельной промышленности, пеллеты и т. п.) или древесный уголь, но список этим не ограничивается. Пластик, резина, полиэтилен, тряпичная ветошь, различный мусор, птичий помёт и многие другие виды отходов могут служить топливом для газогенераторного котла (конечно, расход топлива и состав газа меняются в зависимости от сырья). Подсчитывая стоимость дров и древесного угля, нельзя забывать о различных бесплатных отходах, которые могут быть использованы, - лузга семечек, скорлупа орехов, стержни кукурузы, отработанный кофе после кофемашин, сено, торф. Любители ГГА утверждают, что их автомобили очищают придорожную полосу от мусора.
Реальная экономия
Для автомобиля, расходующего 10 л бензина на 100 км, потребление дров после установки современного газогенератора составляет в среднем около 20 кг. При этом мощность двигателя снижается всего на 4%, показатели максимальной и крейсерской скорости почти не меняются.
Таким образом, килограмм дров заменяет пол-литра бензина. Стоимость килограмма дров примерно втрое меньше стоимости литра бензина, так что экономия очевидна.
Один из самых серьёзных недостатков ГГА - большое время выхода газогенератора на режим. При работе на древесном угле двигатель можно запустить уже через 10-30 с после розжига котла, на дровах (и мусоре) - через 5-15 мин.
Октановое число газа, получаемого таким способом, доходит до 110-120, так что газ снижает детонацию и в целом щадит двигатель. В отличие от бензина, газ не смывает масляную плёнку со стенок цилиндров, в результате двигатель работает тише и ровнее. Однако при неправильной фильтрации топлива (изначально в 1 м3 газа содержится около 3 г золы и пыли) твёрдые частицы, попадая в двигатель, будут приводить к его преждевременному износу. Поэтому важнейшие элементы газогенератора - это продуманные системы фильтрации и охлаждения (по результатам экспериментов известно, что при увеличении температуры газа с 20 до 70 °C мощность ДВС падает на 25%).
Вопросы экологии
При сжигании веществ органического происхождения вредных выбросов будет немного - в процессе работы двигателя будут получаться в основном углекислый газ и зола, из которой можно делать удобрения. По результатам исследований, проводимых в Европе, автомобили на дровах намного экологичнее традиционных транспортных средств.
Многих также беспокоит вопрос вырубки лесов. Хочется заметить, что для обеспечения ГГА топливом не обязательно вырубать лес. Приверженцы этой технологии пользуются ветками и дровами от сухих деревьев, которых много в лесополосах вдоль дорог. Кстати, производство нефтепродуктов тоже наносит большой вред окружающей среде.
Кому подходит ГГА?
В первую очередь жителям глубинки, где моторное топливо сложно найти или оно стоит слишком дорого. Однако в последнее время горожане, озабоченные проблемами экологии, нередко переоборудуют свои авто в ГГА.
Например, житель Англии Колин Дэвисон с друзьями проехал по всей стране (2575 км), заправляя свой автомобиль отходами кофемашин. Маршрут был проложен между 37 кофейнями, в которых группа брала отработанный кофе, в результате чего её путешествие было занесено в Книгу рекордов Гиннесса. Максимальная скорость составила 105 км/ч. Швед Йохан Линель за 20 дней проехал всю Швецию (5420 км) на дровах. Расход древесины составил 7 м3. При этом скорость доходила до 150 км/ч.
Украинец Андрей Лагунов пошёл еще дальше - он разработал обучающий курс «Авто на дровах своими руками», а также собрал много информации о газогенераторах и их владельцах. Любой желающий, по словам Андрея, может сделать газогенератор своими руками за несколько дней, потратив менее 50 долл.
