Come realizzare un gasogeno fai-da-te: caratteristiche di costruzione di un dispositivo artigianale

Il gasogeno – un apparecchio per la produzione di gas da carbone, legna, scarti di lavorazione del legno e altri materiali. Il combustibile generato è in grado di sostituire i tradizionali combustibili idrocarburi – il gas naturale per il riscaldamento domestico e la benzina per l'automobile.

L'idea principale dell'utilizzo di un tale apparecchio – il risparmio sulle spese di carburante. Il costante aumento del prezzo di benzina, propano e metano spinge gli artigiani domestici a cercare metodi alternativi per ottenere carburante.

Per realizzare un gasogeno fai-da-te, è necessario comprenderne la struttura e il principio di funzionamento.

Spiegheremo come avviene la trasformazione del combustibile solido in gas combustibile, illustreremo le caratteristiche costruttive dell'apparecchio e forniremo esempi di assemblaggio autonomo di dispositivi semplici. Per una migliore assimilazione delle informazioni, abbiamo corredato l'articolo con schemi illustrativi, fotografie e video.

Gasogeno: struttura e principio di funzionamento

Si definisce gasogeno un dispositivo che converte combustibile liquido o solido in stato gassoso per la sua successiva combustione al fine di ottenere calore.

Opzioni di combustibile per l'impianto di generazione

Gli apparecchi alimentati a olio combustibile o olio esausto hanno una struttura più complessa rispetto ai modelli che utilizzano vari tipi di carbone o legna.

Pertanto, i generatori di gas a combustibile solido sono i più comuni – fortunatamente, il combustibile per loro è disponibile ed economico.

Come combustibile solido nel gasogeno si utilizzano:

• carbone vegetale, lignite e antracite;
• pellet di combustibile da scarti legnosi;
• paglia, segatura e legna da ardere;
• bricchetti di torba, coke;
• lolla di semi.

I padroni di casa particolarmente parsimoniosi preparano con le proprie mani bricchetti di segatura.

La generazione di gas è possibile da tutti questi tipi di combustibile. La produzione di energia dipende dal potere calorifico dei diversi tipi di combustibile.

Inoltre, il calore derivante dalla combustione della materia prima nel gassificatore è maggiore rispetto all'utilizzo di combustibile solido nelle caldaie. Se il rendimento di una normale caldaia a legna varia tra il 60 e il 70%, in un impianto gassificatore il valore raggiunge il 95%.

Ma qui bisogna tenere conto di una sfumatura. La caldaia brucia combustibile per riscaldare l'acqua, mentre il generatore di gas produce solo combustibile. Senza un riscaldatore, una stufa o un motore a combustione interna, un gassificatore fatto in casa non serve a nulla.

Il gas prodotto deve essere utilizzato immediatamente – accumularlo in un qualsiasi contenitore è economicamente svantaggioso. Per questo sarà necessario installare attrezzatura aggiuntiva dipendente dall'alimentazione elettrica.

In epoca sovietica, i gassificatori venivano utilizzati persino per far funzionare i camion, e il gas prodotto era sufficiente per il funzionamento del motore a combustione interna.

Cosa accade all'interno del gasogeno

Alla base del funzionamento del generatore di gas c'è la pirolisi del combustibile solido, che avviene ad alte temperature e con un basso contenuto di ossigeno nella camera di combustione. All'interno del dispositivo di gassificazione si verificano contemporaneamente diverse reazioni chimiche.

Lo schema di un generatore di gas industriale rappresenta un impianto piuttosto complesso con una moltitudine di dispositivi separati, in ciascuno dei quali si svolge una propria operazione (+)

Tecnologicamente, il processo di generazione del gas combustibile si divide in tre fasi che si susseguono:

1. Decomposizione termica del combustibile. Il processo si svolge in condizioni di carenza di ossigeno, di cui nel reattore viene immessa solo un terzo rispetto a quella necessaria per la combustione normale.
2. Purificazione del gas ottenuto. In un ciclone (filtro a vortice secco) si effettua la filtrazione della nube gassosa dalle particelle volatili di cenere.
3. Raffreddamento. La miscela gassosa ottenuta viene raffreddata e sottoposta a ulteriore purificazione dalle impurità.

In effetti, nel blocco del gassificatore vero e proprio avviene proprio il primo processo – la pirolisi. Tutto il resto – è la preparazione della miscela gassosa per la successiva combustione.

La camera di pirolisi del gassificatore fatto in casa si divide in tramoggia per combustibile solido (1), camera di combustione (2) e ceneriera (3).

All'uscita dell'impianto di gassificazione si ottiene una miscela combustibile composta da ossido di carbonio, idrogeno, metano e altri idrocarburi.

Inoltre, a seconda del combustibile utilizzato nella pirolisi, si aggiungono a essi in varie quantità acqua sotto forma di vapore, ossigeno, anidride carbonica e azoto. Secondo il principio descritto funzionano anche le caldaie a pirolisi per riscaldamento, che dimostrano un alto rendimento.

Caratteristiche di funzionamento dei vari convertitori

I gasogeni, per struttura e tecnologia dei processi interni, possono essere:

• diretti;
• invertiti;
• orizzontali.

Si differenziano per i punti di immissione dell'aria e di uscita del gas generato.

Processo diretto: avviene con l'immissione di aria dalla parte inferiore e l'uscita della miscela combustibile nella parte superiore della struttura.

Versione invertita: prevede l'immissione diretta di ossigeno nella zona di ossidazione. Questa zona, nel dispositivo di gassificazione, è la più calda.

È piuttosto difficile realizzare l'iniezione in essa in modo autonomo, pertanto questo principio di funzionamento viene utilizzato solo negli impianti industriali.

Nel processo diretto di gassificazione, all'uscita si forma un grande volume di catrame e umidità; quello invertito è troppo complesso da realizzare con le proprie mani, mentre quello orizzontale ha una produttività ridotta, ma una struttura estremamente semplice (+).

Nel gasogeno orizzontale, il tubo di uscita del gas è situato immediatamente sopra la griglia, nella zona di combinazione delle reazioni di ossidazione e riduzione. Questa struttura è la più semplice da realizzare autonomamente.

Vantaggi e svantaggi dei gasogeni

Un gasogeno domestico di fabbricazione industriale costa 1,5–2 volte più di una normale caldaia a combustibile solido. Vale la pena spendere per questa «tecnologia miracolosa»?

Tra i vantaggi dell'utilizzo dei generatori di gas figurano:

• combustione completa del combustibile caricato nel focolare e volume minimo di cenere;
• rendimento relativamente elevato in combinazione con un motore a combustione interna oppure con una caldaia a gas;
• ampia scelta di combustibile solido;
• semplicità di utilizzo e assenza della necessità di monitorare continuamente il funzionamento dell'apparecchio;
• intervallo di tempo tra i ricarichi del focolare – fino a un giorno con legna e fino a una settimana con carbone;
• possibilità di utilizzare legno non essiccato – la materia prima umida può essere impiegata solo in alcuni modelli di gasogeni;
• ecosostenibilità del dispositivo – questo dispositivo non ha un tubo di scarico; tutto il gas generato fluisce direttamente nella camera di combustione del motore o della caldaia.

Utilizzando legna umida, il generatore funzionerà, ma la produzione di gas si ridurrà del 20–25%. Il calo della produttività è dovuto all'evaporazione dell'umidità naturale dal legno.

Ciò comporta una diminuzione della temperatura nel focolare, rallentando il processo di pirolisi. È meglio asciugare accuratamente i ceppi prima di caricarli nella camera di pirolisi. I dispositivi industriali sono completamente automatizzati; l'alimentazione del combustibile avviene tramite una coclea da un contenitore adiacente.

Un gassificatore fatto in casa non offre la stessa autonomia, ma è comunque abbastanza semplice da utilizzare. Basta caricarlo di combustibile fino all'orlo di tanto in tanto.

Le temperature operative nel gassificatore raggiungono valori di 1200–1500°C, il suo involucro deve essere realizzato con materiali in grado di sopportare tali carichi.

I difetti del gassificatore sono minori, ma esistono:

• scarsa regolabilità dei volumi di gas prodotto – quando la temperatura nel focolare diminuisce, la pirolisi si interrompe e invece della miscela di gas combustibile in uscita si forma un impasto di catrame;
• ingombro dell'impianto – anche un gassificatore fatto in casa di media potenza (10–15 kW) occupa uno spazio considerevole;
• lunga durata dell'accensione – prima che il reattore produca il primo gas passeranno 20–30 minuti.

Dopo il 'riscaldamento', il generatore produce stabilmente un certo volume di miscela di gas, che deve essere bruciata o rilasciata nell'aria. Per realizzare questo apparecchio da sé sono necessarie bombole di gas resistenti o acciaio spesso, e questo costa parecchio. Ma tutto ciò viene compensato dall'efficienza del generatore e dal basso costo del combustibile di partenza.

Alcuni modelli di gassificatori sono dotati di un ventilatore per l'immissione d'aria, altri no. La prima opzione consente di aumentare la potenza dell'impianto, ma lo lega alla rete elettrica. Se è necessario un piccolo generatore per cucinare all'aperto, si può optare per un apparecchio compatto senza soffiatore d'aria.

La maggior parte degli impianti di gassificazione fatti in casa funziona grazie al tiraggio naturale.

Un gassificatore portatile da 2,4 kW a legna permette di preparare il pranzo fuori città, lontano dalla civiltà, senza problemi (+)

Per riscaldare una casa privata sarà necessario un dispositivo più potente e dipendente dall'energia elettrica. Tuttavia, in questo caso è opportuno dotarsi di un generatore elettrico di riserva, per non rimanere senza elettricità e senza riscaldamento in caso di guasto alla rete.

Componenti operativi del generatore artigianale

Per capire come si può realizzare un gassificatore a combustibile solido con le proprie mani, è necessario avere ben chiara la sua costruzione. Ogni elemento ha il suo scopo, anche l'assenza di uno solo di essi è inammissibile.

All'interno del corpo del generatore di gas fatto in casa devono essere presenti:

• un serbatoio per il combustibile solido nella parte superiore dell'apparecchio;
• una camera di pirolisi dove avviene il processo di combustione lenta;
• un dispositivo di distribuzione dell'aria con valvola di non ritorno;
• griglie con cassetto cenere;
• tubo di scarico per il gas prodotto;
• filtri di pulizia.

In un generatore a legna fatto in casa si raggiungono temperature molto elevate, quindi ogni suo componente deve soddisfare requisiti rigorosi. Per il corpo viene utilizzato acciaio lamellare resistente, e tutti i componenti interni vengono scelti con la massima resistenza al calore.

Per garantire la tenuta stagna del portello di caricamento del combustibile in posizione chiusa, il coperchio necessita di una guarnizione. Il materiale più economico a questo scopo è l'amianto. Tuttavia, non è innocuo per la salute umana; è meglio cercare in negozio delle guarnizioni speciali resistenti al calore a base di siliconi o silicati.

I gas generati nella camera di combustione vengono prima miscelati con l'aria e raffreddati, poi passano attraverso la pulizia in un filtro di argilla espansa o segatura (+)

Il corpo può essere di forma cilindrica o rettangolare. Spesso, per semplificare i lavori, si utilizzano un paio di bombolette di gas naturale o barili di ferro. Una delle griglie nella parte inferiore del focolare viene saldata "fissa", mentre la seconda viene installata in modo da poterla muovere. Ciò è necessario per pulirle da scorie e ceneri.

Il gruppo di distribuzione dell'aria si trova all'esterno del corpo. Garantisce l'ingresso della quantità necessaria di ossigeno nel focolare, ma allo stesso tempo, grazie a una valvola di non ritorno, non consente la fuoriuscita dei gas combustibili.

Tecnologie di costruzione del gasogeno

Realizzare da soli un impianto di gassificazione è possibile in diversi modi. La scelta dipende dalla disponibilità dei materiali e dall'uso futuro del gas prodotto.

Opzione #1: Esempio di costruzione di un apparecchio a carbone

Esaminiamo un esempio di realizzazione di un utile dispositivo fai-da-te da un secchio metallico con coperchio. Per prima cosa prepariamo l'aggregato che trasformerà il gas ottenuto dall'impianto in energia elettrica.

Dopo aver preparato l'utilizzatore per il futuro funzionamento, ci si può dedicare alla costruzione del gasogeno stesso.

Il tubo che scarica il gas dall'impianto deve essere dotato di un filtro, poiché durante la combustione il carbone produce molte particelle fini e polvere.

Completato il processo di costruzione del gassificatore fatto in casa, è necessario verificarne il funzionamento.

Opzione #2: Gasogeno da fusti da duecento litri

Per il gassificatore fatto in casa con barili sono necessari due contenitori da 200 l. Uno viene inserito nell'altro per due terzi.

Lo spazio creato in basso verrà utilizzato come camera di combustione, mentre la parte superiore sarà perfetta per un bunker per legna o pellet.

All'interno del corpo costituito da un barile avverrà la combustione lenta con generazione di gas, mentre all'esterno, nel cilindro ricavato da un vecchio estintore nel filtro di pulizia, verrà depurato dalle impurità non combustibili.

Lateralmente, all'altezza della sezione di pirolisi, si salda un tubo di sezione 50 mm per l'immissione dell'aria, e vicino al coperchio un raccordo di scarico del gas. Nel fondo del barile interno si taglia un'apertura per l'ingresso del combustibile nella camera di combustione, e sul fondo di quello esterno si applica uno sportello per il tiraggio.

Resta solo da realizzare i filtri di pulizia della miscela gassosa prima di inviarla alla caldaia per acqua calda. A tale scopo serviranno estintori usati o tratti di tubo di dimensioni simili.

Le si chiudono ermeticamente dall'alto, mentre dal basso si salda un attacco conico, all'estremità del quale è presente un raccordo per la rimozione della cenere. Successivamente si taglia lateralmente un raccordo per l'invio della miscela gassosa alla pulizia, e sul coperchio uno scarico per il gas già filtrato.

La purificazione primaria del gas dalle particelle di fuliggine e cenere avviene grazie alle forze centrifughe nel filtro esterno per la pulizia grossolana (+)

Successivamente, per abbassare la temperatura del gas combustibile, si realizza un radiatore di raffreddamento composto da diversi tubi di diametro 10 cm. Tra di loro vengono collegati con piccoli raccordi.

Per la purificazione finale del gas si installa un altro filtro con argilla espansa, piccole rondelle di metallo o segatura all'interno. L'uso di quest'ultimo materiale è consentito solo a condizione che il gas in entrata si sia già raffreddato, altrimenti si rischia un incendio.

Da una bombola del gas si può realizzare “una stufa a legna”. L'istruzione per creare una stufa primitiva è riportata in questo articolo.

Opzione #3: Modello artigianale per motori a combustione interna

Per un'auto o una moto, il generatore di gas fai da te si realizza secondo uno schema analogo. Solo che qui si dovranno ridurre le dimensioni dell'impianto al minimo. Trasportare con sé un apparecchio pesante è dispendioso e non è molto estetico.

Per facilitare il lavoro, per la versione automobilistica del generatore è meglio prendere bombole di gas domestico. L'importante – prima di saldare, assicurarsi che non vi sia più alcuna traccia di propano nel contenitore, altrimenti potrebbe verificarsi una piccola esplosione. Per fare ciò è necessario svitare la valvola della bombola e riempire il contenitore completamente d'acqua.

Per raffreddare la miscela combustibile all'uscita dell'impianto si può adattare un normale radiatore di riscaldamento

Inizialmente, un gasogeno per auto produce gas troppo caldi. È obbligatorio raffreddarli. Altrimenti, a contatto con le parti incandescenti del motore, potrebbero incendiarsi spontaneamente. Inoltre, il combustibile gassoso riscaldato ha una bassa densità, per cui accenderlo nei cilindri sarà semplicemente problematico.

Un gasogeno fatto in casa per auto può essere montato nel bagagliaio o su un rimorchio.

Il secondo metodo è preferibile grazie a:

• semplicità di riparazione;
• possibilità di lasciare il gruppo generatore di gas in garage;
• disponibilità di spazio libero nel bagagliaio;
• possibilità di utilizzare l'impianto per altri scopi oltre all'alimentazione del motore a combustione interna.

Non bisogna temere le buche stradali. Saltellando sulle asperità, il combustibile solido nella camera di combustione verrà scosso, il che favorirà solo un migliore mescolamento e combustione.

Dettagli sul funzionamento e l'utilizzo dei gasogeni

È importante ricordare che il gas prodotto dall'impianto è inodore e velenoso. Se durante la saldatura fai-da-te dei componenti metallici del gasogeno vengono commessi errori, non si potrà evitare un disastro.

Per un afflusso naturale d'aria nella camera di combustione, si possono forare dei fori di 5 mm attorno alla circonferenza del corpo. Tutti i lavori di montaggio e i test di funzionamento devono essere eseguiti in un'officina ben ventilata o all'aperto.

L'accensione di un gasogeno a combustibile solido non è diversa dall'accensione di una stufa a legna. All'interno si mette legna o altro tipo di combustibile, e poi si accende con una scheggia

Dopo l'accensione, si chiude parzialmente la valvola per limitare l'ingresso di ossigeno nella camera di combustione. Affinché il generatore di gas fatto in casa funzioni correttamente, è necessario regolare adeguatamente lo scarico della miscela di gas prodotta e l'apporto di ossigeno.

Prima di iniziare a costruire un gasogeno, è necessario eseguire calcoli ingegneristici, tenendo conto dell'area di combustione, del tipo di combustibile, della potenza di uscita richiesta e del regime di funzionamento previsto.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come utilizzare un gasogeno che processa carbone di legna come fornitore di carburante per un'auto di piccola cilindrata:

Semplice gasogeno da bombole di propano:

Dispositivo di un generatore di gas a legna:

I metodi sopra indicati sono adatti per la realizzazione fai-da-te di un gasogeno efficiente. Ma esistono molti più modelli di questo dispositivo. Alcuni sono più facili da realizzare, altri più difficili.

La cosa principale durante l'assemblaggio è prestare la massima attenzione alla qualità delle saldature, altrimenti potrebbero verificarsi perdite di gas ed esplosioni. Se tutto è fatto correttamente, il gasogeno funzionerà correttamente per 10-15 anni. Poi il metallo del corpo inizierà a bruciarsi e si dovrà rifare tutto.

Ha competenze pratiche di assemblaggio o esperienza nell'uso di un gasogeno fatto in casa? Per favore, condivida le conoscenze acquisite e ponga domande sull'argomento dell'articolo nei commenti qui sotto.