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Nov 22, 2023

Comment construire un camion gazéificateur de bois

Nous avons eu le plaisir de rapporter dans "Homemade Motor Fuel Through Wood Gasification"

Nous avons eu le plaisir de rapporter dans "Homemade Motor Fuel Through Wood Gasification" que nos expériences concernant l'utilisation de déchets de bois pour le carburant des véhicules étaient prometteuses. Mais nous ne nous rendions pas compte, à cette époque, à quel point la forme improbable d'énergie "solide" fonctionnerait dans un monde "liquide".

Nous avons mis au point un système d'alimentation à carburant alternatif efficace avec une bonne quantité de coupe et de soudure. Non seulement notre camion à essence de bois se déplace sur la route aussi facilement et de manière fiable que n'importe quelle automobile à propulsion conventionnelle, mais il le fait sans aucun coût de carburant !

(Cliquez ici et ici pour les versions téléchargeables des illustrations de construction.)

Voici comment le système fonctionne : les chutes de bois (nous utilisons des morceaux plus gros que la sciure ou les copeaux, mais plus petits qu'une longueur de 6 ″ de 2 X 4) sont contenus dans un réservoir d'eau chaude modifié et reposent sur un foyer en forme de cône en fonte réfractaire. Le récipient recyclé est hermétique à l'exception d'un couvercle de remplissage à ressort et scellé, d'une ouverture d'éclairage plafonnée et d'un orifice d'entrée (le dernier est simplement un clapet anti-retour en laiton de deux pouces, qui permet au "tirage" créé par le moteur pour tirer des quantités contrôlées d'air dans la chambre de combustion).

L '«atmosphère» entrante est dirigée à travers une série de trous percés dans un épaulement d'une jante de roue mise au rebut (qui est ceinte d'une bande circulaire de sangle métallique et fixée au fond du réservoir), et soutient la combustion à proximité du foyer. Au fur et à mesure que le combustible brûle dans cette zone, il consomme l'oxygène de l'air - créant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau - et forme un lit de charbon de bois incandescent, qui s'accumule sur une grille suspendue à des chaînes à plusieurs centimètres sous le foyer. (Simultanément, une zone de "décomposition" induite par la chaleur est créée juste au-dessus de la zone de combustion, chassant les gaz du bois et le carbonisant avant son incinération.)

Le mélange de CO2 et d'humidité - en plus d'un peu de créosote - est ensuite aspiré à travers un "choker" (positionné entre le foyer et la grille à charbon) et forcé dans les braises à la partie inférieure du réservoir avant de quitter le gazéifieur. Le starter sert de restricteur d'air qui mélange les différentes vapeurs et les dirige à travers les charbons incandescents, où ils sont réduits en gaz combustibles, le monoxyde de carbone, l'hydrogène et, en petites quantités, le méthane. Le produit final contient également une bonne quantité d'azote, ainsi qu'un peu de CO 2 non converti et des traces de goudron et de cendres.

Le dioxyde de carbone et l'azote sont inertes, et ces non-combustibles ne présentent aucune menace pour la centrale électrique. Cependant, le goudron et les cendres doivent être éliminés du gaz ou ils peuvent produire des dépôts, entraînant éventuellement des dommages au moteur. Ainsi, pour nettoyer le carburant, la "fumée" est d'abord acheminée à travers un "densificateur" refroidi par liquide (un échangeur de chaleur multitubulaire entouré d'une chemise d'eau et raccordé à un condenseur de climatisation automobile indésirable monté devant le radiateur existant), qui précipite l'humidité et les résidus du gaz. Ensuite, il passe à un filtre tubulaire qui est [1] rempli de brins de filament de climatisation commercial, de rembourrage de transport tissé ou d'un matériau similaire qui ne se désintègre pas, ne rouille pas ou ne brûle pas, et [2] équipé de pare-flammes perforés à son entrée et sa sortie.

La passoire finale attrape les restes de cendres et de goudron dans le carburant gazeux, qui se déplace ensuite à travers un tube horizontal légèrement courbé (où la majeure partie du peu d'humidité restante est piégée) et dans le moteur.

Pour permettre l'utilisation de gaz de bois ou d'essence, notre équipe de recherche a fabriqué une chambre de mélange unique et une configuration de liaison - en utilisant des pièces de carburateur de rebut, une paire de vieux supports, des charnières de porte d'armoire et trois chapes - qui semble convenir à la nature du gaz de producteur à un T.

Parce que le combustible vaporeux a une valeur BTU assez faible (et parce que la quantité d'énergie utilisable contenue dans la "fumée" de bois peut être affectée par la vitesse du moteur, la charge, l'humidité et d'autres facteurs), la proportion de gaz à l'air doit être beaucoup plus grande que celle d'un moteur au propane, par exemple. Mais le conducteur doit être en mesure d'ajuster le mélange en cours de route - si l'on s'attend à ce que le système de gaz de bois maintienne un degré de performance constant dans tous les types de conditions de conduite - mais il ne devrait pas avoir à manipuler constamment les commandes.

Eh bien, notre équipe a proposé un design qui répond à toutes ces exigences. Ils ont d'abord grappillé une longueur de quatre pouces d'acier tubulaire de 1/8 ″ X 2 ″ X 4 ″ et - en utilisant le carburateur à essence et le collecteur d'origine comme modèle - ont percé un passage de carburant et des trous de montage à travers ses larges surfaces supérieure et inférieure. Ensuite, ils ont scellé l'extrémité "intérieure" du tube avec un morceau de ferraille, coupé une section de 1/4 ″ x 2-1 / 2 ″ x 4-1 / 2 ″, et ennuyé et tapé 5/16 ″ des trous de montage de montage à chaque coin de ce panneau, espacement des ouvertures à la base de la base de carburant / moteur 5200 ou d'un holile 5210. (Ces unités particulières étaient des équipements d'origine sur Pintos et Vegas, respectivement, et elles devraient être facilement disponibles dans les chantiers de démolition automobile, en tant que ferraille, à un prix très raisonnable.)

L'étape suivante consistait à percer des trous de 1-1/4″ et 1-1/2″ dans la plaque, pour correspondre aux alésages de papillon primaire et secondaire du carburateur, puis à souder la pièce de quincaillerie nouvellement façonnée sur l'extrémité découverte de la chambre en acier tubulaire. (Nos chercheurs ont également fabriqué une deuxième bride, identique à la première, à l'exception du fait que ses trous d'angle étaient percés droits plutôt que filetés, puis ils ont déplacé l'ancien raccord de vide PCV monté sur le collecteur dans la boîte, pour éliminer toute possibilité d'interférence avec le nouveau matériel.)

À ce stade, le corps de papillon a été retiré du reste du carburateur (juste au bas de la cuve du flotteur et à environ 3/4″ sous les venturis) avec une scie à métaux, sa surface "coupée" a été limée à plat et quatre de ses passages internes - l'alimentation par vis de ralenti, les deux trous de transfert de ralenti et l'orifice de vide du distributeur - ont été scellés en permanence avec de petits roulements à billes (de la grenaille de plomb aurait pu être utilisée à la place) et du silicone.

Le reste de la procédure consistait à enfiler les quatre goujons 5/16″ X 1-3/4″, à faire glisser le corps de papillon dessus (arbres vers le haut), à glisser des coudes sanitaires à brides 1-1/4″ et 1-1/2″ à travers les ouvertures appropriées de la deuxième plaque de montage non filetée, à appliquer du mastic silicone à l'extrémité à bride de chaque tuyau et à fixer l'ensemble avec des rondelles de blocage et des écrous. L'unité a ensuite été montée sur le collecteur - avec le carburateur à essence sur le dessus - après l'installation de goujons et de joints de montage de carburateur de 2 pouces de plus.

Dans cette configuration, avec le tuyau d'alimentation en gaz de bois connecté au raccord 1-1/2″ et le plus petit coude menant à la chambre du filtre à air, le moteur peut être amené à fonctionner selon plusieurs modes. De plus, passer de l'un à l'autre est aussi simple que de tirer le câble qui régit un ensemble de liaison sélective simple mais unique.

Notre système est basé sur une série en ligne de trois chapes 3/8″ et une charnière de porte modifiée, qui pivotent toutes sur un seul boulon 3/8″ X 6″ qui est fixé à un trou de montage existant dans le collecteur. En vous référant à la photographie couleur ci-jointe, vous pouvez voir que la chape d'extrême gauche (argentée) contrôle la plaque d'accélérateur avant (gaz de bois), la fixation centrale (rouge) régit le mouvement de la soupape arrière (air frais) et le fermoir en U d'extrême droite (noir) met la tige d'accélérateur du carburateur à essence en mouvement.

Le large bras bleu au milieu de l'ensemble fonctionne comme une commande principale et est connecté à la pédale « d'accélérateur » du camion. Ce composant n'est que la moitié d'une charnière de porte de 3-1/2″ avec deux "pieds" soudés à son extrémité plate (pour lui permettre de pivoter) et un joug à deux côtés - fabriqué à partir d'une paire de charnières à sangle de 4-1/2″ - soudées au bord opposé incurvé. Une goupille coulissante à extrémité conique - mesurant 1/4 "X 2-3/4" et contrôlée par un câble gainé se terminant au tableau de bord - repose dans les boucles de la charnière de la porte. Lorsqu'il se déplace latéralement, cet agencement simple régule le fonctionnement de l'accélérateur d'essence ou de gaz de bois (ou des deux). (De plus, un support fendu fixé à chaque chape de gaz de producteur permet d'ajuster à la fois la course de l'amortisseur de carburant et d'air dans le corps de papillon du carburateur Pinto, pour obtenir le meilleur rapport de combustion.)

Ensuite, pour plus de flexibilité, nos chercheurs ont modifié la tringlerie une fois de plus, un changement qui a fait une grande différence en ce qui concerne les performances du moteur dans les types de conditions de circulation imprévisibles que le conducteur quotidien peut rencontrer. Au lieu de permettre à la goupille de commande coulissante de déplacer les deux chapes "combustible à fumée" en même temps, ils ont percé un trou d'accès uniquement dans l'épaule droite du bras de mélange d'air (rouge) et ont fixé un court ressort entre le support fendu du levier et celui de son voisin argenté (gaz de bois). Ensuite, ils ont déterminé la position des tiges d'accélérateur d'air et de gaz de bois lorsque les soupapes "à volet" dans le corps de carburateur à deux ports étaient complètement ouvertes, puis ont soigneusement installé un ressort à deux étages sur le levier de commande d'air afin que la bobine secondaire, ou plus robuste, entre en jeu exactement à ce stade de la progression.

Les modifications finales comprenaient le soudage par points d'une petite butée sur le bras monté sur l'arbre du papillon des gaz du producteur pour l'empêcher de tourner au-delà de sa position d'ouverture complète… et l'enfoncement d'une goupille cylindrique de 1/8 "X 3/4" dans un trou dans la surface supérieure du corps du carburateur Pinto, ce qui permet à l'"amortisseur" d'air de se déplacer au-delà de son emplacement de débit maximal, tout en l'empêchant d'aller jusqu'à le refermer complètement.

A l'usage, la configuration bi-carburant est très efficace. Avec le câble de commande du tableau de bord enfoncé, le camion fonctionne uniquement à l'essence, comme d'habitude. Lorsque la poignée est tirée vers sa position médiane, les manettes des gaz de bois et d'essence fonctionnent, permettant à l'automobiliste de démarrer tout en amenant rapidement l'unité de gazéification à une bonne température de production de carburant. (Notre système, contrairement à la plupart des autres, n'intègre pas de ventilateur soufflant énergivore et potentiellement dangereux pour faire briller les charbons après que le bois de chauffage est allumé avec une allumette au début de la journée. Le vide du moteur produit lorsque le camion fonctionne dans son mode moitié-moitié fournit suffisamment de tirage pour garantir un approvisionnement adéquat en carburant "fumé" après seulement un mile - ou plusieurs minutes de conduite d'échauffement.)

Une fois que les charbons sont chauds, le câble peut être complètement étendu et le moteur fonctionner uniquement au gaz de gazogène. Étant donné que, dans cette configuration, il n'y a pas suffisamment d'aspiration pour influencer le carburateur, très peu d'essence, voire aucune, entre dans le collecteur par le circuit de ralenti de cet atomiseur. De plus, l'ensemble d'accélérateur progressif réglable permet au moteur de recevoir le bon rapport air/gaz de bois à tout moment... et le conducteur peut, en plus, ressentir la réponse du moteur à n'importe quelle situation de circulation et effectuer des changements correctifs avec la pédale d'accélérateur.

Comme tout appareil qui dépend d'une technologie "inconnue", il faut un certain temps pour s'y habituer. Et il a certes quelques inconvénients qui doivent être soigneusement pris en compte. D'une part, la puissance de sortie du moteur est sensiblement réduite. Même si le camion démarre facilement, tourne au ralenti et fonctionne en douceur, le carburant relativement faible en BTU fume le tigre dès la sortie de son réservoir. (Comme l'a noté l'un de nos mécaniciens, "c'est comme conduire avec deux pistons retirés".) Néanmoins, avec le calage de l'allumage avancé pour s'adapter au carburant à "indice d'octane" élevé, le camion suit facilement la circulation et peut maintenir des vitesses au-delà de la limite légale.

Un deuxième facteur extrêmement important - sur lequel on ne saurait trop insister - est le danger potentiel du monoxyde de carbone qui peut s'échapper de la cuisinière ou des tuyaux d'alimentation. Si l'on prend soin de la construction du système et qu'aucune fuite n'est présente, le moteur consommera les toxines… les émissions de CO épuisantes qui, tout au long de nos tests préliminaires, ont enregistré 33% de moins que celles émises en mode essence. (Les émissions d'hydrocarbures ont été réduites de moitié !) Cependant, respirer les fumées même d'une petite brèche dans le tuyau d'alimentation en carburant - ou la fumée dégagée lors du rechargement du gazogène - pouvait provoquer de graves maux de tête et une sensation d'intoxication. Et l'exposition aux vapeurs de monoxyde de carbone inodore, incolore et hautement toxique peut provoquer un effondrement ou, dans un cas extrême, même la mort ! (Bien sûr, le tuyau d'échappement de chaque automobile émet les mêmes gaz toxiques… bien qu'à des concentrations beaucoup plus faibles que ce qui se produirait en cas de rupture de la conduite d'alimentation en carburant de fumée non brûlé vers le moteur.)

Enfin, la puissance du bois n'est tout simplement pas aussi pratique que les méthodes plus conventionnelles utilisées pour vous faire avancer. Nous avons constaté que le média filtrant doit être remplacé tous les plusieurs centaines de kilomètres et que le condenseur est rodé avec une brosse de nettoyage de fusil de chasse (ou rincé avec un tuyau d'arrosage) et vidangé périodiquement.

Il serait cependant difficile de critiquer le prix du carburant. Pratiquement chaque morceau de bois utilisé dans nos quelque 1 500 miles de conduite de gaz de producteur a été obtenu gratuitement… et nous avons tout brûlé, des déchets d'atelier aux broussailles mortes en bordure de route aux résidus des entrepreneurs (par tas!). De plus, notre compagnie d'électricité locale était plus qu'heureuse de se débarrasser d'un camion rempli de copeaux de rognures d'arbres qui empiétaient sur l'emprise de la ligne électrique. Et, même si le carburant ne nous a rien coûté, nous avons constaté que le camion est économe avec le bois qu'il utilise. Notre véhicule, avec un approvisionnement complet en bois et une charge de passagers, parcourt environ un mile sur une livre de morceaux… ce qui représente environ 75 miles par réservoir.

De plus, les personnes qui pourraient s'inquiéter de l'effet de la fumée sur le moteur peuvent se consoler du fait que nous avons vérifié le collecteur, les sièges de soupape et la chambre de combustion pour détecter des signes de dépôts et d'usure et avons découvert que les pièces étaient étonnamment propres.

Alors que les analystes économiques prédisent une hausse des prix du carburant, il serait difficile d'imaginer que quelqu'un ne soit pas disposé à rechercher des alternatives maintenant, en prévision de l'avenir. (En fait, même au prix de l'essence d'aujourd'hui, de moins en moins de personnes peuvent se permettre de voyager !) Et, parmi les carburants disponibles aujourd'hui, le gaz de bois est certainement l'un des plus faciles et des moins coûteux à produire et à utiliser.

De plus, le procédé de gazéification ne se limite pas aux applications routières. Nos chercheurs adaptent actuellement la technologie à un groupe électrogène stationnaire de 10 kW, et vous pouvez être sûr que nous examinerons de plus près cet "utilitaire domestique" au feu de bois dans un prochain numéro.

(Vous pouvez commander des plans détaillés pour un générateur de gaz de bois.)

Publié à l'origine sous le titre Wood Gas Truck: Road Power From Wood Gasification dans le numéro de mai/juin 1981 de MOTHER EARTH NEWS.