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生物報告筆記:生質能源-木煤氣

作者:路過的天行者│2018-06-16 23:17:29│巴幣:1,018│人氣:1518
大家好,今天我要分享的是我報告的記錄和一些資料
 
事情是這樣的,學校老師在上高二下應用生物時要求學生針對課綱主題找資料上台報告10分鐘。
 
我選的題目是”生質能源”

因為最近在看"老科技的全球史(TheShock of The Old)”一書,我本來想從能源的歷史討論到生質燃料的崛起,但發現如果這麼做,報告時間可能需要30分鐘,根本不夠啊。
一直到上台前三天才決定改成”Wood Gas(木煤氣)”這個主題,也同是在這本書中得知有這項有趣的科技。
因為在前幾週看到就有想要當備用主題,也是自己對其有興趣,而有稍微做了一下功課大概知道那是什麼。
 
我就在上台前一天下午在圖書館把這一報告一口氣做出來
 
會想要發到這裡,是因為當初在找資料的時候發現中文資源對此一主題很少討論,嗑了很多英文網站,所以就想要把我找到的結果Po出來,以利後人使用
 
<本文由一個高二生撰寫 主旨在介紹此主題 若有錯誤處歡迎指教>
<歡迎分享 請勿剽竊>
那麼我們就開始吧


什麼是木煤氣
木煤氣是一種合成氣,類似於水煤氣,成分是一樣的,但製法不同。
其主要成分為一氧化碳(CO)與氫氣(H2)

爐灶
它的其中一種使用方式是做為爐灶(Wood Gas Stove)使用。這是一個簡單的結構,通常是野營使用,但也有地區用此方法發電。
它的原理基本上是透過給氧將未完全燃燒的物質(如CO、木屑等)燃燒完而期望釋放比直接燃燒木材更多的熱量。

(圖片取自網路)
下圖是一個簡單的木氣爐構造:

(圖片取自網路)
我們可以看到,這個爐子分為內管與外管,木材置於下方有洞的內管,內管上方有一排洞,當內管管壁加熱後,可以將夾層內空氣往上帶,然後從上方孔洞灌入,期望將第一次燃燒木材的氣體中剩餘的CO與木屑等仍可燃燒的物質透過加入氧氣藉由下方燃燒的熱迫使其二次燃燒。
一個木氣爐DIY的影片
 
用於內燃機
如果只能拿來燒菜燒水好像有點low,那麼接下來讓我們看看重頭戲:用木頭來開汽車
 
它是利用在低氧環境下燃燒(熱解)木材,產生出來的氣體經過濾、冷卻後輸入引擎以驅動汽車。
它可以在不修改引擎的情況下透過加裝設備、修改管線做到,而且在改裝後仍可以將汽油與木煤氣交替使用。
另外就是在木材燃燒後的爐渣可直接丟入土地而無汙染

(圖片取自網路)
在上圖中我們可以看到這套系統的流程:在左邊的大桶中放置木材,無氧燃燒後裂解釋出各種氣體,經過過濾與冷卻,將餘下的CO與H2送進右上角的燃燒室做為燃料
 
使用狀況
這聽起來好奇幻,那使用的狀況怎麼樣?
1942年時大約有73k輛木煤氣汽車(以下簡稱木汽車)在瑞典,65k輛在法國,10k輛在丹麥和將近8k輛在瑞士。
1944年,芬蘭有43k輛,其中30k輛是公共汽車和卡車,7k輛私人汽車,4k輛拖拉機和600艘船。
在二戰結束前,德國約有500萬輛    (以上資料來自維基百科)
而現代的部分,北韓正在使用,也有一些西方人士想要復活這項科技
 
Fahrschulwanne
雖然聽說在1940年代有些歐洲國家有在使用這項科技,但是網路上資源最多的是對於德國納粹的研究。
我們大家都知道,二戰時德國的油料缺乏,這個情況下,他們不但前線要用油料,訓練學校總不能只教學生騎馬,於是他們找了這個方案。
(圖片取自網路)
在上圖中我們可以看到德軍車輛上裝有各種桶子
據說他們稱這類車輛為” Fahrschulwanne”,直譯為”駕訓浴缸”。
他們主要用在訓練駕駛上。然後有網站表示,有些資料會錯誤的把它們當成發煙機,但其實並不是。
 
北韓
北韓的部分,我們知道他們國內資源匱乏,在”平壤冷麵”這本由一位法國記者參訪北韓所寫的書中不只一次的提到他們看到當地冒著濃濃煙霧的車輛,也有數則照片、影片在網路上釋出。
(圖片取自網路)
(我也不知道這影片是怎麼流出來的

歐洲
只有貧窮的地方才在用嗎?其實也不是,在歐洲有些地方,有一些愛好者正在使用這項科技,好像也不只汽車,也有用在農耕機上的。
這是他們實際操作的影片:

優點與缺點
最後來總結一下木氣車輛的優點與缺點。
優點:
  • 對於特定地區取得方便。
    在一些自然資源豐富的地區,使用木頭做為燃料或許比汽油更為方便。
  • 燃料可再生。
  • 改裝方便。
    只需加裝設備與修改線路。
缺點:
  • 燃料再生速度慢。
    如果是木頭的話據說也可以使用落葉但效率與廢氣會不會影響就不知道了。
  • 啟動時需預備時間。
    查到的資料顯示大約需要數分鐘的預備時間。
  • 排出廢氣不符規定。
    在老科技的全球史一書中提到歐洲有人開著這種車輛上路推廣但被警察攔下取締因為廢棄不符規定。


參考資料:
Wood Powered Tanks? Lost Technology – Youtube
https://www.youtube.com/watch?v=3apnzNVHtLg
Thermochemical Conversion of Biomass to Biofuels via Gasification
https://www.youtube.com/watch?v=kI7s6IRpOHA
Wood gas vehicles: firewood in the fuel tank
http://www.lowtechmagazine.com/2010/01/wood-gas-cars.html


另外,對於木頭燃燒後的產物,我有查到林業試驗所的文章"木材燃燒面面觀"中有提到,但我對我的化學沒有把握,就不在此多說了。

最後,謝謝大家的閱讀,如有錯誤也請不吝指出。
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留言共 1 篇留言

騰龍
生質能源再生慢,但比起石油(無法再生)環保一點
我最近在關注綠能這塊,燃煤發動機是很有趣,不過它最後無法普及也是因地制宜吧
煙啊,發動慢啊,劇烈天氣時能不能順利發動也是個問題..如果以後要深入研究的話,也許可以從這幾點改良著手吧

06-17 19:52

路過的天行者
如果用落葉當燃料就還好,但如果一直用木材的話恐怕也是會造成另一種威脅(水土保持、砍伐樹林造成碳回收速度不夠等)
廢氣部分...應該是有辦法過濾或淨化的,但過濾系統的成本就不知道了
另外還有效率問題,好像那一大桶也只能用1-2小時...

我覺得在自然資源豐富的地方是很有用的,就是"加油站要10公里,但是我家倉庫常備一卡車木柴"那種06-17 23:43
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