Автомобілі на дровах - міф чи реальність
З адолго до появи бензину як паливо для ДВЗ використовували газ! Наприклад, читаємо у Жюль Верна: "…він прикрутив газовий ріжок…". Горів у цьому освітлювальному приладі, звичайно ж, не природний, а "світильний газ" - продукт сухої перегонки твердого палива, що виходив у газових генераторах. На ньому ж працювали перші двигуни внутрішнього згоряння, на той час ще стаціонарні. Щоправда, мобільні газогенератори вдалося створити тільки в період між першою і другою світовими війнами, та й газ, що виробляється ними, по складу помітно відрізнявся від світильного. Але як паливо цілком годився.
Сьогодні абревіатура "ГазГен" абсолютної більшості людей не говорить зовсім нічого. І лише небагато любителів історії техніки знають, що існували автомобілі, у яких як паливо використовувалися деревні цурки. Адже був час, коли на запитання "що таке газген?" просто тицяли пальцем: він поїхав! І слово це зовсім не вважалося абревіатурою. Деякі люди чомусь переконані, що газгени, які обходилися чурками замість бензину, були винятковим атрибутом радянської бідності. Насправді цей вид палива був поширений у всьому світі.
Перший побудований газогенератор НАТІ-1 працював на звичайних дровах. У 1932 р. виготовлено установку НАТІ-3, створену в тракторному відділі та призначену для моторного катера з двигуном ХТЗ або СТЗ. Тоді ж з'явилася перша автомобільна установка. Вона була створена за підтримки товариства Автодор. Установка називалася "Автодор-П" і була конструйована інженером І. Мезіним за участю активістів-автодорівців інженера НАТІ А. Пельцера та Друяна. "Автодор-П" була газогенератором суцільнометалевої конструкції з фурменною подачею повітря по периферії топливника. Змішувач установки повністю запозичений з НАТІ-3. За типом "Автодор-П" С. Мезін спроектував у НАТІ дві установки: НАТІ-11 для ГАЗ-АА та НАТІ-10 для ЗІС-5. Після випробувань на початку 1936 р. НАТІ-11 було передано для серійного виробництва заводу "Світло шахтаря", що випускав раніше шахтарські лампи.
Набутий у цій роботі досвід дозволив створити досконаліші конструкції. Він дає Вам можливість дізнатися про це детальніше. Однією їх стала установка НАТИ-Г14, створена під керівництвом С.Г. Косова. Її серійне виробництво під керівництвом інженера НАТІ Н.Г. Юдашкіна було налагоджено на автозаводі Горького для автомобіля ГАЗ-42. Він же раніше розробив та організував виробництво газової версії двигуна ГАЗ-А. У проект газогенераторної установки було внесено низку змін з урахуванням технологій ГАЗу, обладнання якого, розраховане на масове виробництво, різко відрізняється від обладнання заводу "Комета", де ці установки випускалися раніше. З 1939 по 1946 р. було виготовлено 33 840 ГАЗ-42.
У 1936 р. було випущено партію автомобілів ЗІС-13. Їхні газогенераторні установки відрізнялися розмірамита конструкцією окремих агрегатів, їх розміщенням на шасі та кількістю секцій грубих очищувачів-охолоджувачів. Так, камера згоряння виготовлялася з жароміцної хромонікелевої сталі, але нікель на той час імпортувався і був дорогий. ЗІС-13 відрізнявся 12-вольтовою електропроводкою замість стандартних 6 В. Підвищена напруга була потрібна у зв'язку зі збільшенням потужності стартера через більший ступінь стиснення газового двигуна і наявності потужного повітродувки. Наприкінці 1938 стали випускатися газогенераторні машини ЗІС-21.
Схема газогенератора проста. Завантажене в газогенераторе паливо підпалюється через повітряний клапан за допомогою факела. Повітря, необхідне газифікації, через отвори, завдяки розрідженню, створюваному всмоктувальною дією двигуна потрапляє в камеру. Причому його кількість має бути недостатньою для повного згоряння палива. Вуглець палива з'єднується з киснем повітря, утворюючи вуглекислий газ (СО2) та окис вуглецю (СО). Далі вони потрапляють у зону відновлення, де проходить через шар розпеченого вугілля, що лежить на колосникових гратах. В результаті негорючий СО2 перетворюється на горючий СО2. Водень, що входить до складу палива, частково з'єднується з киснем, утворюючи воду, яка приєднується до вологи палива, а решта виділяється в чистому вигляді.
Під впливом високих температур камери газифікації частина вологи з'єднується з вуглецем, утворюючи окис вуглецю і водень. Окис вуглецю разом з раніше утвореною та отриманою в результаті відновлення вуглекислого газу переходить до складу генераторного газу. Водень же, отриманий в результаті розкладання води, підсумовується з вільним воднем, причому частина цього водню переходить до складу генераторного газу, а інша частина вступає у хімічнуреакцію з вуглецем палива, утворюючи метан. Теоретично весь кисень повітря повинен витрачатись при газифікації, проте насправді частина його зберігається і переходить до складу генераторного газу. Вода, що не розклалася при газифікації, переходить у генераторний газ у вигляді пари.
У шарі палива, що знаходиться безпосередньо над зоною горіння, відбувається процес сухої перегонки палива, тобто нагрівання без доступу повітря. Продуктами сухої перегонки є деревне вугілля або кокс, а також леткі речовини, смоли та волога, що виходять у газо- та пароподібному стані. Всі продукти сухої перегонки в описаному типі генератора повністю проходять через зону горіння та відновлення, де піддаються процесам газифікації, дещо складнішим, ніж описано, але що дає ті ж основні продукти. Над зоною сухої перегонки знаходиться зона підсушування, де відбувається висихання палива. При виході з генератора газ має високу температуру та засмічений золою та частинками вугілля. У такому вигляді він не може використовуватися в двигуні і перед надходженням до циліндрів повинен бути очищений та охолоджений.
За зручністю користування та іншими експлуатаційними параметрами деревина є одним із найпривабливіших видів палива, причому найбільше підходять тверді породи - дуб, бук, береза та ін., що забезпечують отримання найбільш міцного деревного вугілля. Застосування м'яких порід менш бажане, оскільки вони дають більшу кількість твердих частинок, що забивають агрегати очищення та проходи для газу. На процес утворення газу сильно впливають розміри та вологість дерев'яних чурок. Свіжезрубане дерево не годиться як газогенераторне паливо через високу вологість. Тому деревину попередньо сушать. Природна сушка на відкритому повітрі йде дуже повільно, і лише через півтора-Два роки вологість знижується до 15 – 20%, прийнятних для газифікації. Газогенераторна установка НАМІ-Г78 дозволяла використовувати цурки з підвищеною до 40% вологістю, для чого на двигун автомобіля встановлювалася спеціальна повітродувка. Потужність двигуна у своїй знижувалася з 46 до 36 л. с. Торф за властивостями найближчий до деревини, але має більшу зольність, менш міцний і легший. Малосольний торф може використовуватися в газогенераторах, призначених для роботи на дерев'яних чурках. Торф із більш високим утворенням золи, як і буре вугілля, потребують особливої конструкції камери згоряння. Крім цього, висока зольність зумовлює поступове зниження потужності двигуна у процесі роботи. Газ, що отримується з торфу та бурого вугілля, містить також підвищену кількість смоли, що потрібно мати на увазі при обслуговуванні установки та двигуна. Небажаною домішкою до бурого вугілля є сірка, яка потрапляє в газ. В результаті її взаємодії з конденсатом утворюється сірчана кислота, що руйнує металеві деталі установки та двигуна.
Зазвичай деревне вугілля використовувалося тільки для розпалювання основного палива в газогенераторі при початковому запуску. Він є дуже хорошим паливом, але його використання у звичайних установках неприпустимо, тому що виникають перегрів газогенератора та прогари. Для нього НАТІ розробив установки Г21 та Г23, для ГАЗ-43 та ЗІС-31 відповідно.
Військові операції з'їдали основну масу палива, що виробляється в країні. Лише у бойових діях проти Фінляндії було задіяно близько 100 тис. автомобілів. Тим часом із випуску вантажівок та потужних гусеничних тракторів СРСР вийшов на перше місце в Європі.
Економіку країни постійно лихоманило, палива для автотранспорту катастрофічно невистачало. Війна лише довела ситуацію до логічного кінця. У воєнні роки ЗІС-21 та ГАЗ-42 експлуатувалися не тільки в тилу, а й на фронтах. Зокрема, половина транспортних автомобілів блокадного Ленінграда, Ленінградського фронту та Червонопрапорного Балтійського флоту було оснащено газогенераторними установками.
Для встановлення на звичайні вантажівки були розроблені установки НАТІ-Г69 для ЗІС-5 та НАТІ-Г59 для ГАЗ-АА. До кінця війни в СРСР експлуатувалося 200 тис. газогенераторних автомобілів, тракторів, пересувних електростанцій, катерів, мотовозів та інших установок. Під час Другої світової війни газогенераторні автомобілі набули також поширення у Німеччині, Франції, Великій Британії, Швеції, Фінляндії, Китаї, Японії, Австралії, Індії.
Експлуатація газогенераторних машин ускладнювалася нестачею кондиційного палива через відсутність достатньої кількості паливозаготівельних баз, хоча рішення про їх будівництво було прийнято ще до війни. Також вони часто постачали цурки підвищеної вологості, що вело до виходу з ладу дорогого газогенераторного обладнання. Після війни Уральський автомобільний завод у 1946 - 1952 р.р. випускав модернізований УралЗІС-21А, а з 1952 р. УралЗІС-352 з установкою НАМІ-Г78. З 1953 р. Мінський тракторний завод випускав трелювальний трактор КТ-352Т. То були останні серійні машини на газогенераторах.
У наші дні "кулібіни" різних країн у відчутті різкого подорожчання традиційного бензину знову звернулися до ідей та розробок минулого.
Враховуючи вартість дров та ціну на товарне деревне вугілля висловлюються цілком привабливі бізнес пропозиції, як наприклад:
"Купуємо дрова, заправляємо ними газогенератор у своєму авто, їздимо куди хочемо поки виділяється газ,потім виймаємо готове деревне вугілля (замість нього закладаємо нові дрова) і це вугілля продаємо!
Причому продаємо вугілля значно дорожче, ніж купували дрова. Ось це бізнес!?
Сучасні технології брикетування відходів дозволяють уніфікувати "дерев'яне" паливо. Завдяки цьому ми можемо робити брикети (гранули, пелети) будь-якого розміру та практично з будь-якої органічної сировини – солома, лушпиння соняшника, стебла кукурудзи тощо. На виході ж отримуємо рухомий транспорт із паралельним виготовленням високоякісного деревного вугілля!
Пам'ятаєте епохальний фантастичний фільм - "Назад у майбутнє" із незабутнім автомобілем DeLorean як машина часу? Як же ця газогенераторна установка нагадує роботу ядерного "флуксуатора" на бананових шкурках та інших відходах!
Хтозна? Можливо не так далеко і це "майбутнє"!