Un generador de gas de madera es una unidad de gasificación que convierte la madera o el carbón vegetal en gas de madera , un gas productor compuesto de nitrógeno atmosférico , monóxido de carbono , hidrógeno , trazas de metano y otros gases que, después de enfriar y filtrar, pueden utilizarse para alimentar un motor de combustión interna o para otros fines. Históricamente, los generadores de gas de madera solían montarse en vehículos , pero los estudios y desarrollos actuales se concentran principalmente en plantas estacionarias.
La gasificación fue una tecnología importante y común durante el siglo XIX y principios del XX. El gas urbano producido a partir de carbón se utilizó ampliamente, principalmente para iluminación. Cuando los motores de combustión interna estacionarios basados en el ciclo Otto estuvieron disponibles en la década de 1870, comenzaron a desplazar a las máquinas de vapor como motores primarios en muchas obras que requerían energía motriz estacionaria. La adopción se aceleró después de que expiró la patente del motor Otto en 1886. El potencial y la aplicabilidad práctica de la gasificación a los motores de combustión interna se entendieron bien desde los primeros días de su desarrollo.
En 1873, Thaddeus SC Lowe desarrolló y patentó el proceso de gas agua mediante el cual se podían generar grandes cantidades de gas hidrógeno para uso residencial y comercial en calefacción e iluminación. A diferencia del gas de hulla común o gas de coque que se utilizaba en el servicio municipal, este gas proporcionaba un combustible de calefacción más eficiente.
A finales del siglo XIX, los motores de combustión interna eran comúnmente alimentados con gas ciudad, y durante principios del siglo XX, muchos motores estacionarios pasaron a utilizar gas productor creado a partir de coque , que era sustancialmente más barato que el gas ciudad, que se basaba en la destilación (pirólisis) de más Carbón caro.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la gasolina estaba racionada y escaseaba. Debido a la falta de gasolina procedente del petróleo, las personas mayores recordaron cómo se construyen gasificadores para madera y carbón, y cómo convertir motores de combustión interna para que funcionen con combustible gaseoso, y los generadores de gas de madera estaban en producción activa. En Gran Bretaña, Francia, Estados Unidos y Alemania se construyeron o improvisaron grandes cantidades de generadores de este tipo para convertir la madera y el carbón en combustible para vehículos. Antes y después de la guerra se producían generadores comerciales para su uso en circunstancias especiales o en economías en dificultades . Algunos generadores de gas de madera de la época de la Segunda Guerra Mundial eran del tipo de tiro descendente "Imbert", diseñados alrededor de 1920 por el inventor francés Georges Imbert .
Alemania produjo unidades Gazogene para vehículos, incluidos automóviles, camiones, tractores de artillería e incluso tanques, para preservar los limitados suministros de combustible. [1] Incluso en países no combatientes, como Suecia , Brasil o España , el gasógeno era popular, ya que el petróleo se volvió difícil de obtener. En Brasil, un corredor llamado Chico Landi ganó en el circuito Interlagos de São Paulo en 1944, conduciendo un Alfa Romeo propulsado por gasolina y madera. [2]
La producción de gas urbano a base de carbón fue generalmente desplazada por el gas a base de petróleo y el gas natural. Sin embargo, Gran Bretaña continuó utilizando gas urbano a base de carbón hasta los descubrimientos de gas natural en el Mar del Norte en las décadas de 1960 y 1970.
Cuando los precios del petróleo subieron, se renovó el interés por los generadores de gas de madera. La Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) de Estados Unidos publicó un libro en marzo de 1989 que describe cómo construir un generador de gas en caso de emergencia cuando no había petróleo disponible. [3] Describió un diseño llamado "gasificador de corriente descendente estratificado" que resuelve varios inconvenientes de tipos anteriores.
La Unión Europea patrocinó un proyecto de gas de madera en Güssing , Austria, a partir de 2005. Este proyecto era una central eléctrica con un generador de gas de madera y un motor de gas para convertir el gas de madera en energía eléctrica de 2 MW y calor de 4,5 MW. También había un dispositivo experimental para utilizar el proceso de Fischer-Tropsch para convertir el gas de madera en un combustible similar al diésel . En octubre de 2005, era posible convertir 5 kg de madera en 1 litro de combustible.
También se sabe que la República Popular Democrática de Corea (Corea del Norte) tiene camiones que funcionan con generadores de gas de madera. Los camiones son comunes fuera de Pyongyang y se encuentran en aldeas rurales y ciudades más pequeñas. Estos camiones se utilizan debido a las sanciones impuestas a Corea del Norte con respecto a las importaciones de petróleo y gas. [4] [5] [6] [7]
Existe una rica literatura sobre plantas de gas, gas urbano, generación de gas, gas de madera y gas de producción, que ahora es de dominio público debido a su antigüedad. [8]
Los generadores de gas de madera más exitosos que se utilizan en Europa y Estados Unidos son alguna variación del diseño anterior de Imbert. Los generadores de gas de madera suelen utilizar madera; sin embargo, el carbón vegetal también se puede utilizar como combustible. Es más denso y produce un gas más limpio sin los volátiles alquitranados ni el contenido excesivo de agua de la madera.
El generador de gas de madera de FEMA es (según la definición del manual de FEMA) un gasificador de emergencia. Está diseñado para ser ensamblado rápidamente en una verdadera crisis de combustible. Este diseño simplificado tiene distintos beneficios sobre las unidades europeas anteriores, como un reabastecimiento de combustible y una construcción más fáciles, pero es menos popular que el diseño anterior de Imbert debido a nuevos problemas importantes, que incluyen la falta de una zona de oxidación fija y permite que la zona de oxidación se deslice hasta un área más grande, provocando una caída de temperatura; una temperatura de funcionamiento más baja conduce a la producción de alquitrán y carece de una verdadera zona de reducción, lo que aumenta aún más la propensión de este diseño a producir alquitrán. El alquitrán en la corriente de gas de madera se considera un gas sucio y el alquitrán se pega al motor rápidamente, lo que posiblemente provoca que válvulas y anillos se atasquen.
Un nuevo diseño conocido como gasificador Keith mejora la unidad FEMA, incorpora una amplia recuperación de calor y elimina el problema del alquitrán. Las pruebas realizadas en la Universidad de Auburn han demostrado que es un 37% más eficiente que el funcionamiento con gasolina. [9] Este sistema estableció el récord mundial de velocidad para vehículos propulsados por biomasa [10] y ha realizado varios recorridos a campo traviesa. [11] [12]
Las Naciones Unidas produjeron el documento FOA 72 [13] con detalles sobre el diseño y la construcción de su generador de gas de madera, al igual que el documento técnico 296 del Banco Mundial. [14]
Los generadores de gas de madera tienen una serie de ventajas sobre el uso de combustibles derivados del petróleo :
Las desventajas de los generadores de gas de madera son:
Cuando no se diseña y utiliza con cuidado, existe un potencial considerable de lesiones o muerte debido al gas de madera que contiene un gran porcentaje de gas venenoso de monóxido de carbono (CO). Los gasificadores de madera de diseño probado y construcción minuciosamente probada se consideran seguros para su uso en exteriores o en un espacio parcialmente cerrado, por ejemplo, bajo un refugio abierto al aire por dos lados; También se pueden considerar relativamente seguros para su uso en un área interior extremadamente bien ventilada (por ejemplo, presión negativa ) no conectada a ningún área interior utilizada para dormir, equipada con carbón redundante (más de 1), completamente independiente, alimentado por baterías y probado periódicamente. -detectores de gas monóxido . Sin embargo, la prudencia debe dictar que cualquier tipo de diseño de gasificador de madera experimental o nueva construcción se pruebe minuciosamente al aire libre, y sólo al aire libre, con un "compañero" en todo momento y con vigilancia constante para detectar cualquier signo de dolor de cabeza, somnolencia o náuseas, como Estos son los primeros síntomas de intoxicación por monóxido de carbono.
Además, se deben evitar mezclas de cantidades excesivas de aire y gas, ya que esto podría provocar una deflagración (explosión) del gas en cuestión si hay una fuente de combustión presente. No se debe intentar el almacenamiento a largo plazo de gas de madera, excepto mediante el uso de un aparato de desplazamiento de agua tipo gasómetro , debido a los elementos volátiles presentes en el gas que, si se permite que precipiten excesivamente, se condensarán en el recipiente de almacenamiento. Bajo ninguna circunstancia se debe comprimir el gas de madera a más de 1 bar (15 psi) por encima de la temperatura ambiente, ya que esto puede inducir la condensación de volátiles, además de provocar lesiones graves o la muerte debido al monóxido de carbono o deflagración si el el recipiente tiene fugas o falla. [ cita necesaria ]
En 2008, se mostró un ejemplo de diseño y construcción de un camión con generador de gas de madera en funcionamiento en Planet Mechanics del National Geographic Channel en el octavo episodio, "Tree Powered Car". [15] [16]
En 2009, otro ejemplo de diseño y construcción de un motor generador de gas de madera en funcionamiento se presentó en la serie de televisión The Colony en el segundo episodio de la primera temporada "Power Struggle". También se utiliza en el décimo episodio "Exodus" para impulsar un vehículo de escape.
Un artículo de Mother Earth News de 2010 analizaba y mostraba imágenes de un motor propulsado por gas de madera instalado en una camioneta. [17] Como parte de la serie científica de la BBC "Bang Goes The Theory", un Volkswagen Scirocco fue convertido a un diseño de Martin Bacon para funcionar con posos de café usados , y después de su construcción en 2010 fue conducido únicamente con café desde Londres a Manchester. exitosamente. Parte del equipo ahora está trabajando en un diseño más avanzado que se inclina hacia la velocidad máxima en lugar del alcance.
El 14 de septiembre de 2011, en las Salinas de Bonneville, un camión modificado con un motor propulsado por gas de madera estableció un nuevo récord mundial de velocidad para vehículos propulsados por gas de madera con una velocidad de 120 km/h. [18]
En el popular programa de radio estadounidense Car Talk , una persona que llamó en el episodio 1201 (que se emitió el 7 de enero de 2012 y posteriormente se denominó "20 millas por astilla de madera"), describió un vehículo que generaba gas de madera en el que viajaba cuando era niño durante la Guerra Mundial. II en Alemania. Los anfitriones no estaban familiarizados con la tecnología, probablemente porque nunca fue adoptada ampliamente en los EE. UU.
El 12 de marzo de 2012, en un episodio de la temporada 2 de Doomsday Preppers , el preparador Scott Hunt muestra un generador de gas de madera haciendo funcionar una camioneta Ford y un generador eléctrico doméstico en su propiedad boscosa de varios acres en Carolina del Sur.
La comedia de situación de la televisión serbia "Truckdrivers 2" ("Kamiondzije II") de 1983. Habla, como parte de la trama, sobre un generador de gas fijado al chasis de un camión.
En abril de 2012 apareció un artículo en Mother Earth News en el que se presentaba el gasificador Keith, se mostraban fotografías y se hablaba con el inventor Wayne Keith. [19]
En el documental de la BBC Wartime Farm , episodio 5 (transmitido en octubre de 2012), construyeron una ambulancia propulsada por gas de carbón según las especificaciones de un vehículo propulsado por gas de 1943. [20]
En la temporada 3 de Mountain Men en History Channel, se muestra a Eustice Conway operando una camioneta Toyota gasificada con madera para transportar mercancías.
El primer ministro finlandés Juha Sipilä también ha recibido cierta atención de los medios por el coche propulsado por madera y gas que construyó como hobby antes de su carrera política. [21] El "El Kamina", modelo Chevrolet El Camino del año 1987 , es el automóvil propulsado por gasolina y madera más rápido, 140 km/h, 87 mph. [22]
Sólo hay unas pocas empresas que producen comercialmente sistemas de gasificación de madera. Puede encontrar una lista a continuación. Dado que los sistemas de gas de madera tienden a ser bastante grandes, la mayoría se centran en aplicaciones estacionarias (producción de electricidad). Sin embargo, algunos pueden ser adecuados para integrarse en vehículos. [23] [24]
