Wykorzystanie gazu drzewnego do zasilania silników

Dowolny czterosuwowy silnik zamiast benzyny czy oleju napędowego może pracować na holzgas. Dotyczy to zarówno silników benzynowych jak i silników diesla. Oczywiście istnieją również inne gazowe paliwa do silników spalinowych.

Najlepszym miejscem do użycia holzgazu będzie stacjonarny silnik spalinowy. Silnik taki może być użyty do zasilania motopompy, agregatu prądotwórczego lub dowolnej innej maszyny, np. piły tartacznej. Wynika to z tego, że generator gazu jednak trochę miejsca zajmuje i łatwiej będzie umieścić go przy silniku stacjonarnym niż zainstalować go na pojeździe.

Silniki benzynowe

W przypadku silników benzynowych, czyli z zapłonem iskrowym sprawa przestawienia na zasilanie gazem drzewnym jest całkiem prosta. Mieszanina gazowo-powietrzna zostaje sprężona a następnie zapalona iskrą świecy zapłonowej.

Silniki diesla

W silnikach z zapłonem samoczynnym zassane powietrze jest mocno sprężane przez co znacznie wzrasta jego temperatura. Następnie w odpowiednim momencie do komory spalania zostaje wtryśnięta porcja oleju napędowego, który następnie się zapala. Z tego względu niemożliwe jest stosowanie jako paliwa do tych silników gazu drzewnego, bo gaz ten nie zapali się tylko w wyniku sprężenia.

Aby silnik diesla mógł być zasilany gazem drzewnym, można zamontować do niego instalację zapłonową (układ sterujący oraz świece), co jednak jest bardzo skomplikowane i drogie, dodatkowo uniemożliwiają łatwe ponowne przestawienie na olej napędowy. Zamiast tego stosuje się więc zasilanie tzw. paliwem podwójnym, czyli jednoczesne dostarczanie do silnika gazu generatorowego oraz małych dawek oleju napędowego, wystarczających by zapalić mieszaninę gazowo-powietrzną.

Generalnie rzecz biorąc można pozostawić stałą, niezależną od położenia przepustnicy i naciśnięcia pedału gazu ilość oleju napędowego, odpowiadającą jałowej pracy silnika. Wtedy obroty reguluje się jedynie zmieniając ilość mieszanki gazowo-powietrznej. Takie rozwiązanie pozwala zaoszczędzić około 80% oleju napędowego. W przypadku wymiany dysz wtryskiwaczy na mniejsze można dojść nawet do poziomu 95% oszczędności.

Osiągi

Podstawową informacją, która zainteresuje każdego, kto mógłby chcieć przerobić silnik na gaz drzewny, jest zużycie paliwa i wynikające z tego oszczędności.

Różne źródła podają, że zużycie paliwa wynosi ok. 2,5-4 kg drewna na litr benzyny zużywany przed przeróbką. Oszczędności z tego względu są minimum trzykrotne (przy pesymistycznych założeniach odnośnie ceny drewna).

Niestety gaz drzewny ma mniejszą wartość opałową niż benzyna czy olej napędowy, zatem jego zastosowanie powoduje spadek mocy silnika o około 20-30%, niekiedy nawet większy.

Przykłady zastosowania silników na holzgas

Informacje na temat silników spalinowych zasilanych gazem drzewnym znajdują się w artykułach „Yugo 45 na gaz drzewny” i „Od biomasy do biogazu”. O ciągniku i ciężarówce zasilanych paliwem podwójnym można przeczytać w książce “Wood gas as engine fuel”, znajdującej się w serwisie FAO.

Przykłady stacjonarnych zastosowań holzgazu znajdziesz na Forum w dziale zastosowania stacjonarne małej i dużej mocy.

Na forum swojego czasu wrzuciłem sporo odnośników do przykładów zastosowania gazu drzewnego do napędu pojazdów. Oto łącza do odpowiednich dyskusji na forum.

Ciągniki

Rowery, motocykle

Samochody osobowe

Oczywiście nie jest prawdą, że gaz drzewny nie może być stosowany do napędu pojazdów. Holzgas najlepiej będzie się sprawdzać w pojazdach o długim dziennym czasie pracy. Wynika to z tego, że uruchomienie silnika zasilanego tym paliwem trwa około 20-30 minut (tyle zajmuje ‚rozpalenie’ generatora gazu).

Drugim miejscem w którym dobrze będą się sprawdzać pojazdy na gaz drzewny są tereny o łatwej dostępności drewna i jednocześnie oddalone od źródeł zaopatrzenia w paliwa płynne. A więc na przykład — pojazdy pracujące przy wyrębie lasu, do których paliwo musi być dostarczane na dystansie kilkunastu – kilkudziesięciu kilometrów.

Silniki dwusuwowe

W książce A.Tuszyńskiego „Gazogeneratory samochodowe” widziałem rysunek przedstawiający dwutaktowy silnik przystosowany do zasilania gazem drzewnym. Klasyczne silniki dwusuwowe, smarowane mieszanką oleju i benzyny, nie są jednak w stanie spalić tego paliwa, co wynika z niemożności doprowadzenia do silnika oleju.

Niektóre (nowoczesne) silniki dwusuwowe zaopatrzone są w zupełnie inny system smarowania silnika („wtrysk” oleju). Olej jest w nich podawany do wału korbowego skąd rozbryzgowo smaruje pozostałe powierzchnie. Takie silniki nie powinny mieć problemów z pracą ani na gazie drzewnym ani na LPG czy nawet CNG.

Potrzebne przeróbki

W przypadku silników benzynowych gaźnikowych sprawa jest bardzo prosta, bo ogranicza się tylko do zamontowania mieszacza gazu z powietrzem.

W silnikach z wtryskiem konieczne jest zamontowanie urządzenia oszukującego komputer sterujący wtryskiem benzyny. Takie urządzenie jest elementem samochodowych instalacji LPG.

Odzyskanie strat

Prawdopodobnie perspektywa utraty 30% mocy silnika po przestawieniu go na napęd gazem generatorowym odstraszy część osób chcących dokonać takiej przeróbki. Okazuje się jednak, że większość tych strat można we względnie prosty sposób odzyskać.

Po pierwsze zauważyć należy, że gaz drzewny pali się wolniej niż mieszanina paliwowo-powietrzna w klasycznym silniku. Z tego względu jego zapłon musi nastąpić kilka stopni wcześniej niż w przypadku silnika przed przeróbką.

Po drugie podniesienie stopnia sprężania w silniku również umożliwi uzyskanie większej mocy. Gaz drzewny jest bardzo odporny na spalanie detonacyjne, może być bezproblemowo używany w silniku o kompresji rzędu 20 i większej.

Z tego samego powodu możliwe jest zainstalowanie turbosprężarki do silnika z zapłonem iskrowym przerobionego na gaz drzewny.

Lepiej wygląda sprawa w silnikach wysokoprężnych (dieslach). Te silniki z natury rzeczy pracują na bardzo ubogiej mieszance — do cylindra wypełnionego powietrzem wtryskiwane jest nieco paliwa. Ilość powietrza jest stała, ilość paliwa wpływa na moc silnika (regulacja składem mieszanki – regulacja jakościowa). Przez to podczas typowej pracy silnika diesla ilość energii wprowadzonej do cylindra jest niewielka. Gdy zastąpić wtrysk oleju napędowego wprowadzaniem zamiast powietrza mieszanki gazu drzewnego z powietrzem, ta ilość energii jest porównywalna. Dlatego silniki diesla tracą mniej mocy po przestawieniu na gaz drzewny.

Komentarzy do wpisu “Wykorzystanie gazu drzewnego do zasilania silników”: 10.

  1. Łacek Józef says:

    Witam
    Ciekawy temat!!!
    Interesują mnie wszystkie tematy dotyczące energii odnawialnej, jestem zainteresowany wymianą informacji na ten temat .
    Pozdrawiam
    Józef Łacek

  2. Grzegorz Godek says:

    Witam,
    Ten sposób zasilania jednostki napędowej jest ciekawy i napewno tańszy, choć nie nadaje się do samochodów osobowych używanych jako rodzinne samochody najczęściej w miastach, gdzie ludzie widzą w nich jedynie pojazd, który pozwoli im się szybko przemieścić do pracy czy na wycieczkę za miasto. To paliwo nie zdobyłoby popularności w takich kręgach i wg mnie nigdy nie będzie miało w nich przyszłości. Zato do środowis wyżej wymienionych jest bardzo korzystne. Cieszę się, że są w tym kralu ludzie, którzy interesują się odnawialnymi źródłami energi mimo zagrożeń. Wynalezienie taniego, łatwodostępnego oraz ekologicznego paliwa jest naprawdę proste, lecz nie korzysne dla koncernów paliwowych oraz krajów posiadających ogromne złoża ropy. Z drugiej strony gdyby drewno lub wodór stały się paliwami głównymi napewno zostałyby opodatkowane i ich cena nie różniłaby się zbytnio od obecnej ceny paliwa. Można zrobić silnik na wodę i byłby od mocniejszy od napędzanych konwencjonalnymi paliwami. Ja sam jestem uczniem Technikum Samochodowego i chciałbym też Pana uprzejmie prosić o pozwolenie skorzystania z pańskiego tekstu przy referacie za temat paliw alternatywnych na przedmiot SPS (tj. Silniki Pojazdów Samochodowych). Artykuł jest ciekawy i mam nadzieję, że będzie pan rozwijał swoje pasję i zainteresowania. Idzie Pan w dobrym kierunku, bo przyszłość polega na właśnie takich rozwiązaniach, mimo że jak narazie poprostu o nich zapomniano. Może ktoś znajdzie sposób aby silnik napędzany gazem drzewnym stał się podstawową jednostką napędową nawet samochodów rodzinnych. W końcu technika potrafi zlikwidować większość wad takich urządzeń. Tylko że moim zdaniem stanie się to wtedy, gdy na dobre zabraknie ropy.
    Z pozdrowieniami
    Grzegorz Godek

  3. bogusław says:

    W nawiązaniu do tematu przyspieszenia zapłonu gazu w silniku zasilanym gazem drzewnym proponuję dodatek wodoru z generatora hho. Prędkość spalania 8 razy większa niż benzyny co skutecznie podciągnie kąt wyprzedzenia zapłonu aż nad to. Generator łatwy w budowie i jest tego w internecie sporo.

  4. @Józef: w takim razie zapraszam na forum!

    @Grzegorz: korzystaj z materiałów na mojej stronie do woli, zgodnie z zasadami prawa autorskiego. 🙂 To znaczy nie wklejaj ich żywcem…

    @bogusław: pomysł trochę nietrafiony. W gazie drzewnym już jest 15-20% wodoru…

  5. bogusław says:

    No fakt jest go sporo w holzgazie. 15-20% wodoru potrzebuje do spalenia 7-10% tlenu. W powietrzu mamy go 21%. Ponieważ wodór zje tlen najszybciej to dla pozostałych czyli CO, metanu i oparów zostanie 10% a to stanowczo za mało. Oczywiście można powiedzieć, że wystarczy dodać więcej powietrza i będzie więcej tlenu ale z praktyki wychodzi coś odwrotnego. Problem chyba w azocie, jest go ok.50% i to on prawdopodobnie dławi spalanie. Pozbycie się go z powietrza to grubszy problem. Chyba jedynym rozsądnym rozwiązaniem jest zastąpienie chociaż części powietrza parą wodną o wysokiej temperaturze tak jak w instalacjach przemysłowych. Woda to przecież czysty tlen i wodór.

  6. Braincrusher says:

    czy ktoś z was oglądał na discovery program the colony – misja przetrwanie? Zbudowali tam generator gazowy A teraz moje pytanie: czy da się zbudować coś takiego samemu z ogólnodostępnych materiałów?

  7. @Braincrusher: oglądałem. 🙂 To, co oni tam zbudowali, to nie tyle generator gazu drzewnego, co retorta do pirolizy. Z produkcji gazu drzewnego pozostaje tylko popiół, im zostaje jeszcze węgiel drzewny.

    Tak, da się coś takiego zbudować z łatwo dostępnych materiałów, opisane jest to tutaj.

  8. Kocioł says:

    Domyślam się, że zwyczajne silniki benzynowe operujące na gaźnikach, mogą być przerabiane podobnie jak podczas montażu instalacji LPG. Zwyczajna „przekładka” pomiędzy filtrem powietrza, a samym gaźnikiem i można ruszać w drogę 🙂

  9. Lynx says:

    A gdyby tak generator gazu umieścić stacjonarnie i wytwarzany w nim holzgas magazynować w zbiorniku pod ciśnieniem z którego można by było go pobierać (tankować)?

  10. @Lynx: będzie to wtedy bardzo mało efektywne, ze względu na olbrzymią ilość energii, którą musiałbyś zużyć do sprężenia gazu (w relacji do energii zawartej w tym gazie).

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *