Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<декабрь>

Путеводители

Газовая независимость

О газогенераторах как источнике топлива будущего сегодня чаще вспоминают не разработчики новых авто, а «выживальщики», готовые пережить любые катастрофы

Одним из наиболее перспективных видов альтернативного топлива считаются брикеты из древесной стружки и опилок. Использование такого топлива позволяет снизить зависимость от традиционных энергоресурсов и развивать «чистые» технологии. Фото (Creative Commons license): Joelle Nebbe-Mornod

Уверенно растущие в последнее десятилетие цены на нефть вынудили некоторых водителей стряхнуть пыль с технологии газогенераторных автомобилей, вспомнить о разработках инженеров середины прошлого века и всерьёз задуматься о перспективах их дальнейшего использования.

В 30-е годы ХХ века сложилась неприятная ситуация. С одной стороны, непрерывно рос парк машин с двигателями внутреннего сгорания (автомобили, самолёты, военная техника), с другой — большинство стран мира переживало острую нехватку нефтепродуктов. По сути, в первой половине ХХ века среди европейских государств только СССР и Румыния могли полностью обеспечить собственные потребности в жидком топливе.

Именно поэтому в те годы активно велись поиски технологии, которая бы позволила отказаться от нефти. Для её экономии использовались синтетические заменители бензина, перегоняемые на специальных заводах из твёрдого топлива — например, из каменного угля. Однако такой подход требовал существенных начальных затрат и сложного оборудования. Более простой в использовании технологией были газогенераторные двигатели, «заправляющиеся» обычными дровами, угольными брикетами и торфом.

От горсти опилок

Принцип действия газогенератора основан на реакции пиролиза, то есть термического разложения твёрдого топлива — например, угля или древесины. При этом образуется горючий газ, пригодный для использования и в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретателем первого газогенератора считается французский инженер Филипп Лебон (Philippe Lebon, 1767-1804). В 1788 году он совершенно случайно провёл опыт, который и лёг в основу будущих изобретений. Инженер поставил на огонь металлический сосуд, а после того как тот нагрелся, забросил внутрь горсть сухих древесных опилок. При этом образовался густой белый дым, который при контакте с пламенем ярко вспыхнул.

Стоит отдать должное удаче Лебона: если бы сосуд был перегрет, опилки бы просто сгорели, без образования горючего газа. Инженер продолжил опыты и теоретические исследования самых разнообразных применений пиролизного газа. Среди них проект освещения улиц и домов, первый газовый завод (Лебон даже построил его действующую модель в своей лаборатории) и газовый двигатель внутреннего сгорания. Лебон взял за основу обычный паровой двигатель, но вместо пара в цилиндр впрыскивался газ (поочередно с одной и с другой стороны поршня), поджигаемый открытым пламенем через трубку с заслонкой. К сожалению, инженер не успел воплотить свои проекты в жизнь. В возрасте 37 лет Лебон был убит при невыясненных обстоятельствах. Ему было всего 37 лет, он не снискал заслуженной славы и богатства при жизни, но изобретения этого талантливого инженера стали отправной точкой в истории газогенераторов.

Газ в газогенераторе образуется в результате неполного сгорания твёрдого топлива из-за ограниченного доступа кислорода. Бункер газогенератора заполняют, к примеру, древесной стружкой, его нижнюю часть, начиная от камеры горения, заполняют углём, топливо поджигают. Газ проходит через систему очистки и охлаждения и по трубопроводам подводится к смесителю, где смешивается с воздухом, проходящим через воздухоочиститель. Полученная газо-воздушная смесь поступает по трубопроводу в цилиндры двигателя

После смерти Лебона целый ряд инженеров занимался разработкой и совершенствованием газогенераторов: был построен первый промышленный газогенератор, использовавшийся как источник топлива для плавильной печи; стали применять принцип обратного горения, обеспечивший эффективное сжигание смол, образующихся при пиролизе древесного топлива.

Следующей вехой стал газогенератор системы Сименса, построенный в 1856-м. Здесь был впервые применён принцип так называемого регенеративного горения. При этом газ, полученный в генераторе, сначала использовался «по прямому назначению», например, для плавки металлов, а потом отработавшие продукты горения (которые до этого просто вылетали в трубу) служили для дополнительного нагревания вновь поступающего газа. Таким образом инженерам удалось существенно повысить температуру сгорания в печи. Этот принцип до сих пор используется в промышленности в стеклоплавильных, пудлинговых, сталеплавильных (сименс-мартеновских) и нагревательных печах.

Автогаз

В 60-х годах XIX века газогенераторы уже прочно закрепились в тяжёлой промышленности. В то же время начали появляться первые двигатели внутреннего сгорания, использовавшие в качестве топлива горючий газ. В 1883 году газомоторы скрестили с газогенераторами, таким образом фактически появился первый газогенераторный двигатель. Впоследствии над совершенствованием этой системы работали Готлиб Даймлер (Gottlieb Daimler, 1834–1900), Рудольф Дизель (Rudolf Diesel, 1858–1913) и другие.

Наконец, в 1900 году во Франции Тейлор построил первый газогенераторный автомобиль. Конструкция, правда, вышла совершенно нежизнеспособная, но с первыми моделями почти всегда такая беда. Первый более или менее удачный опыт создания газогенераторной силовой установки принадлежит Джону Торникрофту (John Isaac Thornycroft, 1843–1928), построившему в 1905 году в Англии моторную лодку с таким двигателем. Размеры судёнышка, к счастью, позволяли разместить довольно громоздкое оборудование. Что касается газогенераторных автомобилей, то за период с 1900 года по 1914 их было построено несколько десятков, но только некоторые модели можно признать успешными.

Тем не менее, работы в этом перспективном направлении продолжались.Так, попытки создать газогенераторные двигатели, способные на равных конкурировать с бензиновыми, предпринимались во Франции. В 1916 году состоялся первый автопробег газогенераторного автомобиля по маршруту Париж — Руан (141 км). Уже в 1916 году по тому же маршруту ходил экспериментальный рейсовый автобус с газогенераторным двигателем.

Автомобиль Mercedes-Benz 170 VG 1935 года. Фото: Daimler AG

Между Первой и Второй

После Первой мировой войны во многих странах специальными правительственными постановлениями поощрялось производство газогенераторных автомобилей. В Италии был принят закон, по которому к 1937 году весь автотранспорт должен был перейти на «национальное горючее». В Японии правительство поощряло граждан, выдавая каждому покупателю газогенераторного автомобиля по 300 йен. Во Франции такие машины освобождались от налогов на пять лет. В Германии была назначена государственная субсидия в размере 300 марок на переоборудование бензиновых автомобилей в газогенераторные и 1000 марок на покупку новых газогенераторных авто. Кроме того, счастливым владельцам таких машин выдавалась целая тонна сухого топлива и предоставлялись льготы по уплате налогов. Для обслуживания газогенераторных автомобилей во Франции и Германии начали строиться оригинальные автозаправочные станции, продававшие вместо бензина дрова и угольные брикеты.

С 1922 года в Европе регулярно проводились конкурсные испытания и автопробеги газогенераторных автомобилей, целью которых было, во-первых, выявление новых технических решений в этой области, а во-вторых, популяризация данного вида транспорта.

С некоторым опозданием в эту гонку вступил и СССР. В 1927 году ленинградский профессор В.С. Наумов установил газогенератор на автомобиль «Fiat-15 Ter». Спустя год Научный автотракторный институт (НАТИ) начал заниматься автомобильными газогенераторами, проводя опыты с иностранными машинами. Инициатива получила всестороннюю поддержку правительств. 25 марта 1930 года в Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (НАМИ) был сформирован целый отдел, занимающийся проектированием, постройкой и испытаниями газогенераторов. Новые силовые установки использовались в автомобильной и автотракторной промышленности, а также для оснащения лёгких катеров и в других отраслях народного хозяйства.

Газогенераторы устанавливались на машины ГАЗ-АА, ЗИС-5, ГАЗ-42, ЗИС-13 и ЗИС-21. Конечно, в СССР не было такого дефицита нефтепродуктов, как в других странах Европы. Казалось бы, в стране Советов применение газогенераторов, которые во многом уступали бензиновым (по выдаваемой мощности, габаритам, суммарному объёму топлива, надежности) было нецелесообразно. Однако история очень скоро всё расставила на свои места, доказав дальновидность советского правительства весьма суровыми испытаниями.

Автомобиль Volkswagen Type 82. Машина 1944 года передвигалась на дровах. Фото: Volkswagen AG

Начавшаяся Вторая мировая война, «война моторов», как её назвали впоследствии, потребовала колоссального напряжения всех отраслей народного хозяйства, в том числе и нефтедобывающих. Причём львиная доля жидкого топлива (во всех воюющих странах, а не только в СССР) направлялась на нужды фронта, для обеспечения бронетанковых соединений, авиации, военно-морского флота. Ну, а для нужд тыла прекрасно подходили экономичные газогенераторные грузовики, тракторы, тягачи.

Сегодня использование газогенераторов в СССР нередко преподносится как свидетельство «отсталости» и «бедности» советской промышленности. Между тем, подобные силовые установки были гораздо больше распространены в Европе вообще и в Германии в частности, особенно после начала Второй мировой войны.

В 1936 году в западной Европе насчитывалось около 10 тыс. газогенераторных автомобилей. С началом боевых действий их количество увеличилось более чем в 50 раз. Только в Германии таких автомобилей было почти 300 тыс., причём они использовались и в вермахте в качестве машин тылового обеспечения, и в военно-транспортных соединениях.

Новая эра

После наступления долгожданного мира проблема нехватки жидкого топлива стала неактуальной, и газогенераторы постепенно сдали свои позиции дизельным и бензиновым двигателям.

Впрочем, технологии, насчитывающей уже более двух сотен лет, на свалку истории ещё рановато. Сегодня топливо, получаемое из нефти, неуклонно растёт в цене, а мировые запасы ископаемых углеводородов стремительно сокращаются. Рано или поздно человечество, «выдоив» Землю, окажется перед лицом грандиозного топливно-энергетического кризиса.

Чаще всего автомобили с газогенераторами можно встретить на дорогах Северной Кореи и стран Южной Америки, но этот экземпляр был найден в Финляндии, в Хельсинки. Фото (Creative Commons license): Aleksi Pihkanen

Перспектива далеко не радужная, поэтому инженеры и учёные активно занимаются проблемами альтернативных источников энергии. В новостных лентах с завидной регулярностью появляются заметки про концепт-кары на солнечных батареях или аккумуляторах. А вот про газогенераторы почему-то вспоминают крайне редко. Между тем, по целому ряду параметров  эта технология далеко опережает своих новомодных конкурентов.

Автомобильные газогенераторы и сегодня выпускаются некоторыми фирмами, причём для их установки не требуется какой-либо серьёзной переделки обычной машины. Сам газогенератор устанавливается либо в прицепе, либо монтируется внутри кузова (этот вариант больше подходит для грузовых авто). Чтобы запитать бензиновый двигатель «новым топливом», достаточно подключить выходной шланг газогенератора к воздухозаборнику. В случае с дизелем требуется ещё установить насос высокого давления, а также трамблер и свечи для воспламенения газовоздушной смеси.

Теплотворная способность генераторного газа ниже, чем у нефтепродуктов, поэтому двигатель выдает на 5-15% меньше мощности, однако и эта проблема решается установкой системы наддува. Современный газогенератор можно «кормить» сухими дровами, угольными брикетами, торфом, горючими сельскохозяйственными отходами, опилками и отходами лесозаготовительной промышленности. Единственная проблема — существенная масса самого газогенератора (до 300 килограмм) и солидный объём требующегося для него топлива. На 100 километров пробега ему потребуется от 50 до 100 килограмм. Кроме того, эффективность работы газогенератора зависит и от качества топлива. Например, при заправке сырыми дровами выдаваемая мощность может упасть почти вдвое.

Впрочем, эти проблемы при современном развитии техники вполне решаемы. Возможно, через каких-то 15–20 лет мы будем заправлять свои автомобили картофельными очистками, алюминиевыми банками, пивными бутылками и прочим мусором, как в фильме «Назад в будущее».

Подавляющее большинство современных газогенераторов бегает по дорогам Северной Кореи. Это государство в условиях жесточайшей экономической блокады просто вынуждено пользоваться подножным кормом в качестве источника топлива для автомобилей. На почётном втором месте находятся страны Южной Америки, хотя там сегодня гораздо больше распространены машины, работающие на спирте, изготовляемом на специальных заводах из отходов сахарной промышленности. Но газогенераторы тоже встречаются.

Газогенераторная установка выглядит громоздкой. Но если у владельца автомобиля есть что утилизовать — к примеру, опилки и горючие сельскохозяйственные отходы, — бесплатное топливо ему обеспечено. Фото (Creative Commons license): Scott Beale / Laughing Squid 

Третье место, по мнению автора, закрепляется не за какой-либо конкретной страной или географическим районом, а за определённой группой людей. Это «выживальщики» (survivalist) — люди, которые стремятся к максимально автономной от общества жизни. К этой же группе можно отнести американских фермеров, которые зачастую не желают тратить средства на дорогой бензин и используют газогенераторы в качестве источника топлива для автомобилей, домашних электростанций и котельного оборудования. Кроме того, почти в каждой стране есть люди, считающие, что мир может рухнуть в любой момент, и к этому нужно быть готовым. Это сейчас бензин можно без проблем купить на АЗС. Но в случае каких-либо глобальных потрясений (например, экономических) многие блага цивилизации вроде центрального отопления, электроэнергии или обширной сети автозаправочных станций могут исчезнуть в один миг. В условиях разразившейся катастрофы человек, заранее предусмотревший «пути к отступлению», имеет неоспоримые преимущества перед неподготовленным обывателем. По всей видимости, по мнению этих людей, в сложившейся ситуации в будущее разумнее въезжать на дровах или сельскохозяйсттвенных отходах.

Юрий Попов, 24.12.2009

 

Новости партнёров