Comment fabriquer un gazogène de vos propres mains : particularités de fabrication d'un appareil artisanal

Le gazogène est un appareil destiné à produire du gaz à partir de charbon, de bois, de déchets de menuiserie et d'autres matériaux. Le combustible généré peut remplacer les hydrocarbures traditionnels, à savoir le gaz naturel pour le chauffage domestique et l'essence pour les véhicules.

L'idée principale de l'utilisation d'un tel appareil est de réaliser des économies sur les dépenses de carburant. La hausse constante du prix de l'essence, du propane et du gaz naturel pousse les bricoleurs à rechercher d'autres moyens d'obtenir du carburant.

Pour fabriquer un gazogène fait maison, il est nécessaire de comprendre sa structure et son principe de fonctionnement.

Nous expliquerons comment se produit la transformation du combustible solide en gaz combustible, nous décrirons les particularités constructives de l'appareil et nous donnerons des exemples de montage autonome d'appareils simples. Pour faciliter la compréhension, nous avons enrichi l'article de schémas explicatifs, de photos et de vidéos.

Gazogène : structure et principe de fonctionnement

Un gazogène est un appareil qui transforme un combustible liquide ou solide en un état gazeux en vue de sa combustion ultérieure pour produire de la chaleur.

Types de combustible pour l'installation génératrice

Les appareils fonctionnant au fioul ou à l'huile usagée ont une structure plus complexe que les modèles utilisant différents types de charbon ou de bois.

C'est pourquoi ce sont le plus souvent des générateurs de gaz à combustible solide que l'on rencontre, d'autant que le combustible pour ceux-ci est accessible et peu coûteux.

Comme combustible solide dans le gazogène, on utilise :

• le charbon de bois, la lignite et la houille ;
• les granulés de bois issus des déchets de menuiserie ;
• paille, sciure et bois de chauffage;
• briquettes de tourbe, coke;
• coques de graines.

Les propriétaires particulièrement économes préparent eux-mêmes briquettes de sciure.

La génération de gaz est possible à partir de tous ces types de combustible. Le dégagement d'énergie dépend du pouvoir calorifique des différents types de combustible.

De plus, la chaleur obtenue en brûlant la matière première dans un gazogène est plus grande que celle obtenue en utilisant du combustible solide dans des chaudières. Si le rendement d'une chaudière à bois classique varie entre 60 et 70 %, celui du système de gazogène atteint 95 %.

Mais il faut tenir compte d'un détail. La chaudière brûle du combustible pour chauffer l'eau, tandis que le générateur de gaz ne produit que du carburant. Sans dispositif de chauffage, poêle ou moteur à combustion interne, un gazogène artisanal ne sert à rien.

Le gaz produit doit être utilisé immédiatement – l'accumuler dans un réservoir quelconque n'est pas économiquement rentable. Pour cela, il faudrait installer un équipement supplémentaire dépendant de l'alimentation électrique.

À l'époque soviétique, les gazogènes étaient même utilisés pour faire fonctionner des camions ; le gaz produit est largement suffisant pour faire tourner un moteur à combustion interne

Ce qui se passe à l'intérieur du gazogène

Le fonctionnement du générateur de gaz repose sur la pyrolyse du combustible solide, qui se produit à haute température et avec une faible teneur en oxygène dans le foyer. À l'intérieur du dispositif de gazéification, plusieurs réactions chimiques se déroulent simultanément.

Le schéma d'un générateur de gaz industriel représente une installation assez complexe avec de nombreux dispositifs distincts, dans chacun desquels se déroule une opération particulière (+)

Technologiquement, le processus de génération de gaz combustible se divise en trois étapes successives :

1. Décomposition thermique du combustible. Le processus se déroule dans des conditions de déficit en oxygène, dont on n'injecte dans le réacteur qu'un tiers de ce qui est nécessaire pour une combustion normale.
2. Épuration du gaz obtenu. Dans un cyclone (filtre à vortex sec), le nuage gazeux est filtré pour en retirer les particules volantes de cendre.
3. Refroidissement. Le mélange gazeux obtenu est refroidi et soumis à une épuration supplémentaire des impuretés.

En réalité, dans le bloc du gazogène proprement dit, c'est le premier processus – la pyrolyse – qui a lieu. Tout le reste – c'est la préparation du mélange gazeux pour la combustion ultérieure.

La chambre de pyrolyse d'un gazogène artisanal est divisée en une trémie à combustible solide (1), un foyer (2) et un cendrier (3)

À la sortie de l'installation de gazéification, on obtient un mélange combustible composé de monoxyde de carbone, d'hydrogène, de méthane et d'autres hydrocarbures.

Également, selon le combustible utilisé lors de la pyrolyse, s'y ajoutent en quantités variables de la vapeur d'eau, de l'oxygène, du dioxyde de carbone et de l'azote. Les chaudières de chauffage par pyrolyse fonctionnent également selon ce principe, affichant un rendement élevé.

Particularités de fonctionnement des différents convertisseurs

Les gazogènes, selon leur structure et la technologie des processus internes, sont de types :

• directs ;
• inversés ;
• horizontaux.

Ils se différencient par les points d'admission d'air et de sortie du gaz généré.

Le processus direct se déroule lors de l'injection de la masse d'air par le bas et de la sortie du mélange combustible en haut de la structure.

La variante inversée implique l'apport d'oxygène directement dans la zone d'oxydation. Celle-ci est alors la plus chaude dans le dispositif de gazéification.

Il est assez difficile d'effectuer soi-même l'injection dans celle-ci, c'est pourquoi ce principe de fonctionnement n'est utilisé que dans les installations industrielles.

Dans le processus de gazéification directe, un volume important de goudrons et d'humidité se forme en sortie ; le processus inversé est trop complexe à réaliser soi-même ; quant au processus horizontal, il offre une performance réduite mais une construction extrêmement simple (+).

Dans un gazogène horizontal, la tubulure de sortie du gaz est située juste au-dessus de la grille dans la zone de combinaison des réactions d'oxydation et de réduction. Cette construction est la plus simple à réaliser soi-même.

Avantages et inconvénients des gazogènes

Un gazogène domestique de fabrication industrielle coûte 1,5 à 2 fois plus cher qu'une chaudière à combustible solide ordinaire. Vaut-il la peine de dépenser de l'argent pour cette « technologie miracle » ?

Parmi les avantages de l'utilisation de générateurs de gaz, on compte :

• la combustion complète du combustible chargé dans le foyer, et un volume minimal de cendres ;
• rendement relativement élevé lorsqu'il est utilisé avec un moteur à combustion interne ou avec une chaudière à gaz;
• un large choix de combustibles solides ;
• la simplicité d'utilisation et l'absence de nécessité de surveiller en continu le fonctionnement de l'appareil ;
• l'intervalle de temps entre les rechargements du foyer – jusqu'à une journée avec du bois et jusqu'à une semaine avec du charbon ;
• la possibilité d'utiliser du bois non séché – le matériau humide ne peut être utilisé que dans certains modèles de gazogènes ;
• le caractère écologique de l'appareil – cet appareil n'a pas de tuyau d'échappement, tout le gaz généré va directement dans la chambre de combustion du moteur ou de la chaudière.

Lors de l'utilisation de bois humide, le générateur fonctionnera, mais la production de gaz diminuera de 20 à 25 %. La baisse de performance est due à l'évaporation de l'humidité naturelle du bois.

Cela entraîne une baisse de température dans le foyer, ce qui ralentit le processus de pyrolyse. Il est préférable de sécher soigneusement les bûches avant de les charger dans la chambre de pyrolyse. Les dispositifs industriels sont entièrement automatisés, l'alimentation en combustible s'y fait par une vis sans fin depuis un conteneur adjacent.

Un gazogène fait main n'offre pas une telle autonomie, mais il est également assez simple à utiliser. Il suffit de le charger de combustible de temps en temps jusqu'à ras bord.

Les températures de fonctionnement dans le gazogène atteignent des valeurs de 1200 à 1500°C, son corps doit être fabriqué à partir de matériaux capables de supporter de telles contraintes.

Le gazogène a moins d'inconvénients, mais ils existent :

• faible capacité de régulation des volumes de gaz produit – lorsque la température dans le foyer baisse, la pyrolyse s'arrête et au lieu d'un mélange gazeux combustible, on obtient un mélange de goudrons en sortie ;
• encombrement de l'installation – même un gazogène fait maison de puissance moyenne de 10 à 15 kW occupe un espace assez grand ;
• durée de l'allumage – avant que le réacteur produise le premier gaz, il s'écoulera 20 à 30 minutes.

Après le « réchauffement », le générateur produit de manière stable un certain volume de mélange gazeux qu'il faut soit brûler, soit rejeter dans l'air. Pour fabriquer cet appareil vous-même, vous aurez besoin de bouteilles de gaz robustes ou d'acier épais, ce qui représente un coût non négligeable. Mais tout cela est compensé par l'économie du générateur et le faible coût du combustible de départ.

Certains modèles de gazogènes sont équipés d'un ventilateur de soufflage d'air, d'autres non. La première option permet d'augmenter la puissance de l'installation, mais la rend dépendante du réseau électrique. Si vous avez besoin d'un petit générateur pour cuisiner en pleine nature, vous pouvez vous contenter d'un appareil compact sans insufflateur d'air.

La plupart des installations de production de gaz faites maison fonctionnent par tirage naturel.

Un gazogène portable d'une puissance de 2,4 kW fonctionnant au bois permet de préparer facilement le déjeuner à la campagne, loin de la civilisation (+)

Pour chauffer une maison individuelle, il faudra un appareil plus puissant et dépendant de l'énergie. Cependant, dans ce cas, il convient de prévoir un générateur électrique de secours pour ne pas se retrouver du jour au lendemain sans électricité ni chauffage en cas de panne du réseau.

Composants fonctionnels de l'appareil artisanal

Pour comprendre comment on peut fabriquer un gazogène à combustible solide soi-même, il faut bien se représenter sa construction. Chaque élément a sa fonction, même l'absence de l'un d'eux est inacceptable.

À l'intérieur du corps d'un générateur de gaz fait maison, on doit trouver :

• une trémie pour le combustible solide en haut de l'appareil ;
• une chambre de pyrolyse où se produit le processus de combustion lente ;
• un dispositif de distribution d'air avec clapet anti-retour ;
• des grilles avec cendrier ;
• conduit de sortie pour le gaz produit;
• filtres de purification.

Dans un générateur à bois artisanal, une température assez élevée est produite, donc des exigences strictes sont imposées à chaque élément. Le corps est en tôle d'acier résistante, et toutes les pièces intérieures sont choisies les plus résistantes à la chaleur possible.

Pour assurer l’étanchéité de la trappe de chargement du combustible à l’état fermé, le couvercle aura besoin d’un joint. Le matériau le moins cher pour cela est l’amiante. Cependant, il n’est pas inoffensif pour la santé humaine ; il est préférable de chercher en magasin des joints spéciaux résistants à la chaleur à base de silicones ou de silicates.

Les gaz générés dans la chambre de combustion sont d’abord mélangés à l’air et refroidis, puis passent par une purification dans un filtre en argile expansée ou en sciure (+)

Le corps peut être de forme cylindrique ou rectangulaire. Il n’est pas rare que, pour simplifier le travail, on prenne une paire de bouteilles de gaz naturel ou de fûts en fer. L’une des grilles au bas du foyer est soudée « à mort », et la seconde est intégrée de manière à pouvoir être déplacée. Cela est nécessaire pour les nettoyer des scories et des cendres.

Le groupe de distribution d’air se trouve à l’extérieur du corps. Il assure l’apport des volumes d’oxygène nécessaires dans le foyer, mais grâce au clapet anti-retour, il n’en laisse pas sortir les gaz combustibles.

Techniques de fabrication du gazogène

Il est possible de fabriquer une installation de gazéification de plusieurs façons. Le choix dépend ici de la disponibilité des matériaux et de l’utilisation future du gaz produit.

Variante #1 : Exemple de construction d'un appareil à charbon

Examinons un exemple de fabrication d’un bricolage utile à partir d’un seau métallique avec couvercle. D’abord, préparons l’agrégat qui convertira le gaz produit par l’installation en électricité.

Après avoir préparé le consommateur à l’exploitation à venir, on peut s’occuper de la construction du gazogène lui-même.

Le raccord évacuant le gaz de l'instalation doit être équipé d'un filtre, car lors de la combustion, le charbon émet beaucoup de particules fines et de poussière.

Après avoir terminé la onstruction du gazogéne artisanal, il faut vérifier son fonctonnment.

Variante #2 : Gazogène à partir de fûts de deux cents litres

Pour un gazogéne artisanal à base de fûts, deux récipients de 200 L seront nécessaire. On insère l'un dans l'utre aux deux tiers.

L'espace formé en bas sera utilisé comme chambre de combustion, et la partie supérieure conviendra parfaitement comme trémie pour le bois ou les granulés.

À l'intérieur du corps du fût, une combustion lente aura lieu avec production de gaz, et à l'extérieur, dans le cylindre d'un ancien extincteur, dans le filtre de purification, il sera débarrassé des impuretés non combustibles.

Sur le côté, au niveau de la section de pyrolyse, on soude un tuyau de section 50 mm pour l'injection d'air, et plus près du couvercle, un raccord d'évacuation des gaz. Dans le fond du fût intérieur, on découpe une ouverture pour l'arrivée du combustible dans la chambre de combustion, et au fond du fût extérieur, on fixe une porte de tirage.

Il ne reste plus qu'à fabriquer les filtres de purification du mélange gazeux avant de l'acheminer vers la chaudière à eau chaude. Pour cela, vous aurez besoin d'extincteurs usagés ou de tronçons de tuyau de taille similaire.

On les ferme hermétiquement par le haut, et par le bas on soude un embout conique, à l'extrémité duquel se trouve un raccord pour l'évacuation des cendres. Ensuite, on insère latéralement un raccord pour l'alimentation du mélange gazeux à purifier, et dans le couvercle, une sortie pour le gaz déjà filtré.

L'épuration primaire du gaz des particules de suie et de cendre a lieu grâce aux forces centrifuges dans le filtre extérieur de dégrossissage (+).

Ensuite, pour abaisser la température du gaz combustible, on fabrique un radiateur de refroidissement à partir de plusieurs tuyaux de 10 cm de diamètre. Ils sont reliés entre eux par de petits raccords.

Pour la purification finale du gaz, on installe un autre filtre contenant de l'argile expansée, de petites rondelles métalliques ou de la sciure de bois. L'utilisation de ce dernier matériau n'est autorisée qu'à condition que le gaz entrant soit déjà refroidi, sinon cela pourrait entraîner un incendie.

À partir d'une bouteille de gaz, on peut fabriquer un “bourjhouïka”. Les instructions pour créer un poêle primitif sont données dans cet article.

Variante #3 : Modèle artisanal pour moteur à combustion interne

Pour une voiture ou une moto, le générateur de gaz fait maison est réalisé selon un schéma similaire. Seulement, ici, il faudra réduire les diménsions de l'installation au minimum. Transporter un appareil lourd est coûteux et pe esthétique.

Pour vous faciliter le travail, pour la version automobile du générateur, il est préférable de prendre des bouteilles de gaz domestique. L'essentiel – avant le soudage, assurez-vous qu'il n'y a même aucune trace de propane dans le réservoir, sinon une petite explosion pourrait se produire. Pour cela, vous devez dévisser la vanne de la bouteille et remplir le réservoir complètement d'eau.

Pour refroidir le mélange combustible à la sortie de l'installation, on peut adapter un radiateur de chauffage ordinire.

Initialement, le gazogène automobile produit des gaz trop chauds. Il est impératif de les refroidir. Sinon, au contact des parties brûlantes du moteur, ils peuvent s'enflammer spontanément. De plus, le combustible gazeux chauffé a une faible densité, ce qui rend son allumage dans les cylindres tout simplement problématique.

Un gazogène de fabrication artisanale pour voiture peut être monté dans le coffre ou sur une remorque.

La deuxième méthode est préférable en raison de :

• la simplicité de la réparation ;
• la possibilité de laisser l'unité de gazogène au garage ;
• la disponibilité d'espace libre dans le coffre ;
• la possibilité d'utiliser l'installation pour d'autres besoins que l'alimentation en carburant du moteur à combustion interne.

N'ayez pas peur des nids-de-poule. En sautant sur les bosses, le combustible solide dans la chambre de combustion sera secoué, ce qui ne fera que favoriser un meilleur mélange et une meilleure combustion.

Subtilités du fonctionnement et de l'utilisation des gazogènes

Il est important de se rappeler que le gaz produit par l'installation est inodore et toxique. Si des erreurs sont commises lors du soudage des pièces métalliques du gazogène, les problèmes sont inévitables.

Pour un apport d'air naturel dans la chambre de combustion, vous pouvez percer des trous de 5 mm sur la circonférence du boîtier. Tous les travaux de montage et les tests de fonctionnement doivent être effectués dans un atelier bien ventilé ou à l'extérieur.

L'allumage d'un gazogène à combustible solide ne diffère pas de celui d'un poêle à bois. On met du bois ou un autre combustible à l'intérieur, puis on l'allume avec une torche.

Après l'inflammation, on ferme partiellement le volet pour limiter l'apport d'oxygène dans la chambre de combustion. Pour que le générateur de gaz artisanal fonctionne correctement, il faut régler correctement l'évacuation du mélange gazeux obtenu et l'apport d'oxygène.

Avant de commencer à fabriquer un gazogène, vous devez effectuer des calculs techniques prenant en compte la surface de combustion et le type de combustible, ainsi que la puissance de sortie requise et le mode de fonctionnement prévu.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment utiliser un gazogène à charbon de bois comme fournisseur de carburant pour une voiture de petite cylindrée :

Gazogène simple à partir de bouteilles de propane :

Structure d'un générateur de gaz au bois :

Les méthodes ci-dessus conviennent à la fabrication artisanale d'un gazogène efficace. Mais il existe bien d'autres modèles de cet appareil. Certains sont plus simples à réaliser, d'autres plus complexes.

L'essentiel lors de l'assemblage de l'unité est d'accorder une attention maximale à la qualité des soudures, sinon des fuites de gaz et une explosion peuvent se produire. Si tout est fait correctement, le gazogène fonctionnera correctement pendant 10 à 15 ans. Ensuite, le métal du boîtier commencera à brûler et il faudra tout refaire.

Avez-vous des compétences pratiques en matière d'assemblage ou d'expérience d'utilisation d'un gazogène artisanal ? N'hésitez pas à partager vos connaissances et à poser des questions sur le sujet de l'article dans les commentaires ci-dessous.