Steve Lindsey mit dem ölfreien Luftkompressor, Bild: Europäisches Patentamt

Steve Lindsey entwickelte einen ölfreien Luftkompressor, dessen Funktionsprinzip auf Rotation beruht und ist für den Europäischen Erfinderpreis 2017 in der Kategorie „Kleine und Mittlere Unternehmen“ (KMU) nominiert. Bild: Europäisches Patentamt

Steve Lindsey, britischer Chemiker und Erfinder, versucht den Luftkompressor durch ein radikal verändertes Konzept neu zu erfinden: Er meldete einen Luftkompressor zum Patent an, der mit einer einzelnen, im Kreis bewegten Klinge besonders energiesparend arbeitet. Für diese Leistung wurde Steve Lindsey als einer von drei Finalisten für den Europäischen Erfinderpreis 2017 des Europäischen Patentamts (EPA) in der Kategorie „Kleine und Mittlere Unternehmen“ nominiert. Am 15. Juni wird die Auszeichnung im Rahmen eines Festakts in Venedig zum zwölften Mal verliehen.

„Steve Lindseys Erfindung stellt eine Alternative zu konventionellen Kompressoren dar“, sagt EPA-Präsident Benoît Battistelli. „Weil Kompressoren in vielen Industriezweigen genutzt werden, hat die Erfindung das Potenzial, den weltweiten Energieverbrauch zu beeinflussen und die CO2-Bilanz zahlreicher energieintensiver Branchen zu verbessern.“

Ein rotierender Kompressor bedeutet gesteigerte Effizienz

Ölfreier Klingenkompressor, Bild: Europäisches Patentamt
Der ölfreie Klingenkompressor hat eine verbesserte Motorentechnologie. Bild: Europäisches Patentamt

Ein großer Nachteil der häufig genutzten Kolbenkompressoren liegt in ihrer energetischen Ineffizienz: Nur die Hälfte der aufgewendeten Energie – nämlich die, mit welcher der Kolben aufwärts bewegt wird – erzeugt Druckluft. Die andere Hälfte wird beim Einsaugen der Luft verschwendet. „Am Anfang wusste ich wenig über Kompressoren, wie wahrscheinlich viele Menschen“, erzählt Lindsey. „Doch eines Tages erfuhr ich, dass etwa zehn Prozent des Stromes, der in den Industrien Europas verbraucht wird, Kompressoren antreibt. Das ist enorm! Und ich dachte mir: Könnte ich da etwas verändern, müsste sich dies gravierend auf den Energieverbrauch in ganz Europa auswirken.“

Lindsey wollte einen Kompressor entwickeln, der effizienter und billiger in der Herstellung ist als die herkömmlichen Varianten. Dass das Prinzip kreisförmiger Kompressoren vorteilhaft für eine kontinuierliche Verdichtung der Luft ist, war bereits bekannt. Doch bei diesen Kompressoren entströmte zu viel Luft, denn sie waren nicht dicht. Außerdem verloren sie viel Öl. Lindsey musste also eine Geometrie entwerfen, die absolut hermetisch war.

Im Jahr 2003 reichte Lindsey das Patent für einen ölfreien Klingenkompressor mit verbesserter Motorentechnologie ein. Der Zylinder, in dem sich bei einem konventionellen Kompressor der Kolben bewegt, ist in Lindseys Modell kreisförmig. Statt eines Kolbens arbeitet er mit einer einzelnen, kontinuierlich rotierenden Klinge. Hinter ihr wird permanent Luft eingesaugt. Eine rotierende Scheibe teilt den Kreiszylinder in zwei Kammern. Damit die Klinge die Scheibe ohne zu stoppen passieren kann, ist diese mit einem Schlitz versehen. Sobald die Klinge die Ansaugöffnung passiert, versperrt die Scheibe den Zylinder. Die Luft vor der Klinge wird ab diesem Zeitpunkt verdichtet, bis sie durch ein Ventil entweicht und die Klinge erneut durch die Scheibe hindurchfährt. Sofort beginnt der nächste Verdichtungsvorgang. Gleichzeitig startet auch ein neuer Ansaugprozess.

Eine weitere Innovation liegt im Winkel, in dem der Flügel auf dem umlaufenden Ring aufgesetzt ist: Er ist nicht rechtwinklig oder parallel zur Scheibe in der Mitte angeordnet, sondern leicht schräg versetzt. Damit überlappen Induktions- und Kompressionszyklen einander. Eine Effizienzsteigerung: Der neue Kompressor benötigt etwa 20 Prozent weniger Energie als herkömmliche Kolben- oder Schraubenkompressoren.

Enorme Einsparungen beim Energieverbrauch

Ölfreien Kompressor Nahaufnahme, Bild: Europäisches Patentamt
Mögliche Märte für den ölfreien Kompressor sind in der Pharma- und Prozessindustrie zu finden. Bild: Europäisches Patentamt

Mit seinem energiesparenden Ansatz haucht Steve Lindsey dem riesigen, technologisch jedoch stagnierenden Markt der Kompressoren frisches Leben ein. Sein Unternehmen Lontra beschäftigt rund 20 Personen. Der erste Lizenznehmer des Lontra-Designs war im Jahr 2014 der Schweizer Pumpenhersteller Sulzer. In einem Vertrag mit einem geschätzten Wert von 717 Mio. Euro wurde die Nutzung des Kompressors in der kommunalen und staatlich regulierten Abwasserbehandlungsbranche vereinbart. Weitere mögliche Märkte für diese Technologie sind in der Pharma- und Prozessindustrie zu finden. Der Kompressor ist in Vakuumpumpen, Gasverdichtern, Klimaanlagen und sogar Turboladern für Automobile einsetzbar. Mit der Technologie lassen sich Motorverkleinerungen und Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz erreichen.

Der Weltmarkt für Luftkompressoren wird auf jährlich circa 23,5 Milliarden Euro geschätzt. Laut Lontra lassen sich allein in Europa mit dem Flügelkompressor zwei Terrawattstunden Strom pro Jahr einsparen. Das entspricht dem Energiebedarf von etwa 200.000 Privathaushalten. Gleichzeitig könnte der CO2-Austoß um 860.000 Tonnen reduziert werden (das entspricht in etwa den jährlichen CO2-Austoß von 180.000 Pkw): „Ein enormer Wandel im Energieverbrauch, hervorgerufen durch eine verhältnismäßig einfache Veränderung“, sagt Lindsey. hei

Steve Lindsey und sein ölfreier Kompressor (Quelle: EPOfilms)