Schwerkraft-Kompressor ermöglicht energieeffiziente Drucklufterzeugung

Die industrielle Drucklufterzeugung steht vor einem möglichen Paradigmenwechsel. Ein neuartiger Schwerkraft-Kompressor nutzt ausschließlich Wasser und Gravitationskräfte zur Luftverdichtung und erreicht dabei eine Energieeinsparung von 37 Prozent gegenüber herkömmlichen Systemen. Diese innovative Technologie arbeitet nahezu wärmefrei, während bei konventionellen Kompressoren durch die schnelle Verdichtung erhebliche Wärme entsteht, die Energie verschwendet.

Das Prinzip basiert auf einer grundlegend anderen Herangehensweise an die Luftverdichtung. Statt metallischer Verdichtungselemente wie Schrauben, Kolben oder Rotoren verwendet das System Wasser als Kompressionselement. Diese Flüssigkeit unterliegt keinem mechanischen Verschleiß und ermöglicht eine vollständige Abdichtung ohne die bei herkömmlichen Kompressoren üblichen Leckagen zwischen festen Bauteilen.

Die Technologie adressiert ein zentrales Problem vieler Industriebetriebe: den schwankenden Druckluftverbrauch durch inkonsistente Prozesse und Fertigungsabläufe. Während konventionelle Systeme im niedrigen Leistungsbereich schwächeln und oft nicht unter 30 Prozent ihrer Kapazität regelbar sind, ermöglicht der Schwerkraft-Kompressor eine stufenlose Modulation zwischen null und 100 Prozent. Diese Flexibilität führt zu einer verbesserten Kontrolle über Luftstrom und Stromverbrauch.

Funktionsprinzip einer wasserbasierten Verdichtung

Das Herzstück der Technologie bilden spiralförmig angeordnete PE-Rohre mit kontinuierlich abnehmendem Innendurchmesser. Diese Spiralen sind in einem 45-Grad-Winkel ausgerichtet und parallel organisiert. Der Verdichtungsprozess beginnt in einem oberen Tank, der zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist. Luft und Wasser werden abwechselnd in die abwärts führenden Spiralen geleitet.

Während der Rotation drückt die Schwerkraft sowohl Wasser als auch Luft nach unten. Das Wasser fungiert dabei als beweglicher Kolben. Durch die konische Form der Spiralrohre verringert sich das verfügbare Volumen pro Umdrehung kontinuierlich. Die Schwerkraft erzeugt Höhenunterschiede in den stehenden Wasserkolben, wodurch mit jeder Spiralumdrehung ein höherer Druck aufgebaut wird.

Ein entscheidender Vorteil liegt in der kontinuierlichen Kühlung durch das Wasser während des gesamten Verdichtungsprozesses. Die Wasserkolben dienen als mehrere integrierte Kühlelemente, die die Temperatur während der gesamten Kompression stabilisieren. Dadurch bleibt die Temperatur nahezu konstant, was zu einem hohen Wirkungsgrad führt und den Bedarf an nachgeschalteter Kühlung und Trocknung erheblich reduziert.

Am Ende der Spiralen erfolgt die Trennung von Druckluft und Wasser in einem um 45 Grad geneigten Bodentank. Der Luftauslass befindet sich oberhalb der Wasseroberfläche, um sicherzustellen, dass ausschließlich Luft austritt. Das Wasser wird über einen Auslass unterhalb der Wasseroberfläche zum oberen Behälter zurückgeführt und nutzt dabei seinen Druck zur Umwandlung in potenzielle Energie, die im System wiederverwendet wird. Die verdichtete Luft gelangt zur weiteren Druckerhöhung in die nächste Verdichtungsstufe. Dieser mehrstufige Prozess wird so lange wiederholt, bis der gewünschte Gesamtdruck erreicht ist, wobei das Wasser innerhalb jeder Verdichtungsstufe zirkuliert.

Technische Vorteile und Betriebseigenschaften

Die Konstruktion arbeitet mit Drehzahlen unter 15 Umdrehungen pro Minute – ein drastischer Unterschied zu Schraubenkompressoren, die teilweise mit bis zu 25.000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Diese niedrigen Drehzahlen sind möglich, da Wasser als Abdichtungselement fungiert und die Luft vollständig isoliert. Der Kompressor kann sogar vollständig zum Stillstand kommen und dabei den Luftdruck ohne Verluste aufrechterhalten – eine Eigenschaft, die bei metallischen Verdichtungselementen undenkbar wäre.

Die ölfrei arbeitende Technologie eliminiert den Bedarf an Ölreinigung und die damit verbundenen Wartungsarbeiten. Mit nur einem rotierenden Bauteil – der Spiralkonstruktion selbst – zeichnet sich das System durch mechanische Einfachheit aus. Die gesamte rotierende Vorrichtung arbeitet passiv und benötigt nach der initialen Wasserbefüllung keine zusätzliche Wasserzufuhr. Das System benötigt lediglich Luft als Zufuhr und gibt ausschließlich verdichtete Luft ab.

Die Luftansaugung eines Schwerkraft-Kompressor erfolgt etwa 20 Meter über dem Boden, wo die Partikeldichte deutlich geringer ist als in Bodennähe. Ein integrierter Filter verhindert zusätzlich das Eindringen von Verunreinigungen in das System. Die robuste PE-Rohr-Konstruktion unterliegt keinen extremen Fertigungstoleranzen, da die natürliche Nachgiebigkeit des Wassers Präzisionsfertigung überflüssig macht.

Besonders vorteilhaft für Produktionsbetriebe ist die Möglichkeit der Außenaufstellung. Die witterungsbeständige Konstruktion schafft wertvollen Platz in Produktionshallen für andere Anwendungen und kann die Kompressorkapazität ohne zusätzliche Investitionen in die Gebäudeinfrastruktur erhöhen. Die lange Lebensdauer resultiert aus der Kombination von wenigen beweglichen Teilen, niedrigen Betriebsgeschwindigkeiten und der Abwesenheit von Verschleiß durch Reibung zwischen metallischen Komponenten.

Quelle / Foto (Screenshot): Enairon (Sweden)