Europäischer Erfinderpreis

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Steve Lindsey (Vereinigtes Königreich)

Finalist für den Europäischen Erfinderpreis 2017

Steve Lindsey (Vereinigtes Königreich)

Kategorie: Kleine und mittlere Unternehmen (KMU)

Sektor: Luft- und Gaskompressoren

Unternehmen: Lontra (UK)

Patentnummer: EP0933500

Erfindung: Energiesparender Rotationsluftverdichter

Mit der Erfindung des energiesparenden Blade Compressors könnte Steve Lindsey den milliardenschweren Markt der Luftverdichter revolutionieren. Druckluft wird häufig als "vierter Hilfsstoff" bezeichnet, und so finden sich Kompressoren über die verschiedensten Branchen hinweg fast überall, ob in Produktionsmaschinen oder Klimaanlagen. Lindseys hocheffiziente, ölfreie Konstruktion ist eine umweltfreundliche Alternative zu den weitverbreiteten Kolbenkompressoren. Mit dem neuen Kompressor werden Energieeinsparungen von etwa 20 Prozent erzielt.

lindsey-side-visualBeim herkömmlichen Hubkolbenverdichter, dessen Funktionsweise seit den 1930er-Jahren nahezu unverändert ist, wird die Luft mithilfe eines Kolbens beim Auswärtshub in einen Zylinder gesogen und danach, wenn sich der Kolben nach innen bewegt, komprimiert. Diese Kompressoren sind nicht nur laut, sie arbeiten auch ineffizient, denn die Hälfte ihrer Bewegung - und damit die Hälfte der Energie, die sie verbrauchen - wird nicht für die Kompression selbst, sondern für deren Vorbereitung verwendet.

Zwar gibt es durchaus andere Technologien, doch eine einfache und effektive Alternative zum Kolbenkompressor war bislang noch nicht gefunden worden - bis Steve Lindsey kam.

Lindseys Blade Compressor, der durch sein britisches Start-up-Unternehmen Lontra lizenziert wird, arbeitet mit einer neuartigen und mechanisch eleganten Verdrängungsmethode. In seinem Kompressor ist der Zylinderbereich als ringförmige Kammer ausgeführt. Ein Kolbenblatt bewegt sich durch die Länge dieser Kammer hindurch und komprimiert dabei die vor ihr befindliche Luft, während es gleichzeitig die hinter ihr liegende Luft einzieht. Mit dieser kontinuierlichen Kompression überwindet der Blade Compressor den größten Nachteil des konventionellen Kolbenkompressors. Seine einzigartige Geometrie verringert die Belastung, der die beweglichen Teile ausgesetzt sind, ganz erheblich. Dadurch arbeitet der Kompressor auch erstaunlich leise, und er hat hervorragende Abdichtungseigenschaften, was zu seiner Effizienz beiträgt.

Gesellschaftlicher Nutzen

Luftverdichter sind Energiefresser. In Europa gehen etwa 10 Prozent des gesamten Energieverbrauchs in der Industrie auf das Konto von Kompressoren. In manchen Bereichen, beispielsweise bei der Wasseraufbereitung oder im Produktionssektor, sind es sogar bis zu 40 Prozent. Lindsey ging die Sache mit der Energieeffizienz frontal an und zeigte 2012 bei einem Testlauf in einer Wasseraufbereitungsanlage in Großbritannien, dass sein Blade Compressor in der Lage ist, den Stromverbrauch um mehr als 20 Prozent zu senken.

Lontra sieht gerade in der Wasseraufbereitung einen der Bereiche, die am meisten von der Effizienz des Blade Compressors profitieren könnten. Aber auch in der Zementherstellung, in der Papierindustrie und zahlreichen weiteren Produktionsbereichen könnte der Blade Compressor gewinnbringend eingesetzt werden - im Wesentlichen überall dort, wo Luftdrücke von bis zu 10 bar benötigt werden.

Angesichts der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Blade Compressors könnten laut Lontra in Europa jährlich zwei Terawattstunden Strom (das entspricht ungefähr dem Energieverbrauch einer Großstadt mit 200 000 Haushalten) sowie 860 000 Tonnen CO2 eingespart werden. In Anerkennung dieses Potenzials wurde Lontra von Carbon Trust unterstützt, einer in England ansässigen Organisation, die Unternehmen dabei hilft, ihre Kohlendioxidemissionen zu reduzieren.

Lontra plant, die Einsatzmöglichkeiten der Technologie des Blade Compressors zu erweitern und auch auf die Verdichter in der Automobiltechnik auszudehnen. Dies könnte zur Entwicklung kleinerer und effizienterer Motoren führen - mit gleicher, wenn nicht gar besserer Leistung als die heutigen Modelle.

 Wirtschaftlicher Nutzen

Der Blade Compressor könnte den eher stagnierenden globalen Markt der Luftverdichter, dessen Wert auf mindestens 23,5 Milliarden EUR jährlich geschätzt wird, neu beleben. Lontra ist kein produzierendes Unternehmen, sondern es vermarktet das geistige Eigentum, indem es Lizenzen für die Nutzung der Technologie des Blade Compressors in diversen Branchen erteilt. 2014 schloss Lindseys Unternehmen mit dem schweizerischen Pumpenhersteller Sulzer einen Vertrag, dessen Wert mit 117 Millionen EUR angegeben wird und in dessen Rahmen Sulzer Abwasseraufbereitungsanlagen mit der neuen Technologie beliefert. Auf diese Weise kommt der Blade Compressor in 150 Ländern zum Einsatz.

2016 erhielt Lontra eine Förderung von 50 000 EUR aus dem Rahmenprogramm "Horizont 2020" der EU, das auf KMU abzielt, die das größte Potenzial zur Entwicklung bedeutender innovativer Produkte für einen globalen Markt zeigen. Lontra wird den Einsatz der Blade Compressor-Technologie schwerpunktmäßig in der Lebensmittelbranche und der Pharmaindustrie vorantreiben. Dort wird der Kompressor in pneumatischen Fördersystemen eingesetzt. Bei dieser weitverbreiteten Methode, Produkte und Materialien während des Produktionsablaufs zu befördern, werden diese durch Röhren geblasen.

Lontra ist außerdem eine Partnerschaft mit Shield Group Engineering in England eingegangen. In ihrem ersten gemeinsamen Projekt ging es darum, Wege zur Optimierung von Massenproduktionsabläufen aufzuzeigen. Dabei wurden Lizenznehmern und Partnern beträchtliche Produktionskapazitäten zur Verfügung gestellt.

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    Steve Lindsey mit einem Modell des Blade Compressor

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    Steve Lindsey

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    Steve Lindsey bei der Arbeit am Blade Compressor

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    Steve Lindsey

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    Steve Lindsey


Funktionsweise

Anstelle eines Kolbens, der sich in einem Zylinder vor- und zurückbewegt, arbeitet der Blade Compressor mit einem Kolbenblatt im Inneren einer ringförmigen Kammer. Während das Blatt sich in Längsrichtung durch die Kammer bewegt, zieht es durch eine Einlassöffnung die Luft hinter sich ein, während es gleichzeitig die Luft, die sich vor ihm befindet, komprimiert. Unmittelbar bevor das Kolbenblatt durch einen Schlitz gleitet, der sich in einer sich drehenden Scheibe befindet, die die Kammer in zwei Hälften teilt, wird die komprimierte Luft freigesetzt: Die Luft, die hinter dem Kolbenblatt war, ist nun vor dem Kolbenblatt und wird komprimiert, während aus dem Bereich, der nun hinter dem Blatt liegt, neue Luft eingezogen wird.

Aufgrund des Winkels, in dem das Kompressorblatt angebracht ist, decken sowohl der Kompressions- als auch der Ansaugzyklus mehr als 360 Grad ab, so dass es sich de facto um eine Bewegung von 390 Grad handelt, wodurch sich der Ansaug- und der Kompressionszyklus überschneiden.

Der entscheidende Effizienzvorteil, den der Blade Compressor gegenüber dem konventionellen Kolbenkompressor hat, ist die Tatsache, dass er gleichzeitig Luft ansaugt und Luft komprimiert. Im Gegensatz zu einem normalen Kolbenkompressor, der stehenbleiben und seine Bewegungsrichtung ändern muss, ist die Vorrichtung von Lindsey dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Blatt aufweist, das sich kontinuierlich in eine Richtung dreht und in seiner Bewegung nie anhält und neu ansetzt. Dadurch läuft dieser Kompressor reibungsloser, ruhiger und zuverlässiger. Durch seine Bauweise sorgt er außerdem für eine sehr gute Abdichtung, so dass der Luftverlust reduziert, die Effizienz beträchtlich verbessert und somit der Energieverbrauch deutlich gesenkt wird.

Der Erfinder

Bereits in jungen Jahren wurde Stephen Lindseys Problemlösungskompetenz geschult, denn er durfte seinen Vater bei mechanischen und technischen Projekten unterstützen, die dieser von seiner Arbeit im National Physical Laboratory, dem nationalen Metrologie-Institut in Großbritannien, mit nach Hause brachte. Lindsey studierte Chemie an der Universität Bristol und arbeitete danach als technischer Projektleiter in einem Beratungsunternehmen.

Lindsey gibt offen zu, dass er sich mit Kompressoren nicht besonders gut auskannte, als er in den frühen 2000er-Jahren anfing, sich mit diesem Gebiet zu beschäftigen. Aber sein Know-how wuchs allmählich, und die Idee, eine weit verbreitete, aber häufig wenig beachtete Technologie zu verbessern, ließ ihn nicht mehr los. 2003 meldete er den Blade Compressor zum Patent an, 2004 gründete er Lontra, um sein Werk fortsetzen zu können, und 2016 brachte er seine Erfindung schließlich auf den Markt.

Sein Unternehmergeist und sein leidenschaftliches Eintreten für kleine und mittelständische Unternehmen brachten Lindsey 2015 die britische Auszeichnung "Manufacturing Entrepreneur of the Year" ein. 2013 wurde sein Blade Compressor bei den Water Industry Achievement Awards, einer Auszeichnung der britischen Wasserwirtschaft, als "innovativste Technologie des Jahres" bezeichnet und 2015 wurde er bei den "Environment and Energy Awards" zum besten Produkt im Bereich Energie ("top energy product") gekürt.

Neben seinen geschäftlichen Interessen ist Lindsey ein begeisterter Anhänger des Motorsports. Es hat als Rennfahrer und als Testpilot für Audi gearbeitet.

Wussten Sie das?

Lindseys Blade Compressor ist zwar keine "einfache Erfindung" im eigentlichen Sinne, und doch ist der dahinter stehende Ansatz zur Überwindung eines ganz offensichtlichen Schwachpunkts in der Geometrie herkömmlicher Kolbenkompressoren - nämlich die verschwendete Energie des Kolbenrückgangs - bestechend einfach. Damit reiht sich Lindseys Erfindung in eine Reihe anderer genial einfacher Erfindungen ein, die das, was über Jahrzehnte hinweg gängige Meinung war, auf den Kopf stellten. "Querdenken" außerhalb üblicher Muster und Konventionen - dazu bedarf es meist noch mehr als eines Geistesblitzes und harter Arbeit: Man darf sich von Schwarzmalern nicht entmutigen lassen und muss sich gegen etablierte Lehrmeinungen durchsetzen.

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