Газогенераторы – альтернативный источник топлива

Электричество, это универсальный вид энергии. Практически любой вид генератора работает по принципу трансформации энергоносителя в электрический ток. Но вот газогенераторы позволяют сделать это из любого топлива, ведь они практически всеядны.

Газогенератор — это 

Система питания электрогенераторов

Потенциальный источник энергии может быть любым, его эффективность определяется правильно подобранным генератором. Но среди всех этих источников, есть и бросовые, т.е. бесплатные. Это может быть мусор, опилки, дрова, щепа и вообще любой горючий материал. Но чтобы эти отходы включить в процесс выработки электроэнергии, необходимо газифицировать эти материалы.

В принципе, электрогенератор может работать и на твёрдом топливе. Но в этом случае будет чрезвычайно осложнена система автоматизации. Ведь газообразные и жидкие виды горючего гораздо быстрее воспламеняются, а их подача в реакторную зону не в пример легче.

Чтобы устранить этот нюанс, более полутора веков назад была предложена система газификации твёрдого топлива в газогенераторной установке.

Принцип работы газогенератора

Обывательские представления о газогенераторе предполагают, что из загруженного в бункер материала, система получает только угарный газ (СО) и небольшую примесь других летучих углеводородов. Но на самом деле, в процессе пирогенетической трансформации углеродосодержащих материалов, на выходе пользователь получает:

• Водород (Н₂) до 17%;
• Метан (СН₄) до 5%;
• Угарный газ (СО) до 22%.

Большую по объёму часть генераторного газа составляет инертный азот(N₂) и углекислый газ (СО₂). Есть ещё небольшая часть кислорода и совсем мизерная доля смеси непредельных углеводородов.

Но перед использованием, генераторный газ необходимо очистить и осушить. Для этого используют несколько очистительных модулей разных конструкций. В зависимости от масштабов газогенератора и от потребностей владельца, эти очистные колонны могут быть и самодельными.

Очистка газа из газогенератора

На выходе из реакторной зоны, газовая смесь содержит множество взвешенных частиц сажи, спекшихся стекловидных частиц золы и угля. Самый простой способ удалить их – пропустить газ через фильтр «Циклон». В этом устройстве ток газовой смеси двигается по спирали с ускорением. Центробежные силы прижимают взвешенные частицы к стенкам колонны, и инородные вкрапления осаждаются на специальных лопаточках, а затем самотёком перемещаются в бункер.

Это называется грубой очисткой, и посредством её удаляются вкрапления от 3 мм до 50 микрон.

Далее устанавливают либо водяной фильтр, либо сетчатый, либо инерционно-ударный. Умельцы придумывают свои типы фильтров, некоторые из них демонстрируют очень достойные результаты, но к большинству из них требуется внешний подвод электроэнергии.

На выходе из системы очистки, газовая смесь должна гореть ярким синим пламенем.

Использование газовой смеси из газогенератора

В данной проекции задача видится упрощённой, потому что газогенератор в этой концепции представляет собой устройство для преобразования твёрдого топлива в газообразное. В дальнейшем полученную газовую смесь можно направлять в двигатель внутреннего сгорания. А вращать он будет то устройство, которое к нему приспособлено: или колёса автомобиля, или электрогенератор.

Поэтому будет более правильным, разделить систему генерации электроэнергии из дров на два отдельных модуля:

1. Газогенератор;
2. Электрогенератор.

Соответственно для правильной работы, количество газа  производимого газогенератором, должно хватать электрогенератору. А вот его мощностью, определяется и производительность всей системы в целом.

По этому параметру такие электрогенераторы на пиролизном газе можно разделить на три группы:

1. Индивидуального пользования, мощностью до 5 кВт;
2. Коллективного пользования, мощностью до 30-50 кВт;
3. Коммерческие установки, мощностью свыше 50 кВт.

В первом случае, индивидуальный электрогенератор на дровах должен обеспечивать отдельно стоящий жилой дом электроэнергией в постоянном режиме. Во втором случае, такую установку делают для обеспечения 4-6 домов электроэнергией. А в третьем варианте, электричеством можно уже торговать и вступать в конкуренцию с госмонополией.

Удобство и скрытые недостатки газогенераторных систем получения электроэнергии

Самым важным и веским плюсом газогенераторных систем является их всеядность по отношению к энергоносителям. В принципе, при творческом подходе и научном обосновании, можно своими руками собрать газогенератор универсального типа, под любое альтернативное топливо:

• Уголь;
• Торф;
• Дрова;
• Мазут и отработанное масло;
• Старые покрышки и резину;
• ПЭТ-бутылки и пластиковый мусор;
• Бумагу, опилки, пищевые отходы и пр.

В зависимости от состава загружаемой массы, будет меняться только процентное соотношение газовой смеси.

Но при любом раскладе, в этой смеси будет большое процентное содержание балласта – негорючих компонентов: азота, углекислоты, водяных паров (отмечено красным цветом). Именно они снижают эффективность работы ДВС, и поэтому проводят специальную настройку впрыска топлива и системы воспламенения, именно под газогенераторную смесь газов.

Обратите внимание, что состав газовой смеси меняется, в зависимости от состава топлива и самого процесса. Более энергоёмкие продукты, дают более обогащённую и теплотворную смесь. Однако и преимущество газогенератора заложено именно в возможности использовать низкоэнергетические виды топлива, поэтому ориентироваться надо на растительное сырьё: пиломатериалы, солома, лузга, шелуха, отходы пищевого производства.

Но самое важное – в процессе газификации теряется около 50% тепловой энергии!

Есть ещё проблемы с некачественным сырьём — сырая или смолистая древесина быстро забивает газогенератор и выводит из строя фильтры. Полноценная газогенераторная установка занимает производственное помещение в несколько раз больше, чем сама газопоршневая электростанция. Единственное преимущество – возможность, после доработки, использования уже имеющихся дизель-генераторов.

Но эти же недостатки дополняются и необходимостью регулярного обслуживания ДВС. Ведь даже после очень качественной очистки, работа ДВС на газогенераторном газе будет иметь свои особенности.

Интеграция газогенераторной установки в систему альтернативного энергообеспечения дома

Обобщая полученную информацию и трезво оценив возможности, можно подвести итог: «На одних дровах далеко не уедешь». Да и в одну корзину все яйца складывать неразумно. Для устойчивого и безотказного снабжения дома электричеством из альтернативного источника требуется и система накопления энергии – блок аккумуляторов.

Режим работы в этом случае подразумевается следующий: 4-6 часов работы газогенераторной электростанции + сутки питание от аккумуляторов.

По вопросу выбора аккумулятора для подобной эксплуатации, есть единственное грамотное решение, это железо-никелевые щелочные АКБ. Они не боятся перезаряда и короткого замыкания, ни какие зарядные токи не могут вывести их из строя. Единственный их недостаток – 1% саморазряда в сутки. Но для выбранного режима эксплуатации, это не имеет значения. Требуется только раз в квартал, подливать дистиллированную воду.

Совсем другое дело, эксплуатация газогенераторной установки в коммерческих целях, то есть реализация электроэнергии в частном порядке своим соседям, или же через коммунальную электросеть. Но для этого потребуется гораздо более мощные установки. А там уже совсем другой расход топлива.

Усреднённо, можно принять следующую цифру для расчётов 1,2 кг/ч на 1 кВт электроэнергии. Если генератор будет выдавать 100 кВт, то ему потребуется 120 кг сухих дров в час или 3 тонны в сутки! При этом всё загружаемое топливо должно быть калиброванным, ну примерно размером с два спичечных коробка.

А месяц работы, это уже 90 тонн щепы и отходов пиломатериалов.

Иными словами, для коммерческого использования, такую газогенераторную электростанцию надо держать рядом с дармовым и неограниченно большим источником альтернативного топлива, например, около крупного лесозаготовительного производства.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ   (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!