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Prix de l'inventeur européen

Steve Lindsey (Royaume Uni)

Finaliste du Prix de l’inventeur européen 2017

Steve Lindsey (Royaume Uni)

Catégorie : Petites et moyennes entreprises (PME)

Secteur : Compresseurs d'air et de gaz

Société : Lontra (RU)

Numéro de brevet : EP0933500

Invention: Compresseur d'air rotatif à économie d'énergie

Avec son invention, le compresseur à aube à économie d'énergie, Steve Lindsey pourrait bien révolutionner le marché des compresseurs d'air, qui représente plusieurs milliards d'euros. Également appelés « quatrième service public », les compresseurs sont employés dans de nombreuses applications industrielles, aussi bien pour des équipements de fabrication que pour des appareils de climatisation. La conception sans huile hautement efficace de Steve Lindsey offre une solution plus respectueuse de l'environnement que les compresseurs classiques, avec des économies d'énergie de l'ordre de 20 %.

lindsey-side-visualDans les compresseurs à pistons alternatifs, qui n'ont guère évolué depuis les années 1930, des pistons aspirent l'air dans un cylindre lors de la course vers l'extérieur puis compriment l'air lors de son admission. Non seulement ces compresseurs sont bruyants mais ils sont inefficaces, puisqu'ils consacrent la moitié de leur mouvement - et donc la moitié de l'énergie qu'ils consomment - à préparer la compression et non à l'exécuter.

Bien qu'il existe d'autres technologies, personne n'a trouvé d'alternative simple et efficace au compresseur à piston - jusqu'à ce jour.

Le compresseur à aube de Steve Lindsey est concédé sous licence par Lontra, sa société d'ingénierie en démarrage basée au Royaume-Uni. Il constitue une solution de remplacement innovante et raffinée sur le plan mécanique. Ce compresseur est conçu de telle sorte que la section du cylindre se transforme en une chambre annulaire. Une aube-piston se déplace tout le long de cette chambre, comprimant l'air à l'avant tout en aspirant l'air à l'arrière. Le compresseur à aube remédie au principal inconvénient d'un compresseur à piston en comprimant l'air en continu. Sa géométrie unique réduit considérablement les contraintes qui s'exercent sur les pièces mobiles, est étonnamment silencieuse et offre d'excellentes caractéristiques d'étanchéité, ce qui améliore son efficacité.

Bénéfices pour la société

Les compresseurs d'air sont des machines gourmandes en énergie. En Europe, ils représentent environ 10 % de la consommation d'énergie industrielle totale. Dans certains secteurs, tels que la purification d'eau et la fabrication, ce pourcentage peut monter à plus de 40 %. Souhaitant s'attaquer de front à la question de l'efficacité énergétique, Steve Lindsey a démontré en 2012, lors d'un essai réalisé dans une installation de traitement des eaux usées au Royaume-Uni que son compresseur à aube pouvait réduire la consommation d'électricité de plus de 20 %.

Pour la société Lontra, le traitement des eaux usées est l'un des principaux secteurs qui peuvent tirer profit de l'efficacité du compresseur à aube. Mais celui-ci peut tout aussi bien être utilisé dans la production de ciment, dans des usines de pâtes et papiers et dans de nombreux processus de fabrication - en fait, il convient pour toute application nécessitant une pression d'air jusqu'à 10 bars.

Lontra estime que, compte tenu de ses multiples utilisations potentielles, le compresseur à aube pourrait permettre d'économiser deux térawattheures d'électricité par an en Europe (soit à peu près la consommation énergétique d'une ville de 200 000 foyers) et 860 000 tonnes de CO2. Ces chiffres prometteurs ont permis à Lontra de bénéficier du soutien de Carbon Trust, une société britannique qui aide les entreprises à réduire leurs émissions de carbone.

Lontra prévoit d'élargir le champ d'application de sa technologie de compresseur à aube aux surcompresseurs utilisés dans le secteur automobile. Cela pourrait aboutir à la conception de moteurs plus petits, plus efficaces, offrant des performances égales voire supérieures à celles des modèles actuels.

Avantages économiques

Le compresseur à aube pourrait bien donner une nouvelle impulsion au marché relativement stagnant des compresseurs d'air, à l'échelle mondiale. Selon des estimations, ce marché représente au moins 23,5 milliards d'euros par an. La société Lontra ne fonctionne pas comme une entreprise de fabrication mais plutôt comme un cabinet de propriété intellectuelle qui accorde des licences pour l'utilisation de la technologie de compresseur à aube dans divers secteurs industriels. En 2014, la société de Steve Lindsey a conclu avec Sulzer, un fabricant de pompes basé en Suisse, un accord d'une valeur estimée à 717 millions d'euros pour la fourniture de cette technologie à des installations de traitement d'eaux usées. Cet accord prévoit la vente du compresseur à aube dans 150 pays.

En 2016, Lontra a obtenu 50 000 euros de financement de la part du programme européen Horizon 2020, qui aide les PME présentant le plus fort potentiel à mettre au point de nouveaux produits importants pour un marché international. Lontra souhaite se concentrer sur le lancement de la technologie de compresseur à aube dans les secteurs alimentaire et pharmaceutique, où elle sera intégrée dans des convoyeurs pneumatiques - une méthode couramment utilisée pour déplacer des produits et des matériaux en cours de production en faisant souffler de l'air à l'intérieur de tubes.

Lontra a également conclu un partenariat avec la société britannique Shield Group Engineering. Leur premier projet commun a consisté à chercher des moyens de rationaliser la production en série et d'offrir une capacité de fabrication importante aux bénéficiaires de licence et aux partenaires.

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    Steve Lindsey avec un modèle du compresseur à pales

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    Steve Lindsey

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    Steve Lindsey travaillant sur son compresseur à pales

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    Steve Lindsey

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    Steve Lindsey


Comment ça marche ?

Au lieu de déplacer un piston selon un mouvement de va-et-vient dans un cylindre, le compresseur à aube utilise une aube-piston à l'intérieur d'une chambre annulaire (circulaire). Lorsque l'aube se déplace le long de la chambre, elle aspire de l'air derrière elle via une entrée d'air, tout en comprimant l'air à l'avant. L'air comprimé est relâché juste avant que l'aube-piston coulisse à travers une fente prévue dans un disque rotatif qui divise la chambre : l'air qui se trouvait derrière le piston est à présent devant le piston et est comprimé tandis qu'un nouveau volume d'air est aspiré au niveau de ce qui est à présent à l'arrière de l'aube.

Grâce à l'angle de l'aube du compresseur, le cycle de compression et le cycle d'induction couvrent plus de 360 degrés, réalisant de facto 390 degrés, ce qui signifie que les cycles d'induction et de compression se chevauchent.

En termes d'efficacité, le principal atout du compresseur à aube par rapport au compresseur à piston traditionnel tient au fait qu'il aspire de l'air et le comprime simultanément. Contrairement à un compresseur à piston normal, qui doit s'arrêter et changer de direction, le dispositif de Steve Lindsey intègre une aube qui tourne continuellement dans un seul sens, sans jamais s'arrêter et redémarrer. Cela le rend plus fluide, plus silencieux et plus fiable. Sa conception offre aussi une très bonne étanchéité, ce qui réduit les fuites d'air, améliore sensiblement son efficacité et réduit la consommation d'énergie.

Inventeur

Dès son jeune âge, Stephen Lindsey a développé un état d'esprit orienté vers la résolution de problèmes. Il aidait son père à mener les projets mécaniques et techniques qui lui étaient confiés par le National Physical Laboratory, l'institut de recherche britannique sur les étalons de mesure. Steve Lindsey a suivi des études de chimie à l'Université de Bristol, avant de travailler dans un cabinet de conseil en tant que gestionnaire de projets techniques.

Il admet volontiers que la conception des compresseurs n'était pas sa spécialité lorsqu'il a commencé à se pencher sur le sujet, au début des années 2000. Il a cependant développé son niveau d'expertise lorsque l'idée lui est venue d'améliorer d'améliorer une technologie largement employée mais souvent négligée. Il a déposé une demande de brevet pour le compresseur à aube en 2003, créé la société Lontra en 2004 pour poursuivre son travail et mis son invention sur le marché en 2016.

Fervent défenseur de l'entreprenariat et des petites et moyennes entreprises, Steve Lindsey a remporté le prix de l'entrepreneur britannique de l'année en 2015. Son compresseur à aube a été désigné « nouvelle technologie la plus innovante de l'année » lors des Water Industry Achievement Awards (2013) et reconnu produit au meilleur rendement énergétique lors des Environment and Energy Awards (2015).

En dehors de ses centres d'intérêt professionnels, Lindsey est un véritable passionné de sports automobiles. Il a couru en tant que professionnel et a travaillé comme pilote d'essai pour Audi.

Le saviez-vous ?

Bien qu'il ne s'agisse pas d'une invention que l'on pourrait qualifier de simple, le compresseur à aube de Steve Lindsey résout de façon simple et raffinée un défaut flagrant de la géométrie des compresseurs à piston traditionnels : la course de retour inefficace. L'invention de Steve Lindsey rejoint ainsi les rangs d'autres inventions à la fois simples et brillantes, qui ont su remettre en question les principes établis. Réfléchir de façon différente demande souvent plus qu'un éclair de génie et un travail acharné : il faut avoir le courage de défier les sceptiques et aller au-delà des préjugés techniques solidement ancrés.

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