V úvodní scéně jedné z epizod staršího československého seriálu Synové a dcery Jakuba skláře se objevuje automobil, který má zezadu přimontovanou jakousi „popelnici“. Co to přesně bylo? To je scéna z období Protektorátu Čechy a Morava, kdy se benzin stal pro běžné řidiče nedostupným palivem a k provozu motorových vozidel se hledaly dostupné alternativy. Tohle bylo auto s pohonem na plyn ze dřeva. Jak to celé fungovalo a hrozí nám jízda na dřevoplyn i v současnosti? Pojďme se na to podívat.
Od městského osvětlení k pohánění motorů
První experimenty s plynem získaným ze dřeva sahají až do konce 18. století. Původně ovšem nikdo nepomýšlel na pohon vozidel. Dřevoplyn měl sloužit především k vytápění budov a jako alternativa k tzv. svítiplynu pro veřejné osvětlení. Tohle bezpochyby zajímavé téma jsme řešili v našem nedávném videu. Pokud vás zatím minulo, odkaz najdete v popisku.
Teď tu máme auta a motory na dřevoplyn. Experimentovalo se s nimi už začátkem 20. století. Výraznějšího a v některých zemích skutečně masového využití v dopravě se dočkaly až s válečnými nedostatky paliv. – Podle některých odhadů jezdilo v Evropě a dalších regionech během druhé světové války dohromady víc než jeden milion vozidel na dřevoplyn.
To vůbec není málo, uvážíme-li, že šlo o řešení z nouze. Když není nafta a benzin, soudný řidič prý sáhne po lihu, petroleji, případně svítiplynu nebo jiné odpovídající alternativě, ale přimontovat k autu nebo k autobusu kamna, to je prý zoufalost se vším všudy. Jenže když není zbytí, berete, co máte.
Nákladní doprava, taxislužba nebo buržoazní honorace neměly na výběr. K přestavbě auta na dřevoplyn je dotlačily okolnosti. Technické problémy a diskomfort bylo prostě nutné akceptovat. Z nastartování motoru se stal malý rituál a značnou péči si auto s pohonem na dřevoplyn vyžádalo i po dojezdu. Motory měly nižší a nestálý výkon, zanášely se dehtem, kvůli popílku docházelo k rychlejšímu opotřebení.
Protektorát – protentokrát na dřevoplyn
Na jaře roku 1939 vznikl Protektorát Čechy a Morava, na podzim téhož roku začala druhá světová válka. A čím déle pokračovala, tím více hospodářsky vyčerpávala jednotlivé státy a omezovala dostupnost celé řady produktů, včetně motorového paliva. Protektorát byl samozřejmě energeticky podřízen německým válečným potřebám a benzin pro civilní dopravu prakticky zmizel. Buď se dávkoval v přísném přídělovém systému, nebo nebyl vůbec. Řešením byly generátory dřevoplynu montované na nákladní auta, autobusy i osobní vozy.
- Generátor – často válcová nebo hranatá „kamna“ – se připevnil na rám či korbu vozidla.
- Do motoru se místo benzinu přiváděl plyn, který vznikal při částečném spalování a zplyňování dřeva v generátoru za nedostatku vzduchu.
- Řidič se stal zároveň i topičem. Před každou jízdou musel vyčistit kamna a roztápěl generátor, kontroloval žár, čistil filtry a vybírat popel.
Některé automobilky – jako třeba Škoda nebo Tatra – začaly dodávat (1) jak sady pro individuální přestavbu, (2) tak i vozy s továrně instalovanými generátory. Protektorátní tisk vysvětloval, že jízda na dřevoplyn už není výstřelkem, ale nutností a nelze reptat. Obyvatelstvo si myslelo své, ale i protentokrát, pro ten Protektorát, muselo šetřit kde se dalo. Zkušenosti s dřevoplynem byly trudné: Na jedné straně tu byla (1) možnost vůbec nějak jezdit, (2) na druhé straně pomalý a náročný provoz.
Typická daň za jízdu na dřevoplyn v tehdejších podmínkách byla následující:
- Značná časová rezerva pro nastartování vozidla. – Zapomeňte na pouhé otočení klíčkem. Start trval 15–30 minut. Bylo třeba roztopit generátor a ustálit kvalitu plynu. Tedy za předpokladu, že jste měli celý systém dobře vyčištěný.
- Výkon motoru – oproti benzinu – obvykle klesal zhruba o třetinu, tedy přibližně o 20–40 % podle konkrétního auta a generátoru.
- V porovnání s 1 litrem benzinu bylo potřeba zhruba 2,5–3 kg suchého tvrdého dřeva v přesně štípaných špalících a s vlhkostí pod 20 %.
- Jestliže jsme v předešlém videu o svítiplynu zmiňovali hmotnost plynových lahví, které zabíraly místo a zatěžovaly vozidlo, tak v případě pohonu na dřevoplyn jste měli – s generátorem, chladičem a filtry – v autě prostoru možná ještě méně a o to víc bylo to auto těžší.
Riziko výbuchu tlakových lahví, jaké hrozilo u svítiplynu, bylo u dřevoplynu jiné. – Plyn se většinou neuchovával ve velkých tlakových zásobnících. Únik a zapálení směsi bohaté na oxid uhelnatý však mohly vést k požáru nebo lokálnímu výbuchu.
Podobné riziko vznikalo v souvislosti s únikem oxidu uhelnatého – jedovatého plynu, který je bezbarvý a bez zápachu. Pokud někde unikal, mohla hrozit motolice hlavy a otrava. K nebezpečným situacím docházelo hlavně při netěsném potrubí, práci v uzavřené garáži nebo při špatném odvětrání, kdy se plyn hromadil bez povšimnutí. V garáži, ale i přímo ve vozidle.
Jak to vlastně při jízdě na dřevoplyn fungovalo?
Představa, že přímo v motoru hoří kusy dřeva, je mylná. Proces, který se v generátoru odehrává, je souhra několika kroků – od tzv, pyrolýzy (rozkladu dřeva bez dostatku vzduchu) přes zplyňování uhlíku až po částečné spalování. Konkrétně:
1) Pyrolýza a uhelnatění: V horní části generátoru (násypce) se dřevěné špalíky za omezeného přístupu vzduchu a vysoké teploty (nad 500 °C) laicky řečeno „dusí“. Nevzniká velký plamen, ale dřevo se mění na zuhelnatělý zbytek, uvolňují se plyny a dehtové látky.
2) Zplynování: Ve žhavé spodní části generátoru reaguje uhlík ze dřeva s vodní parou a oxidem uhličitým a vzniká hořlavá směs oxidu uhelnatého a vodíku.
3) Čištění a chlazení: Vzniklá směs obsahuje hlavně oxid uhelnatý a vodík, menší množství metanu, ale také oxid uhličitý a dusík ze vzduchu a nežádoucí prach a dehet. Plyn musí projít soustavou filtrů a chladičů, aby nepoškodil motor.
4) Spalování v motoru: Vyčištěný a ochlazený plyn se nasává do běžného spalovacího motoru, kde se smísí se vzduchem a zapalovací svíčka zapálí směs, podobně jako při použití benzinu.
Jaroslav Cankař a rodinné stříbro Dokogen
V československém prostředí je historie dřevoplynu nerozlučně spjata s konstruktérem, kterým byl Jaroslav Cankař. Patřil k nejvýznamnějším domácím konstruktérům generátorů dřevoplynu. Už dokonce v roce 1936 získal patent na generátor, který pojmenoval DOKOGEN – což je zkratka pro „dokonalý generátor“ – generátor s co nejvyšší účinností zplynování.
Dokogen se před válkou používal pro stacionární motory a v době rozmachu jízdy na dřevoplyn i pro automobily, kde konkuroval známým zahraničním značkám Imbert či Zeuch. V Praze jezdila na Vltavě propagační loď poháněná dřevoplynem z Cankařova Dokogenu.
Po válce se Jaroslav Cankař přeorientoval na vývoj a výrobu kompresorů ATMOS, které jeho firma až do vynuceného znárodnění v roce 1951 vyvážela do celého světa. Oboru se však věnoval i v dalších letech a na konci šedesátých let vyvinul kotel EKONOMIK. O dekádu později o sobě dal spolu se svým synem znovu vědět i novou verzí Dekogenu. Svět tehdy zasáhly ropné šoky, které jsme zmapovali v jednom z našich předešlých videí. Otec a syn Cankařovi oprášili rodinné know-how a prezentovali odborné veřejnosti osobní vozy upravené na dřevoplyn moderním způsobem, které – považte – dokázaly jet rychlostí i přes 100 km/h. Vyzkoušeli několik koncepcí:
- samostatný generátor na přívěsném vozíku – univerzální, ale rozměrný a nekompaktní,
- válcové generátory zabudované přímo do vozidel (například rumunských terénních aut),
- vyzkoušeli devět prototypů, než dospěli k verzi s hranatým zásobníkem paliva v zadní části vozu a kompaktním příslušenstvím vpředu.
Výsledkem byly generátory Dokogen montované na osobní vozy Škoda 120, terénní ARO M 461 a později ARO 240. Generátor byl připevněn na zadní části vozidla, plyn se předčistil v „kotli“, procházel dvěma čističi před předním nárazníkem a hlavním kombinovaným čističem s mechanickým a vodním odlučováním nečistot. Plyn se vedl pod podlahou do směšovače v motorovém prostoru, kde se mísil se vzduchem.
U odborníků jejich vynálezy budily nadšení, k masovému znovuzavedení v dopravě však složitosti obsluhy, nástupu jiných technologií a váhavosti státních orgánů nedošlo. Nad příběhem rodu Cankařů a jejich technickým umem je však třeba s respektem smeknout pomyslný klobouk. Jejich mistrovské snahy o hledání vhodných alternativ nebyly neúspěšné a odhodlání, s kterým do jednotlivých inovací šly, dnes mohou sloužit jako inspirace pro každého tvůrce nebo edukátora v oblasti inovací a vědecko-technického rozvoje.
Po roce 1989 obnovila rodinná firma Cankař svou činnost v oboru moderních ekologických kotlů pro vytápění domácností. Funguje pod názvem ATMOS a je velice úspěšná. Do dnešní doby vyvinula 90 typů teplovodních kotlů, na které má 15 patentů.
Proč dnes nejezdíme na dřevoplyn? • Výhody a nevýhody
Hlavní výhodou dřevoplynu byla v krizových dobách jeho ekonomika. Dřevo bylo dostupné a násobně levnější než nedostatkový benzin. Provoz mohl být řádově levnější než na benzin, zvlášť pokud měl řidič levný nebo vlastní zdroj dřeva. V dobových kalkulacích se uvádějí i vícenásobné rozdíly v nákladech na kilometr, přičemž tehdejší technické materiály uvádějí, že zhruba 2,5–3 kg suchého tvrdého dřeva mohlo výkonově nahradit 1 litr benzinu.
Výhody jízdy na dřevoplyn byly následující:
- Využití domácího paliva – dřeva a peletovaného dřevěného odpadu – místo dovážené ropy.
- Výrazně nižší „cena za kilometr“: v 70. a 80. letech se náklady uváděly v řádu desítek haléřů za kilogram – zatímco benzin se počítal v korunách za litr; přesný poměr se ovšem lišil podle roku a typu odběratele.
- U moderně navržených generátorů s dobrým čištěním plynu mohly být emise oxidu uhelnatého a nespálených uhlovodíků v normovaném jízdním cyklu výrazně nižší. Jak před 45 lety ukázaly testy systému Dokogen na voze ARO 240 v Ústavu pro výzkum motorových vozidel.
Žel i provozní limity byly značné:
- Nízký výkon: Nižší výhřevnost směsi dřevoplyn–vzduch oproti směsi benzin–vzduch a to přibližně o třetinu, což se projeví na třetinovém výkonu motoru.
- Složitá obsluha: Řidič nemohl jen otočit klíčkem. Roztopení generátoru trvalo několik minut. U modernějších verzí konstrukce otce a syna Cankařových se tento čas sice podařilo stáhnout na jednotky minut, nicméně systém stále vyžadoval nadstandardní čištění od popela a dehtu.
- Hmotnost a prostor: Samotný generátor a zásoba dřeva zabíraly značnou část užitečné hmotnosti vozidla.
- Kvalita paliva: Dřevo muselo být dokonale suché (vlhkost pod 20 %). Mokré dřevo nezplynovalo, ale tvořilo dehet, kterým se motor rychle zničil.
Ekonomická a emisní „úspora“ tak byla vykoupena nepohodlím a časem – volbou mezi drahým, ale komfortním benzinem a levným, ale pracným dřevoplynem. Pro masovou, každodenní individuální dopravu v mírových podmínkách je tato kombinace nízkého výkonu, složité obsluhy a bezpečnostních rizik – z hlediska konzumní společnosti – nemyslitelným kompromisem.