Современные био-, бензо-, дизель-генераторы и другие полезные конструкции

Современные  

био-, бензо-, дизель-генераторы  
и другие полезные конструкции

Москва, 2011

Кашкаров А. П.

УДК 644.12+683.96+697.35
ББК 31.293.-5+38.762

К31

Кашкаров А. П.

К31
Современные био-, бензо-, дизель-генераторы и другие полезные конструкции. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 136 с.

ISBN 978-5-94074-632-4

Книга о разных типах генераторов, преобразующих горю
чее топливо в тепло или электрический ток. Если тепловыми 
генераторами, функционирующими от продуктов сгорания 
дров или газа пропана, заменяющего бензин в автомобильных 
(и не только) двигателях внутреннего сгорания, в 11-м году 
XXI века никого не удивишь, то биогаз весьма перспективен 
именно потому, что его можно добывать везде, в том числе из 
естественных отходов жизнедеятельности. В век распространения альтернативных источников энергии эта книга является 
тематическим продолжением книги издательства «Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные устройства».

Для широкого круга читателей.

УДК 644.12+683.96+697.35
ББК 31.293.-5+38.762

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроиз
ведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без 
письменного разрешения владельцев авторских прав.

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, по
скольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство 
не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых 
сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные 
ошибки, связанные с использованием книги.

© Кашкаров А. П., 2011

ISBN 978-5-94074-632-4
© Оформление, ДМК Пресс, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

1

 Биогенераторы .....................................................................................................................5
1.1. Значения и устройства утилизации органических отходов ..........................6
1.2. Биотопливо .....................................................................................................................6

1.2.1. Твердое биотопливо .........................................................................................7
1.2.2. Биоэтанол ............................................................................................................7
1.2.3. Биометанол .........................................................................................................7
1.2.4. Биобутанол .........................................................................................................8
1.2.5. Диметиловый эфир ..........................................................................................8
1.2.6. Биодизель ............................................................................................................8
1.2.7. Получение биотоплива своими руками ....................................................9
1.2.8. Биотопливо из навоза ...................................................................................10

1.3. Биогазовая установка ................................................................................................10
1.4. Биогаз .............................................................................................................................15

1.4.1. Состав и качество биогаза ...........................................................................15
1.4.2. Сырье для получения биогаза ....................................................................16
1.4.3. Расчет полезного биогаза в фермерском хозяйстве ...........................16
1.4.4. Экологический аспект в использовании биогаза ................................17
1.4.5. Производство биогаза ...................................................................................17
1.4.6. Особенности установки по производству биогаза ..............................18
1.4.7. Применение биогаза ......................................................................................19
1.4.8. Развивающиеся страны ................................................................................19
1.4.9. Автомобильный транспорт .........................................................................19
1.4.10. Потенциал использования биогаза в промышленных целях ........20

1.5. Принцип действия преобразователя биотоплива в биогаз ..........................21
1.6. Промышленная биогазовая установка ................................................................22

1.6.1. Производительность .....................................................................................24
1.6.2. Комплектность ................................................................................................24

1.7. Биогазовая установка своими руками ................................................................24

1.7.1. Особенности в сельской местности .........................................................26
1.7.2. Получение биогаза в «домашних» условиях ........................................26
1.7.3. «Домашняя установка» биогазовой конструкции ..............................27

1.8. Газовый генератор ......................................................................................................29

1.8.1. Устройство газогенератора ..........................................................................31
1.8.2. Газовый генератор электричества .............................................................32
1.8.3. Преимущества газовых генераторов ........................................................33
1.8.4. Газогенераторы на древесных отходах ....................................................33
1.8.5. Древесные отходы – экологически чистое топливо ...........................33
1.8.6. Газогенераторные (пиролизные) котлы .................................................35
1.8.7. Пиролиз (сухая перегонка) .........................................................................37

2

 Бензо- и дизель-генераторы ......................................................................................................39
2.1. Портативные электростанции ................................................................................42

2.1.1. Бензиновая электростанция, или бензогенератор ..............................44
2.1.2. Основные достоинства бензиновых электростанций ........................46
2.1.3. Дизельная электростанция, или дизель-генератор ............................46

2.2. Как выбрать генератор (электростанцию).........................................................48

2.2.1. Требуемая мощность электростанции .....................................................49
2.2.2. Профессиональные и бытовые агрегаты ................................................51
2.2.3. Дополнительные особенности ...................................................................59

СОДЕРЖАНИЕ
4

2.2.4. Как выбрать электрогенератор? ................................................................61
2.2.5. Выбор моторного масла для бензогенераторов ...................................64
2.2.6. Рекомендации по техническому обслуживанию двигателя ............66
2.2.7. Выбор дизельного генератора ....................................................................68
2.2.8. Рекомендации по установке дизель-генераторов................................71

3

 Новые практические конструкции и идеи. Практическая электрика ...........74
3.1. Обеспечение бесперебойного электропитания в кризисной ситуации ...75

3.1.1. Защита ИБП .....................................................................................................78
3.1.2. Внутренности ИБП .......................................................................................78
3.1.3. Полезные рекомендации по доработке ИБП ........................................79
3.1.4. Включение и управление ИБП ..................................................................81
3.1.5. Подключение кабелей ИБП .......................................................................81
3.1.6. Расшифровка сигналов индикаторов ИБП ...........................................81
3.1.7. Дополнительные возможности для бесперебойного 
энергообеспечения ....................................................................................................82
3.1.8. Дополнительная подстраховка для связи с внешним миром 
в критических условиях ..........................................................................................83

3.2. Бытовые датчики движения LX-19B и LX-2000 и их доработка ...............85
3.3. Дистанционное управление из радиостанции Си-Би ....................................89

3.3.1. Обоснование разработки .............................................................................92
3.3.2. Простое устройство с пьезоэлектрическим эффектом 
на службе дверной сигнализации ........................................................................94
3.3.3. Принцип работы устройства ......................................................................95
3.3.4. О выборе комплектующих ..........................................................................97
3.3.5. Дополнительные возможности применения ........................................97

3.4. Оригинальный сенсорный цветок ........................................................................98

3.4.1. Принцип работы устройства ....................................................................100
3.4.2. Особенности разработки ............................................................................102

3.5. Вытяжка Bright с новым индикатором загрязненности 
внешнего фильтра ............................................................................................................102

3.5.1. Особенности и параметры кухонной вытяжки Bright ....................103
3.5.2. Индикатор загрязнения фильтров ..........................................................104
3.5.3. Технические характеристики индикатора пыли CG-P1 .................105
3.5.4. Метод установки датчика и индикатора в вытяжку ........................107

3.6. Необычный бесконтактный датчик присутствия .........................................108

3.6.1. Принцип действия электроники .............................................................111
3.6.2. О деталях и настройке ................................................................................111
3.6.3. Варианты практического применения ..................................................112

3.7. Вибросигнализатор из сотового телефона .......................................................113

3.7.1. Особенности установки..............................................................................115
3.7.2. Принцип работы ...........................................................................................117
3.7.3. Практическая польза ...................................................................................117

3.8. Сенсорное устройство сигнализации входной двери ..................................118

3.8.1. Принцип работы ...........................................................................................119
3.8.2. О деталях и монтаже ...................................................................................120
3.8.3. Варианты применения ................................................................................122

2

 Приложение 1 ...................................................................................................................124
Современные сканеры ....................................................................................................124
Принцип работы сканеров различного типа ..........................................................125
Различные бренды и их особенности ........................................................................126

СТРАНИЦА
ГЛАВА

БИОГЕНЕРАТОРЫ
1

Бензо- и дизель-генераторы
2
39

Новые практические конструкции 
и идеи. Практическая электрика
3
74

БИОГЕНЕРАТОРЫ
6

1.1. Значения и устройства утилизации 
органических отходов

Биогенератор является преобразователем энергии, устройством утилизации органических отходов, то есть анаэробной переработки органических отходов сельского хозяйства, пищевой промышленности 
в биогаз и органоминеральные удобрения.

Переработка отходов на биогазовой установке дает:
• биогаз. В процессе брожения из биоотходов вырабатывается 

биогаз. Он может использоваться, как и обычный природный 
газ, для обогрева помещения (с применением специальной 
горелки), выработки электроэнергии. Его можно сжимать, использовать для заправки автомобиля, накапливать, перекачивать. Таким образом, можно в реальных условиях иметь собственную газовую скважину;

• электроэнергию. Из одного кубического метра биогаза можно 

выработать 2 кВт часа электроэнергии;

• тепло. От охлаждения электрогенератора в специальной уста
новке вырабатывается тепло без дополнительного сжигания 
газа;

• биоудобрения. Переброженная масса – это экологически чи
стые жидкие и твердые удобрения (биогумус). После применения данной методики урожаи в фермерском хозяйстве растут 
на 40–50%;

• утилизацию или очистку. Обычные органические отходы сель
скохозяйственного производства (к примеру, коровий навоз) 
нельзя использовать, по крайней мере, 1 год (все это время 
надо хранить в лагунах). Биогазовая установка перерабатывает 
отходы в удобрение (биоудобрение), готовое к использованию;

• топливо для авто. Биогаз – после очистки от СО2 – это прежде 

всего метан, которым заправляют автомобили.

1.2. Биотопливо

Биотопливо – это топливо из биологического сырья, получаемое, 
как правило, в результате переработки органических удобрений. 
Существуют даже проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и сахарного 
тростника, но эти технологии находятся в ранней стадии коммер

циализации. Различают жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, к примеру этанол, метанол, биодизель), твердое 
биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

1.2.1. Твердое биотопливо

Один из самых распространенных примеров биотоплива – обычные 
деревянные дрова.

Это древнейшее твердое топливо, используемое человечеством. 

В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают специальные площадки «энергетического» леса, состоящие из 
сортов быстрооборачиваемых деревьев.

1.2.2. Биоэтанол

Биоэтанол – обычный этанол, получаемый в процессе переработки 
растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2010 году составило 44,3 млрд литров, из которых 45% пришлось на Бразилию и 44,7% – на США. По 
Российской Федерации обработанных статистических данных нет.

Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного 

тростника, а в США – из кукурузы. Производство этанола из тростника экономически более выгодно, чем из кукурузы. Интересно, что 
правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дешевле из-за низких заработных плат у сборщиков 
сахарного тростника.

1.2.3. Биометанол

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия 
морского фитопланктона (микроводорослей) рассматривается как 
одно из наиболее перспективных направлений в области получения 
биотоплива.

В конце ХХ века рядом европейских стран совместно разрабаты
вался проект, ориентированный на создание промышленных систем 
с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.

Первичное производство биомассы осуществляется методом 

культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье.

БИОТОПЛИВО

БИОГЕНЕРАТОРЫ
8

Вторичные процессы представляют собой метановое брожение 

биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением 
метанола.

Основными доводами в пользу использования микроскопических 

водорослей являются следующие:

• высокая продуктивность фитопланктона (до 100 т/га в год);
• в производстве не используются ни плодородные почвы, ни 

пресная вода;

• процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством;
• высокая энергоотдача процесса на стадии получения метана и 

на стадии получения метанола.

1.2.4. Биобутанол

Химическая формула бутанола – C4H10O: это бутиловый спирт, то 
есть бесцветная жидкость с характерным запахом, широко использующаяся в промышленности.

1.2.5. Диметиловый эфир

Диметиловый эфир – экологически чистое топливо без содержания серы; оксидов азота в выхлопных газах на 90% меньше, чем 
у бензина. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка 
газобаллонного оборудования, корректировка смесеобразования) и 
зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30%-ном содержании в топливе.

1.2.6. Биодизель

Биодизель – топливо на основе жиров животного, растительного и 
микробного происхождения, а также продуктов их этерификации.

Сырьем могут быть рапсовое (основной вид сырья в ЕС), соевое, 

арахисовое, пальмовое, кокосовое масла или любое другое маслосырец, отработанное подсолнечное и оливковое масла (использованные, например, при приготовлении пищи), а также животные жиры 
и иные отходы пищевой промышленности, в том числе некоторые 
водоросли.

В части получения энергии данная биосистема имеет существен
ные экономические преимущества, по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

С химической точки зрения биодизель представляет собой метило
вый эфир, к слову, очень пахучий, имеющий концентрированный запах.

При его производстве в процессе этерификации масла и жиры 

вступают в реакцию с метиловым спиртом и гидроксидом натрия, 
служащим катализатором, в результате чего образуются жирные 
кислоты, а также побочные продукты, например глицерин, широко 
применяющийся в фармацевтической, парфюмерной и лакокрасочной промышленности. Биодизель (включая смесь В20) в настоящее 
время признан Агентством по охране окружающей среды и Министерством энергетики США в качестве альтернативного горючего, 
соответствующего требованиям по защите атмосферного воздуха 
и окружающей среды. К тому же биодизель обладает рядом существенных преимуществ:

• нетоксичен (его токсичность составляет лишь 10% от токсич
ности поваренной соли);

• разлагается в естественных условиях (приблизительно за то 

же время, что и сахар);

• практически не содержит серы и канцерогенного бензола.
Кроме того, данный вид топлива при некотором снижении мощ
ности двигателя (очень малом при использовании биодизеля в виде 
20%-ной смеси с обычным дизельным топливом) обладает и чисто 
техническими преимуществами, которые включают в себя увеличение смазывающей способности, что продлевает жизнь двигателя, 
значительное снижение вредных выбросов (включая СО, СО2, SO2, 
мелкие частицы и летучие органические соединения), способствует 
очистке инжекторов, топливных насосов и каналов подачи горючего.

Биодизель показывает самые конкурентоспособные результаты 

среди различных альтернативных видов топлива – в сравнении с 
затратами как на полный жизненный цикл автомобиля, так и на 
проезд одного километра пути.

1.2.7. Получение биотоплива своими руками

Биомасса (древесина, солома, сено и другие виды) является возобновляемым источником энергии. Биомасса подвергается газификации, газ после очистки используется для генерации элекроэнергии. 
К примеру, из 25 т отходов древесины производится более 1,2 МВт·ч 
электроэнергии. Биомасса может смешиваться с другими отходами.

Полученное соединение может быть использовано в качестве ис
ходного сырья для синтеза многих веществ, включая потенциальный 

БИОТОПЛИВО

БИОГЕНЕРАТОРЫ
10

в качестве биотоплива диметилфуран (DMF), получаемый (в том числе) из необработанной кукурузной соломы в фермерском хозяйстве.

Получение биотоплива DMF весьма перспективно; хотя оно еще 

не получило широкого распространения в качестве топлива, многие считают, что оно обладает большими перспективами, чем этанол. Энергетическая емкость DMF сравнима с энергетической емкостью бензина и превышает этот показатель этанола на 40%. DMF 
уже зарекомендовал себя как хорошая добавка к бензину и может 
даже заменить бензин без существенных изменений оборудования 
автозаправочных станций. Дело встало за массовым производством 
данного вида топлива.

Раствор хлорида лития в качестве растворителя и хромсодержа
щего катализатора можно получать после разрушения целлюлозы и 
конвертации образующейся при этом глюкозы во фруктозу, потом 
происходит дегидратация, позволяющая понизить содержание кислорода (это важно для повышения энергетической емкости топлива); так получают промежуточный продукт HMF. На втором этапе 
процесса можно использовать водород для дальнейшего восстановления HMF в DMF.

Особое внимание хотел бы уделить получению биотоплива из 

подручных материалов и без применения «особых» промышленных 
технологий; то, что буквально лежит под ногами в любом фермерском хозяйстве или дворе (личном подсобном хозяйстве – далее 
ЛПХ), можно с успехом использовать на пользу и для экономии 
на сторонних энергоносителях.

1.2.8. Биотопливо из навоза

Отходы сельского хозяйства и пищевой промышленности позволяют получать энергию практически из ничего. Такими отходами 
могут быть навоз крупного рогатого (далее – КРС) и мелкого рогатого скота (далее МРС), свиней, птичий помет, отходы боен, пивная 
дробина, послеспиртовая барда, свекольный жом, канализационные 
стоки и др.

1.3. Биогазовая установка

Способ сбора и отвода биогаза и фильтрата включает подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, монтаж 

системы горизонтального газового дренажа, изолирующее покрытие 
поверхности котла, на подготовленном основании в небольших котлованах, распределенных по площади фермерского хозяйства.

В котлованах устанавливают полимерные кольца с глухими 

стенками и днищем, на которых оборудуют колодцы вертикального 
газового дренажа, наращиваемые из полимерных колец с перфорированными гофрированными стенками. Укладку отходов производят послойно с пересыпкой изолирующими слоями из инертного 
материала, к примеру песка или шлака, в два этапа – сначала до 
середины полимерного кольца с гофрированными стенками, затем 
до проектной высоты слоя. 

Систему горизонтального газового дренажа монтируют после 

первого этапа укладки отходов в отверстия полимерного кольца 
с гофрированными стенками в виде полимерных перфорированных 
гофрированных труб – с заглушками на концах.

Отвод биогаза и фильтрата производят газосборником и эрлиф
том, установленным внутри колодца с помощью полимерных трубопроводов. Далее цикл повторяют до достижения газообразования 
либо – при наличии достаточного количества материала – последний слой отходов покрывают слоем наружной гидроизоляции из 
пленочного или иного материала.

Верхний конец колодца в каждом цикле наращивания оборуду
ют заглушкой с отверстиями (тяжелым колпаком) для полимерных 
трубопроводов отвода биогаза и фильтрата и выводят на высоту, 
превышающую отметку каждого слоя отходов. Укладку отходов 
производят последовательно слоями с повторением цикла работ по 
мере необходимости.

Внимание, важно!
Основной недостаток известного способа – в том, что имеется вы
сокая вероятность искривления или обрыва горизонтальных трубчатых дрен с нарушением стыков дренажной системы при естественной усадке биомассы, а также забивки отверстий перфорированных 
трубчатых дрен влажными отходами при смещении защитного 
фильтрующего материала дрен.

На подготовленном основании из гидроизолирующего материа
ла монтируют газовую дренажную конструкцию из жестко связанных труб, совмещающую функции вертикального и горизонтального газового дренажа. Перед укладкой на основание органические 
отходы сортируют, измельчают, засевают метаногенными микроор
БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

БИОГЕНЕРАТОРЫ
12

ганизмами, увлажняют, укладывают их насыпкой с верхней части 
газовой дренажной конструкции послойно в несколько этапов – до 
проектной высоты бурта, с пересыпкой каждого слоя отходов слоем глины.

Для герметизации слоев отходов глину следует орошать обезза
раженным фильтратом или водой и подсушивать до образования 
твердой корки. При достижении проектной высоты бурта последний 
слой отходов герметизируют так же, как и нижние слои.

Получившийся биогаз отводят через газодренажную конструк
цию, а фильтрат – с помощью гидродренажной системы, вмонтированной в гидроизолирующее основание, и далее обеззараживают.

После прекращения выделения биогаза переработанную микро
организмами биомассу удаляют и используют в качестве сельскохозяйственного удобрения. Далее цикл переработки органических 
отходов повторяют.

Наиболее близким по техническому решению является «Способ 

сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигонах твердых бытовых 
отходов в оврагах и складках местности» (патент RU № 2242299, 
кл. В09В 1/00, В09В 3/00, 2004).

Рекомендуемый способ получения биогаза и удобрения из ор
ганических отходов в отдельно взятом ЛПХ, на ферме или в крестьянском дворе существенно отличается от известных, описанных 
в патентной и научно-технической литературе, и позволяет получить следующие результаты:

• создать на своем участке экологически чистый генератор тепла 

на основе биотоплива;

• упростить способ переработки органических отходов;
• обеспечить надежность и полноту отбора биогаза из перера
батываемых отходов за счет газодренажной конструкции из 
жестко связанных труб, совмещающей функции вертикального 
и горизонтального газового дренажа;

• использовать переработанные органические отходы в качестве 

удобрения;

• сократить размеры земельных участков, отводимых на утили
зацию отходов, за счет цикличности процесса переработки;

• минимизировать техногенное воздействие отходов на окру
жающую среду.

Такое решение может быть эффективно использовано для пере
работки органических отходов сельского хозяйства, растительных 
отходов пищевых предприятий, пищевых отходов населенных пун