Home
Houtvergassing
Het project
Zelfbouw
- Disclaimer
- Inleiding
- Autohout
- Voorbereiding
- Calculaties
- Tips en trucs

Links
Contact

Zelfbouw van een houtvergasser voor mobiele toepassingen

Disclaimer

De informatie op deze website is met de grootst mogelijke zorgvuldigheid samengesteld. De schrijver wijst aansprakelijkheid voor eventuele onvolkomenheden, onjuistheden en gevolgen af. Bovendien kan hij niet aansprakelijk gesteld worden voor schade, verlies, letsel of dood, veroorzaakt door zelfbouwers of producenten, die gebruik gemaakt hebben van informatie van deze website.


Inleiding

Of beter: ontmoediging. Ik heb het al eerder geschreven: een fatsoenlijke houtgasgenerator ontwerpen en samenstellen is meer werk dan het bouwen van een huis. Misschien niet in absolute zin, maar de benodigde materialen zijn niet even bij de bouwmarkt te verkrijgen. Veel delen zal men zelf aan moeten maken of uitbesteden aan een machinefabriek. Dit vergt de nodige vaardigheden, maar tevens een goed gevulde portemonnee.
Daarbij komt dat bouwen zonder gedegen voorbereiding, in de vorm van het bestuderen van veelal Engelstalige vakliteratuur, meestal gedoemd is te mislukken.


De grootste vijand van een houtgasser zijn luchtlekken. Dus netjes werken is een vereiste. Samengevat heeft u nodig: veel geduld en tijd (honderden uren), enig wiskundig inzicht, de vaardigheid om met metaal en voertuigen te werken, kennis van de Engelse taal en geld. Denk daarbij niet aan honderden, maar aan duizenden euro’s. Bedenk ook dat de vergasser zelf in slechts 10 % van de totale tijd te bouwen is. Het is het geheel, dat de nek breekt. Geduld en doorzettingsvermogen zijn de belangrijkste kwaliteiten van een houtgasser.

Natuurlijk is het mogelijk een Stratified te bouwen of een Imbert van oliedrums en een autovelg. Maar de levensduur van de unit zal beperkt zijn tot enkele honderden kilometers. De levensduur van de motor idem. En de frustratie groter dan de geïnvesteerde tijd. Niet doen dus. Ik heb expres de FEMA plannen van een stratified niet opgenomen in de link sectie. Oliedrums zijn voor olieopslag en velgen om mee te rijden.

Het is zeer eenvoudig om houtgas te maken. Het is ontzettend moeilijk om schoon houtgas te maken.

Goed, u heeft zich niet laten ontmoedigen. Een mooie installatie gebouwd. Hooggespannen verwachtingen. Houd er rekening mee dat een houtgas aangedreven auto niet de keien uit de straat trekt. Menig 2 CV lelijke eend geeft u het nakijken. Houtvergassing is grillig: de ene keer functioneert alles beter dan de andere keer, zonder dat er een verklaring voor te geven is. Stadsverkeer en file rijden kunnen leiden tot genante situaties. Zorg altijd dat binnen seconden, vanuit de bestuurdersstoel omgeschakeld kan worden naar benzinebedrijf.

Nog steeds vol goede moed? Lees dan verder.


Autohout

Het lijkt onbelangrijk, maar een geregelde aanvoer van hout is ook een vereiste. Het is verleidelijk om het geheel handmatig aan te maken, maar de volumes die erdoor gaan zullen u geen tijd meer laten om nog te gaan werken. Dus: of laten leveren ( http://www.devobo.nl ) of zelf machinaal aanmaken 
( http://www.ekoautoilijat.fi/tekstit/kuvatekstit/Pilketehdas1.htm ).

Laat u niet verleiden door houtsnippers, afkomstig van snoeihout. Hoewel er een enkele succesvolle vergasser op snippers rondrijdt, blijft het een zorgenkindje. Zo moeten de fijne deeltjes er uitgezeefd worden. Verder laat de compacte massa zich moeilijk drogen.

Haardblokken zijn te groot. Bij autohout moet u denken aan de grootte van een lucifersdoosje tot pakje sigaretten. Houtsoort maakt niet veel uit, maar beuken heeft meer energie-inhoud dan dennen, zodat de actieradius groter is. De hars is geen probleem voor een goed gedimensioneerde vergasser.

Het hout dat ik gebruik is aangemaakt door een Laimet hakselaar. Deze snijdt het hout in uniforme stukjes, zonder rafelige randen en fijne delen. 

Zelf aanmaken kan op de bovenstaande Finse manier. Met een grote wipzaag is het ook mogelijk plakken hout te zagen, die daarna met een handbijltje snel in stukken gehakt kunnen worden. Arbeidsintensief, maar de hoogste energie dichtheid. Droog opslaan in een luchtig hok of in kratten. Het best direct in luchtende zakken.

Als de generator voorzien is van een zogenaamde monorator, dat kan relatief nat hout vergast worden. De monorator condenseert het vocht uit het hout en voert het af naar een opslagtank.

Groen hout kan niet vergast worden, daar de nog levende celstructuur het eigen water slecht afgeeft. Hout dat droog is geweest, maar nat is van een buitje, kan wel in een monorator.

Hout meevoeren in de auto is het gemakkelijkst in zakken. Papieren zakken gaan niet zo lang mee, maar ademen. Plastic is een alternatief, maar lucht het hout niet. Jute ademt ook slecht en netzakken zijn lastig te vullen en lossen en je wilt ze niet op de achterbank hebben.


Voorbereiding

Studie. Met name zelfstudie, want een opleiding is er niet. Er zijn Engelstalige forums, maar het is moeilijk om gerichte informatie te vinden. Bovendien maakt het grote aantal knoeiers het overzicht gering en is de desinformatie groot. Er zijn een aantal boeken te downloaden van het internet. Deze zijn een uitstekende basis om kennis op te doen. Even doorlezen is er niet bij. Ik heb ze vijfmaal bestudeerd voordat de puzzeltjes samenvielen. Ze staan bovenaan in de link sectie.

Welk type vergasser wilt u bouwen? Zo simpel mogelijk, zonder uitgebreide voorverwarming van primaire lucht, met eenvoudige gaswassing en met behulp van bestaande delen? Kan. Verwacht geen hoge snelheid of lange levensduur, maar het kan. Of meteen een “state of the art” RVS vergasser? Kan ook, maar bedenk wel of u op alle eerdergenoemde kwaliteiten een volmondig “ja” kunt zeggen.

Als u zich volgezogen heeft met kennis en weet wat het doel wordt, dan dient u zich eerst een voertuig aan te schaffen. Een sterke auto, die het gewicht kan dragen. Voldoende ruimte onder de motorkap voor toebehoren. Een mechanisch verstelbare ontsteking, tenzij u het motormanagement kunt hacken en de software opnieuw kunt schrijven. Een motor met veel inhoud, laag toerental en voldoende reserve om met 60% van het vermogen bij 3000 o/min (!) nog uit de voeten te kunnen.  
Kleine auto’s met kleine motoren vallen af. De complete vergasserunit voor een 1200 cc viercilinder is niet vijfmaal zo klein als die voor een 5,7 liter V-8. Eerder half zo klein. Dat kan dat autootje niet dragen. Bovendien had de kleine motor het grootste deel van het vermogen al nodig om mee te kunnen in het verkeer.

Turbomotoren vallen af. Het klinkt verleidelijk om een turbo te gebruiken. De turbo is echter tussen de gas/luchtmixer en het spruitstuk geplaatst om mengsel te verpompen. Bij het gas loslaten treedt een sterk vacuüm op in de turbo. De keerringen van de turbo kunnen hier niet tegen. Een motor met een compressor of supercharger kan prima. Levert bijna geen vermogen in; uiteraard wel toeren.

De moderne voertuigen voldoen vaak slechts gedeeltelijk aan de eisen. Auto’s uit de jaren ’70 en ’80 zijn meer geschikt. Ideaal is een Amerikaanse pick-up. Een grote Europese middenklasser kan ook. Een aanhangertje verbetert de gewichtsverdeling, maar is lastiger rijden. Keuzes, keuzes…….

Wellicht werkt u bij of heeft u toegang tot een machinefabriek. Dat is de ideale plek om te starten. Een eigen werkplaats is altijd nodig. Draaibank, kolomboor, zaag/slijpmateriaal en een lasapparaat is het minimum.


Calculaties

Dit is een uitermate taaie en soms raadselachtige paragraaf. Maar tevens de basis van een Imbert houtgasgenerator. Belangrijk dus. Ik geef geen verklaring hoe de formules tot stand gekomen zijn. Daarvoor kunt u het best de literatuur bestuderen. Dit is slechts een samenvatting.

We beginnen met de allerbelangrijkste formule, die desondanks moeilijk in de literatuur te vinden is: de berekening van de hoeveelheid benodigd gas. De afmetingen van alle belangrijke componenten van de gehele unit zijn hierop gebaseerd. Dit is hem:

G = V x n x 0,5 x 0,48 x 0,72  [l/s]
                       60

G is de hoeveelheid gevraagd koud gas per seconde
V is de motorinhoud in liters
n is het toerental per minuut
0,5 is de viertaktfactor
0,48 is de mengverhouding van gas in verhouding met het gasluchtmengsel (1 : 1,1)
0,72 is de vullingsgraad  van de motor (aanname)
60 voor de omzetting naar seconden

Voorbeeld G = 2,32 x 2750 x 0,5 x 0,48 x 0,72 = 18,4 [liter koud gas per seconde]
                                         60

Die hoeveelheid zuigt de motor per seconde uit de generator. Dit zijn de getallen die ik gebruikt heb voor m’n Volvo. 2320cc en 2750 o/min. Iets onder het maximum van 3000. Het is beter de generator te krap dan te royaal te bemeten. Een generator die meestal onder z’n nominale vermogen draait, kan teer produceren. Zeker in stadsverkeer en tijdens filerijden.

De volgende berekening is de vaststelling van de diameter van de restrictie. We gaan daarbij uit van een imaginaire gassnelheid door de restrictie van 2,5 [m/s]. Ik voorzie nu glazige blikken, maar deze waarde komt u ook in de literatuur tegen, studeren dus!

d = vierkantswortel uit (4/pi x G/Vi)

d is de restrictiediameter
pi is 3,142
G is hoeveelheid koud gas per seconde
Vi is de imaginaire gassnelheid; 2,5 [m/s] = 25 [dm/s] voor een Imbert

Voorbeeld d = vierkantswortel uit ((4/3,142) x (18,4/25)) = 0,97 [dm] = 97 [mm]

Deze belangrijke maat, die van de restrictie, bepaalt de overige maten van het inwendige van de generator. Deze maten zijn te berekenen, maar dat voert hier te ver. Hangt namelijk geheel af van het soort Imbert dat u wilt bouwen. Ik verwijs daarom naar de tabellen in de literatuur. Met de restrictiediameter bij de hand zijn de overige maten af te lezen of af te schalen.
Voor een eenvoudige Imbert met V-hearth is een tabel in het “Handbook of biomass downdraft gasifier systems” te vinden. Uitgebreidere tabellen voor vergassers met primaire luchtvoorverwarming staan in FAO 72. En zoals de oplettende student vaststelt, is de literatuur niet altijd eenduidig. Dat is geen ramp, zeker niet als u zorgt dat de nozzles en restricties uitwisselbaar zijn. Nozzles in lengte verstelbaar en restrictie middels vulringen in hoogte verstelbaar.

Buisdiameters zijn afhankelijk van de gashoeveelheid, maar ook van de temperatuur. Bovendien willen we op de meeste plaatsen een laminaire stroming (<5 m/s), maar op enkele plaatsen een turbulente stroming (>6 m/s). Een wilde turbulente stroming verhoogt helaas het vacuüm in het systeem, verlaagt de vullingsgraad en daarmee het vermogen.

Om de buisdiameter vast te stellen, rekenen we eerst de gasflow in liters per seconde uit. “Die hadden we toch al?!”, zult u opmerken. Inderdaad, de hoeveelheid koud gas. Maar aangezien het gas warm is, zet het uit en neemt de flow toe. We herrekenen deze flow met behulp van omrekening in Kelvin.  0 graden Celsius is 273 Kelvin. 350 graden Celsius is 273 + 350 = 623 Kelvin. 18,4 [l/s] bij 350 graden wordt:

(623/273) x 18,4 = 42,0 [l/s]

Kijk, dat vraagt toch om een dikkere buis! Die 350 graden is de temperatuur van het gas dat uit de generator van de Volvo komt. Omdat het gas inwendig veel warmte afgegeven heeft aan de primaire lucht door effectieve, dubbele warmtewisselaars, is deze temperatuur vrij laag. Zonder warmtewisseling zou de temperatuur 600 à 700 graden bedragen. Goed opletten dus, welke soort Imbert u gaat gebruiken.

We willen in deze buis na de generator een turbulente stroming hebben, zodat zich geen stof afzet aan de wanden. Neem 10 [m/s] =100 [dm/s]

Doorsnede pijp D = gasflow/gassnelheid = 42,0/100 = 0,42 [dm2] =  4200 [mm2]

Diameter pijp d = vierkantswortel uit((4 x 4200)/pi) = 73 [mm]

76,1 x 1,5 [mm] is een bestaande maat buis en past prima.

Na de filtering willen we laminaire stroming door de buizen, want dat scheelt erg veel weerstand ten opzichte van turbulente stroming. Reken dus met maximaal 5 [m/s]. In de praktijk neem je overal dezelfde buis voor; in mijn geval dus 76,1 x 1,5 mm. Dat kan, omdat stroomafwaarts het gas in temperatuur afneemt, “krimpt” en daardoor vanzelf een lagere snelheid krijgt. Maar beter te royaal bemeten, dan te krap.

In het “Handbook of biomass downdraft gasifier systems” is een hoofdstuk gewijd aan de cycloon. Ook de site van Bill Pentz is zeer leerzaam. Houd er rekening mee dat een slanke cycloon ook een groot deel van het fijne stof verwijdert. Een te royaal bemeten cycloon heeft misschien minder weerstand, maar verwijdert alleen de grovere delen. Neem een intredesnelheid in de cycloon van 25 tot 30 meter per seconde, rekening houdend met de temperatuur van het gas. Berekening van de intrede doorsnede is hetzelfde als voorheen bij de buisdiameters. De overige maten berekenen of afschalen met behulp van de literatuur.

Voor het glasfiber filteroppervlak is een richtlijn:

Af = 1,5 x V [m2]

Af is filterdoekoppervlak in [m2]
V motorinhoud in [liter]

Voor de Volvo:
Af = 1,5 x 2,32 = 3,5 [m2]

Ik moet toegeven dat het iets minder is geworden: 2,8 [m2].

Ook voor het totale koeloppervlak is een richtlijn. Met totaal koeloppervlak bedoel ik alle oppervlakken die met de buitenlucht in contact staan, dus ook de buizen. De filterton is geïsoleerd, dus die telt niet mee. Uiteraard wel de koeler zelf. De richtlijn is:

Ak = V x n x 1,25 [m2]

Ak is koeleroppervlak in [m2]
V is motorinhoud in [liters]
n is toerental in [duizenden o/min]

Voor de Volvo:
Ak = 2,32 x 2,75 x 1,25 = 8,0 [m2]

In de praktijk lastig te verwezenlijken. Ik heb daarom gekozen voor een cycloon, een apparaat dat niet alleen filtert, maar door de zeer hoge gassnelheden èn de daar heersende hoge gastemperaturen buitengewoon goed koelt met een relatief gering oppervlak.
Daarbij is de gasbuis, komend uit de filterton, geribd, zodat deze de gassen van circa 100 graden C over een lengte van 70 cm terugbrengt naar 40 graden C. Onder het dauwpunt. Het water condenseert al in de buis ter hoogte van de kofferruimte. Bijkomend voordeel is dat eventuele mineraalafzettingen nu mee gespoeld worden naar de koeler.

De koeler zelf kan het best gemaakt uit dunwandige buis met een diameter van 15 tot 25 mm. Gas gaat altijd omhoog door de koeler. Of omhoog door tweederde van het aantal buizen en omlaag door een derde van het aantal buizen. Omhoog vanwege het eerder genoemde spoeleffect van condens. De condens kan bijvoorbeeld pas halverwege de buizen ontstaan. Naar beneden stromend, reinigt het de buizen, ook de droge onderkant. De reden van tweederde omhoog en een derde omlaag heeft te maken met het warmere gas dat omhoog gaat (meer volume) ten opzichte van al kouder gas dat omlaag gaat. Een licht turbulente stroming garandeert de beste warmte-uitwisseling.


Tips en trucs vanuit de praktijk

Denk eerst goed na over de plaats van de vergasser. Alles achterop de bumper gaat niet in verband met de gewichtsverdeling. De koeler kan het best naar voor gebracht, want dan kan de leiding tussen filter en koeler al dienen als voorkoeling. Tel voor een generator al gauw 60-100 kg. Leeg. Filterton weegt zomaar 50 kg mits voldoende groot en geïsoleerd. Frame: 20-30 kg. Let bij aankoop van de auto ook op bevestigingspunten.
Plaatsing in de kofferbak kan alleen bij een Amerikaan. De toegankelijkheid aan de onderkant moet er zijn. Let op ventilatie! Zorg dat er geen gassen door ventilatieopeningen zowel aan de voorzijde als de achterzijde van de auto naar binnen kunnen. Koolmonoxide is giftig! Bij plaatsing in de kofferruimte, de rugleuning van de achterbank luchtdicht maken. Een aanhanger vereenvoudigt de constructie, maar heeft z’n nadelen in de stad. Het reduceert bovendien de topsnelheid.

Het laswerk dient netjes en degelijk uitgevoerd te worden. Niet zozeer voor een fraai uiterlijk, maar om lekkages te voorkomen en scheuren door verschillende uitzettingen te verhinderen. Denk altijd na hoe verschillende uitzettingen van mantels op te vangen. 

Lekkages zijn de grootste vijand van een houtgasser. In de generator zelf,  brandt lekkende lucht het gas deels op, met als gevolg arm gas en een oververhitte generator. Daarom altijd een temperatuurmeter op de uitkomende gaspijp. Bij voorkeur afleesbaar vanuit de auto.

Een monorator is te adviseren, omdat het hout nooit helemaal droog is. Zie de link sectie. De buitenmantel wordt blootgesteld aan zuur condens uit het hout. Gebruik corrosiebestendig materiaal.

Het rooster moet van buitenaf te schudden zijn, liefst vanaf de bestuurdersstoel. Een vacuüm meter op de uitgaande gaspijp om te weten wanneer geschud moet worden. Verder een vacuüm meter over de filterton en een over de final filter. Af te lezen vanaf het dashboard.

Flenzen afdichten met hoge temperatuur siliconen kit. Deksels met siliconen bakmatjes. Draaiende delen met vetkoord. Duct tape mag als noodoplossing in de auto liggen. Maar nooit als eindoplossing dienen. Start meteen goed. Beginnen met knoeien met het idee het later netjes te maken, wordt in de praktijk niets.

Er zijn vele manieren van filteren. De enige beste is de meest omvangrijke: cycloon en glasfiber doekenfilter. Zonder  cycloon kan het ook, bv als de cycloon het gas teveel koelt. Deze manier van droog filteren kan alleen als teervrij gas geproduceerd is. Anders slaat het filter vet en verstopt. Altijd een keerblik in de filterton waar het gas tegenaan botst. Een meegevoerd gloeiend kooldeeltje brandt zo geen gat in het doek. Bent u niet overtuigd van de gaskwaliteit, dan nat filteren. Zie literatuur.

De ventilator kan verschillende plaatsen hebben. Kiest u voor een zuigende, dan zo dicht mogelijk bij de motor. Nadeel is dat het eerste, koude, natte gas door de filtertrein gezogen wordt. Een glasfiber filter en zuigende fan gaan niet samen. Daarom is een duwende ventilator beter, temeer ook omdat deze niet vervuilt. Als type komen alleen schottenpompen en smalle centrifugaal ventilatoren (stofzuiger) in aanmerking. Brede centrifugaal ventilatoren, zoals in kachelmotoren bouwen te weinig druk of vacuüm op. Als zuigende ventilator nooit iets gebruiken waarbij gas door de elektromotor stoomt. U kunt zich voorstellen wat een klein luchtlek dan kan aanrichten…
Zelf gebruik ik een jaren ’70 stofzuiger die ook kan blazen. Wel heeft het ding een 4000 Watt omvormer nodig om op te kunnen starten. Maarja, altijd makkelijk, 230 V aan boord… 

Leidingen zoveel mogelijk vast en beter een te grote diameter dan te klein. Als het kan onder een achteras doorwerken in plaats van er overheen. Anders kan er een zogenaamd waterslot door condens ontstaan voor de bocht omhoog. Bij de motor komt altijd een bocht omhoog. Daar een aftapkraan maken of een afzuiging naar een condens tank.
Leidingen over de zijkant en het dak van de auto zijn lelijk, lastig, scherp en vaak ook moeilijk aan te brengen. Enige voordeel is dat er geen waterslot bij de motor kan ontstaan. 

De koeler is het efficiëntste indien zo ver mogelijk van de generator. Dan kan de hete buis ernaartoe ook efficiënt koelen, ondanks het geringe oppervlak. Ik weet niet of een koeler aan de voorkant van de auto toegestaan is in Nederland. Het beste even contact opnemen met de RDW. Zelf heb ik de koeler geplaatst tussen vooras en bumper, schuin omhoog gericht.

Een herverwarmer na de koeler brengt de relatieve vochtigheid van het gas terug. Als het gas uit de koeler komt, is het 100% nat. Zo willen we het niet door de eindfilter en naar de motor leiden. Dus met behulp van de hete koelvloeistof warmen we het gas een tiental graden op.

De eindfilter is bedoeld om een eventueel defect van de glasfiber filter op te vangen. Gebruik geen papierfilter, want dat absorbeert vocht tijdens stilstand. Een koude start verergert de vochtopname. Het filter smoort. Neem het fiber materiaal van een wasemkap; dat is waterafstotend. Een oliebad luchtfilter kan ook.

Tsja, de gas/lucht mixer. Ook tal van voorbeelden in de literatuur. Zelf heb ik een andere weg bewandeld. Helaas voor u, geef ik daar op dit moment nog geen informatie over prijs. Waar iedere andere houtgasser een hand aan de mengselregelschuif of –knop moet houden, daar heb ik m’n handen vrij. De mixer is automatisch en zelfregelend. Mechanisch.
Voor elektronicanerds is het een uitdaging om het mengsel met behulp van een breedband lambda sonde te gaan regelen.

Voor bouwen in RVS verwijs ik naar het boek van Vesa Mikkonen in de link sectie. Hij heeft er 300 pagina’s aan gewijd. Daar kan ik niets aan toevoegen. Voor iemand die een serieuze vergasser wil bouwen is het de prijs meer dan waard. Het staat vol met tekeningen en zowel praktische als ervaringstips. Een aanwinst, ook al zou men niet in RVS bouwen.

Voor het bouwen van een degelijke, goed werkende vergasser van gebruikte materialen, verwijs ik naar de site van Stig-Erik Werner. Wel de nozzles vervangbaar maken door middel van hol geboorde draadeinden. Zijn tevens verstelbaar. Geboorde RVS moer als slijtvast tipje. Flens tussen silo en generator vergemakkelijkt onderhoud.

Jim Mason heeft een eenvoudige, maar zeer efficiënte vergasser ontwikkeld en bouwt ze in serie. Te koop als bouwpakket of geheel klaar. Tekeningen gratis te downloaden.

naar boven