Wie man einen Stromgenerator verkauft, hat noch niemand gehört

Von: David R. Baker | 20. April 2023 um 01:15 Uhr

Zwei Generatoren, die auf einem engen Parkplatz im Silicon Valley brummen, stellen eine saubere Energietechnologie dar, die so neu ist, dass die meisten potenziellen Kunden nicht wissen, dass sie existiert. Für Adam Simpson und sein Startup Mainspring Energy Inc. ist das Fluch und Chance zugleich.

Im Inneren der Generatoren rasen mit Magneten umwickelte Stahlzylinder zwölfmal pro Sekunde durch Kupferspulen hin und her und erzeugen so Strom. Es ist Treibstoff im Spiel, aber keine Verbrennung: Es brennt nichts. Das schnelle, gedämpfte Trommeln der Generatoren – etwa so laut wie der Verkehr auf dem Bayfront Expressway ein paar Meter entfernt – lässt sie wie Motoren klingen, ist es aber nicht.

Mainspring nennt sie Lineargeneratoren, und als Chief Product Officer und Mitbegründer des Unternehmens erklärt Simpson sie der Welt oft. Die meisten Technologien, die den Übergang zu sauberer Energie vorantreiben – Solarzellen, Windturbinen, Batterien und Brennstoffzellen – sind in der einen oder anderen Form schon seit Jahrzehnten im Handel erhältlich, auch wenn sie gerade erst auf dem Vormarsch sind. Unternehmen verstehen sie und haben es sich bequem gemacht, sie auf Dächern zu platzieren oder sie neben Büros aufzustellen. Nicht so beim Lineargenerator, den Mainspring seit 2020 einsetzt. Soweit das Unternehmen und seine Unterstützer wissen, verkauft niemand sonst einen.

„Wir müssen viel Aufklärungsarbeit leisten“, sagt Simpson, der auch das Regierungsangelegenheiten-Team von Mainspring leitet. „Es handelt sich um eine völlig neue Erzeugungskategorie, von der Kunden und Netzplaner nichts wussten, ein Tool, von dem sie nicht wussten, dass sie es haben.“ Um ihnen das Verständnis zu erleichtern, führt Simpson die politischen Entscheidungsträger manchmal durch das kleine Montagewerk des Unternehmens in Menlo Park, wo auf dem Parkplatz Einheiten getestet werden, die auf den Versand an Kunden warten. „Es ist echt“, sagt er. „Sie können es anfassen.“

Mainspring hat es geschafft, einige große Namen in der Energiewelt davon zu überzeugen, seinen Generatoren eine Chance zu geben. Der weltweit größte Produzent erneuerbarer Energien, NextEra Energy Resources LLC, unterzeichnete 2021 eine Vereinbarung über 150 Millionen US-Dollar zum Kauf und Einsatz der Generatoren sowie zur Finanzierung von Käufen für andere Kunden. Selbst für NextEra war die Technologie neu. „Von so etwas habe ich noch nie gehört“, sagt Matt Ulman, NextEras Vizepräsident für dezentrale Energieerzeugung. In Anerkennung dieser Neuheit wurde Mainspring von BloombergNEF zum Pionier 2023 ernannt, der jedes Jahr eine Auswahl an Start-up-Unternehmen auszeichnet, die an potenziell bahnbrechender Klimatechnologie arbeiten.

Tatsächlich treibt die Umstellung auf saubere Energie eine Vielzahl neuer Technologien voran, deren Durchsetzung – wenn sie überhaupt überleben – Jahre dauern kann. Aber auch wenn der Großteil der weltweiten jährlichen Investitionen in saubere Energie in Höhe von 1 Billion US-Dollar in erneuerbare Energien und Elektroautos fließt, verfolgen Startups bessere Kernreaktoren oder neue Wege zur Stromerzeugung aus der Erdwärme, sagt Jesse Jenkins, Assistenzprofessor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der Princeton University.

„Einige davon werden scheitern, was bei Innovationen immer der Fall ist“, sagt Jenkins, der Wege zur Dekarbonisierung modelliert. „Aber es gibt genug Schüsse aufs Tor, dass einigen davon gelingen wird.“

Er wurde über den Mainspring-Generator informiert und sieht mehrere mögliche Einsatzmöglichkeiten, darunter den Ersatz stark umweltschädlicher „Spitzenkraftwerke“, die nur laufen, wenn der Strombedarf im Netz steigt, oder das Laden von Elektro-Sattelschleppern, die weit mehr Strom benötigen als typische Elektrofahrzeuge.

„Der Lineargenerator weist einige einzigartige Eigenschaften auf, die ihn zu einem interessanten Werkzeug machen“, sagt Jenkins. „Es ist eine grundlegend neue Art der Stromerzeugung.“

Die Grundidee des Lineargenerators reicht 80 Jahre zurück. Doch die meiste Zeit galt es als mögliches Design für einen Verbrennungsmotor in Autos. Mainspring verfolgte einen ganz anderen Ansatz.

Jeder Generatorkern besteht aus zwei Zylindern, sogenannten Oszillatoren oder Übersetzern, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen – wie ein zweizackiger Pogo-Stick, der auf der Seite liegt. Während sie nach innen schwingen, komprimieren sie eine Mischung aus Kraftstoff und Luft, bis die Kraftstoffmoleküle zerfallen und die Oszillatoren nach außen drücken. Luftfedern fangen sie auf und schicken die Schwinger wieder aufeinander zu. Obwohl sie in einem Gehäuse untergebracht sind, gleiten die Oszillatoren auf einem dünnen Luftkissen, um die Reibung zu minimieren. Magnete an den Zylindern bewegen sich durch Kupferspulen hin und her, um Strom zu erzeugen. Mainspring verpackt zwei der 20 Fuß langen Kerne nebeneinander in einem modifizierten Versandcontainer, um jeweils einen Generator zu erzeugen, der 230 Kilowatt Strom erzeugen kann. Das reicht nach Angaben des Unternehmens für ein typisches Einzelhandelsgeschäft.

Der Brennstoff der Generatoren ist derzeit Erdgas, Biogas (das auf Mülldeponien oder Milchviehbetrieben produziert werden kann) oder eine Mischung aus Gas und Wasserstoff. Aber die Einheiten, die nächstes Jahr ausgeliefert werden, können mit jedem dieser Brennstoffe sowie mit Ammoniak betrieben werden, und der Wechsel der Brennstoffe erfordert kein Hardware-Upgrade. Beim Betrieb mit Erdgas produzieren die Generatoren Kohlendioxid, bei Wasserstoff entsteht als einziges Nebenprodukt Wasser. Da es keine Verbrennung gibt, stoßen die Generatoren nahezu keine Stickoxide aus – Luftschadstoffe, die Atemprobleme auslösen und zum Smog beitragen können.

Simpson und seine Mitbegründer Shannon Miller und Matt Svrcek entwickelten die Idee, als alle drei Mitte der 2000er Jahre am Advanced Energy Systems Lab der Stanford University studierten. Es ging nicht darum, ein altes Design der Automobilindustrie wiederzubeleben; Es ging darum, den effizientesten Prozess zu finden, um die Energie in chemischen Bindungen, beispielsweise in einem Kraftstoff, zu nutzen. Miller, Simpson und Svrcek entschieden sich für die Komprimierung von Kraftstoff und Luft und begannen dann mit der Entwicklung einer Maschine für diesen Prozess. Als das Konzept zu reifen begann, mussten sie die einzelnen Teile selbst entwerfen und Maschinenwerkstätten für den Bau finden.

„Wir dachten nicht, dass man einfach mit den Fingern schnipsen und über Nacht ein ganz neues Stromerzeugungssystem bauen könnte“, sagt Miller, jetzt CEO von Mainspring.

Das Team erlebte einen entscheidenden Durchbruch, als die Risikokapitalgesellschaft Khosla Ventures LLC Simpson mit der Durchführung von Recherchen beauftragte. Khosla, vielleicht am besten bekannt für die Finanzierung der Zahlungsunternehmen Square and Stripe und des Lieferservices DoorDash, hat ein langjähriges Interesse an Cleantech und ließ Simpson ein Energiespeicher-Startup bewerten, dessen Finanzierung das Unternehmen in Erwägung zog. Geschäftsführer Samir Kaul sagte, er sei von Simpsons Fleiß und Liebe zum Detail beeindruckt – noch beeindruckter als von der Firma, mit deren Recherche Simpson beauftragt wurde.

„Ich sagte ihm: ‚Wir werden dieses Unternehmen aufgeben, aber woran arbeiten Sie?‘ " sagt Kaul. Er traf sich mit Miller und Svrcek und erkannte das Potenzial des Trios und ihrer Idee. Als Mainspring im Jahr 2010 gegründet wurde, war Khosla Ventures sein erster Geldgeber.

Mainspring begann im Jahr 2020 mit der Auslieferung seiner ersten Pilotgeneratoren an Kunden und erhielt bald Unterstützung von NextEra. Laut Ulman hat sich NextEra für die Unterzeichnung einer Vereinbarung entschieden, weil der Generator mehrere wichtige Verkaufsargumente für potenzielle Kunden bietet. Obwohl er und Mainspring nicht auf genaue Kosten eingehen, sagt Ulman, dass Unternehmen an Orten mit hohen Strompreisen Geld sparen können, wenn sie sich auf den Generator statt auf das Stromnetz verlassen. Sie erhalten außerdem Schutz vor Stromausfällen, einem wachsenden Problem in weiten Teilen der USA. Die Möglichkeit, ohne teure Anlagenaufrüstung auf klimafreundliche Kraftstoffe wie Wasserstoff umzusteigen, gibt Kunden die Chance, ihren Betrieb zukunftssicher zu machen und ihre Klimaziele zu erreichen. Und da sich der Generator sofort ein- und ausschaltet, kann er problemlos mit einer Solaranlage auf dem Dach gekoppelt werden, die sich einschaltet, wenn das Sonnenlicht nachlässt.

Die Unterstützung von NextEra trägt wesentlich dazu bei, potenzielle Kunden davon zu überzeugen, einen Blick darauf zu werfen, sagt Miller. Aber Ulman sagt, dass es ein Spektrum an Bereitschaft gibt, ungewöhnliche Technologien auszuprobieren. „Sie haben einige Kunden, die in ihrem Energiegeschäft sehr fortschrittlich sind und bei der Erprobung neuer Lösungen an vorderster Front stehen wollen“, sagt er. „Und es gibt andere Kunden, die möchten, dass Sie es zuerst beweisen.“

Weitere namhafte Unterstützer sind hinzugekommen. Bis heute hat das Unternehmen mehr als 500 Millionen US-Dollar von Investoren eingesammelt, darunter Shell Ventures, der Energieversorger American Electric Power Co. und Bill Gates.

Der Spezialist für die Lagerung von Kühllebensmitteln, Lineage Logistics LLC, beschloss, einen Lineargenerator in einem Lagerhaus in der südkalifornischen Stadt Colton auszuprobieren und ihn mit einer Solaranlage auf dem Dach zu kombinieren. Das in Michigan ansässige Unternehmen betreibt mehr als 400 Anlagen und kann keinen Stromausfall in seinen klimatisierten Lagerhäusern riskieren. Mittlerweile hat das Unternehmen an drei Standorten Generatoren installiert und plant aktiv weitere 15. Sie werden derzeit mit Erdgas betrieben, aber Lineage erwägt Biogas und möchte letztendlich auf Wasserstoff umsteigen. Die neuartige Technologie funktioniert, sagt Jesse Tootell, Senior Manager für Energieanalytik bei Lineage.

„Wir hatten keinen einzigen Monat, in dem sie eine einzige Spezifikation übersehen hätten“, sagt er. „Sie haben alle technischen Aspekte erfüllt, die uns wichtig sind.“

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