Schwerkraft-Kompressor erreicht 37 % Energieeinsparung

Der Schwerkraft-Kompressor des schwedischen Herstellers Enairon erreicht verglichen mit herkömmlichen Luftkompressoren, die mit einem adiabatischen Prozess arbeiten, der zu Wärmeentwicklung und Energieverlusten führt, einen nahezu isothermen Prozess. Dieser verringert den Bedarf an Kühlung und Trocknung. Der Kompressor nutzt Wasser und Schwerkraft in Spiralrohren, in denen das Wasser wie ein Kolben wirkt, um Luft effizient zu komprimieren. Theo Wiman Ohlson, CEO und Mitbegründer des Herstellers, führt aus: „Mit einer Senkung des Energieverbrauchs um 37 % bieten wir Unternehmen die Möglichkeit, Millionen zu sparen und gleichzeitig ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.“

Das wassergefüllte Spiraldesign ist selbstschmierend.Da also kein Öl im Prozess vorhanden ist, ist eine Ölreinigung nicht erforderlich. Der Lufteinlass ist jedoch mit einem Filter ausgestattet, der sicherstellt, dass keine Partikel oder Verunreinigungen in den Kompressor gelangen. Dieser Lufteinlass befindet sich etwa 20 m über dem Boden, wo die Partikeldichte geringer ist als in Bodennähe. Die einfache Konstruktion mit nur einer rotierenden Komponente führt außerdem zu einem geringeren Wartungsbedarf und einer längeren Lebensdauer.  

Braucht keinen Platz im Innenraum

Bei Göteborg Energi, dem Energieunternehmen der Stadt Göteborg, ist bereits ein Schwerkraft-Kompressor im Einsatz. „Die Möglichkeit, den Kompressor im Freien zu installieren, ist äußerst vorteilhaft, da wir so in den Innenräumen Platz für andere Anwendungen freimachen können. Mit der Einführung des Gravity Kompressors können wir die Kapazität um 37 % oder mehr erhöhen, ohne zusätzliche Investitionen in die Infrastruktur tätigen zu müssen“, erklärt Daniel Karlsson, der Leiter der Kompressoranlage beim Energieunternehmen ist.
Der Hersteller bereitet sich zudem darauf vor, den Schwerkraft-Kompressor 2025 in Serie zu produzieren. Er konnte den Kompressor bereits im industriellen Umfeld verifizieren – die erste Einheit ist 2021 bei Stora Enso in Betrieb genommen worden. Die nächsten Lieferungen sind für Höganäs, einen Anbieter von Metallpulver-Lösungen, und Södra Cell, einem Zellstoff-Hersteller, geplant.

Druckluft raus, Wasser bleibt

Der Prozess beginnt in einem oberen Tank, der Außenluft ansaugt. Der Tank ist zur Hälfte mit Wasser gefüllt, und Luft und Wasser werden abwechselnd in abwärtsführende Spiralen geleitet. Während sich die Spiralen drehen, drückt die Schwerkraft das Wasser und die Luft nach unten. Das Volumen der Spirale pro Umdrehung nimmt entlang der Spirale ab, indem der Innendurchmesser des Schlauches sich verengt und eine Form ähnlich einem langen Kegel bildet. Die Schwerkraft ist bestrebt, das Wasser in einer horizontalen Position zu halten, aber der Luftdruck drückt das Wasser aus dem Gleichgewicht, wodurch stehende Wasserkolben mit Höhenunterschieden entstehen. Bei jeder Spiralumdrehung erzeugen diese Höhenunterschiede einen höheren Druck.

Der Verdichtungsprozess wird während der gesamten Zeit durch das Wasser gekühlt, sodass ein nahezu isothermer Prozess mit hohem Wirkungsgrad erreicht wird. Die Spiralen enden in einem Bodentank, in dem Druckluft und Wasser getrennt werden. Der Auslass für die Luft befindet sich oberhalb der Wasseroberfläche, um sicherzustellen, dass nur Luft austritt. Das Wasser wird über einen Auslass unterhalb der Wasseroberfläche in den oberen Anfangsbehälter zurückgeführt. Für eine effektive Trennung ist der verwendete Tank in einem 45-Grad-Winkel aufgestellt.

Das Wasser wird in den oberen Behälter zurückgeführt, wo es seinen Druck nutzt und diesen in potenzielle Energie umwandelt, die in der Spirale wiederverwendet wird. Die Luft gelangt in den oberen Behälter der nächsten Stufe und in einen neuen Satz von Spiralen zur weiteren Verdichtung. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis der Gesamtdruck erreicht ist. Allerdings wird das Wasser innerhalb jeder Verdichtungsstufe umgewälzt. Während die Luft sich also vorwärtsbewegt wird das Wasser innerhalb des Systems recycelt.