Mainspring Energy: Wie der effiziente Lineargenerator rund um die Uhr Strom liefert

Hybrid-Energielösung bei Lineage Logistics verbindet Solaranlage auf dem Dach mit der Technologie von Mainspring Energy.

Das Cleantech-Startup Mainspring Energy hat einen Lineargenerator zur Stromerzeugung entwickelt – und mit diesem Konzept den Erneuerbare-Energien-Giganten NextEra Energy überzeugt. Das Konzept ist nicht völlig neu, aber Mainspring setzt darauf, die Vorteile von Brennstoffzellen mit denen von Gasturbinen zu kombinieren. Hinter dem Cleantech-Unternehmen steckt eine Riege hochkarätiger Investoren wie Khosla Ventures und Bill Gates. Durch den Deal mit NextEra beginnt der kommerzielle Einsatz der innovativen Technologie – wie beispielsweise bei Lineage Logistics.

Die Suche nach der Möglichkeit, rund um die Uhr Strom möglichst klimaneutral erzeugen zu können, geht weiter. Während die Geothermie sowie Wasser- und Wellenenergie langsam Fortschritte machen, hat Mainspring Energy ein Konzept entwickelt, das sofort mit klassischem Gas, aber künftig problemlos mit Biogas oder grünem Wasserstoff betrieben werden kann. Da der Prozess ohne Verbrennung abläuft, sind die Emissionen in jedem Fall niedriger.

Im März 2021 hat Mainspring Energy einen 150-Millionen-Dollar-Deal mit NextEra Energy abgeschlossen.

Das Prinzip hinter der sauberen Technologie ähnelt dem, des Stirling-Motors. Im Zentrum steht eine Reaktion von Luft mit Kraftstoff wie Erdgas, Biogas oder Wasserstoff. In den Generatoren rasen mit Magneten umwickelte Stahlzylinder 12 Mal pro Sekunde durch Kupferspulen hin und her und erzeugen dabei Strom. Es ist Kraftstoff im Spiel, aber keine Verbrennung: Mainspring nennt sie Lineargeneratoren, deren Einsatz erst im Jahr 2020 begonnen hat.

Der Brennstoff der Generatoren ist vorerst Erdgas, Biogas (das auf Deponien oder in Milchviehbetrieben produziert werden kann) oder eine Mischung aus Gas und Wasserstoff. Aber die Einheiten, die nächstes Jahr ausgeliefert werden, können mit jedem dieser Kraftstoffe sowie mit Ammoniak betrieben werden, und der Wechsel der Kraftstoffe erfordert kein Hardware-Upgrade.

Die Möglichkeit, auf klimafreundliche Kraftstoffe wie Wasserstoff umzusteigen, ohne eine teure Aufrüstung der Ausrüstung, gibt Kunden die Möglichkeit, 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 und sich einschalten, wenn das Sonnenlicht nachlässt.

Die Generatoren von Mainspring Energy sind etwa so groß wie ein Parkplatz für ein Elektroauto. Einer der Vorteile liegt darin, das der Lineargenerator innerhalb von Sekunden auf volle Leistung hochgefahren werden kann – und dabei sowohl mit Erdgas als auch mit Biogas oder Wasserstoff funktioniert. Auch der Umwandlungswirkungsgrad bei der Wandlung von Bewegung in elektrische Energie ist gut: Der Grund ist, dass nicht erst eine lineare Bewegung eine Rotation erzeugen muss, die dann den Generator antreibt.

Entwickelt hat die Idee in der Art wie ihn Mainspring Energy einsetzt, der heutige CEO Shannon Miller höchstpersönlich – und zwar an der Standort University, gemeinsam mit den Mitgründern Matt Svrcek und Adam Simpson. Dabei war es das Ziel, eine vollständige Systemintegration zu ermöglichen: „Wir wollten sicherstellen, daß die Emissionen niedrig, der Wirkungsgrad hoch ist, und wir die Steuerungen haben, um verschiedene Kraftstoffe zu verwenden“, so Miller.

NextEra Energy Resources setzt auf Technologie von Mainspring Energy

NextEra Energy Resources ist eine Einheit des mittlerweile weltgrößten Produzenten von Wind- und Solarenergie NextEra Energy. Die Einheit plant, die Lineargeneratoren von Mainspring Energy bei Kundenanlagen zu installieren, also vor allem im gewerblichen und industriellen Umfeld. Diese Zusage von NextEra ist für ein Cleantech-Startup wie Mainspring ganz entscheidend, weil damit Vertrauen in eine innovative, aber in dieser Form unbekannte Technologie erzeugt werden kann.

Als Kunden kommen vor allem Unternehmen in Frage, die heute eher auf Brennstoffzellen setzen würden. Die Technologien sind grundverschieden: Die Brennstoffzelle erzeugt Strom und Wärme durch eine elektrochemische Reaktion. Der neue Generator hingegen nutzt eine Niedrigtemperaturreaktion von unter Druck stehendem Kraftstoff und Luft, um lineare Wellen durch Kupferspulen hin- und herzutreiben. In jeden Container passen zwei solcher Generatoren, die insgesamt 250 Kilowatt Strom erzeugen.

Diese Kunden setzen darauf, durch die regelbaren Lineargeneratoren Lastspitzen gezielt abfedern zu können, um erhöhte Strompreise in Spitzenlastzeiten zu vermeiden. Durch den doppelten Effekt – Kostenreduzierung und Reduzierung von Emissionen – sind die Generatoren und das Energy-as-a-Service-Angebot durchaus attraktiv.

Die Generatoren von Mainspring erreichen ihre niedrigen Investitions- und Wartungskosten durch die Verwendung von Standardmaterialien, nur zwei beweglichen Teilen und einem innovativen Luftlagersystem, das den Bedarf an Öl eliminiert, so das Unternehmen. Es arbeitet ohne den Einsatz von komplexen mechanischen Systemen oder teuren Katalysatoren.

Lineargeneratoren von Investoren unterstützt

Mainspring Energy sitzt im Silicon Valley hat hat insgesamt mehr als 130 Millionen Dollar Venture Capital von Investoren an Land gezogen. Dabei sind unter anderem Bill Gates, Equinor Ventures, KCK, Khosla Ventures und der Energieversorger American Electric Power. Neben diesen Investoren unterstützt auch eine Supermarktkette die neue Technologie – und will Lineargeneratoren an bis zu 30 Filialen installieren. Dabei können beispielsweise Lebensmittelgeschäfte zehn bis 20 Prozent elektrische Energie einsparen.

Bis heute hat das Unternehmen mehr als 500 Millionen US-Dollar von Investoren aufgebracht, darunter Shell Ventures, der Energieversorger American Electric Power Co. und Bill Gates mit seinem Fonds.

Mainspring begann im Juni 2020 mit der Auslieferung von Piloteinheiten an mehrere Fortune-500-Kunden und erwartet den Beginn der kommerziellen Produktlieferungen für Mitte 2021. Mainspring hat Produkte an Einzelhandels-, Lebensmittel- und Energieversorgungskunden geliefert, und befindet sich nach eigener Aussage in Gesprächen mit anderen Fortune-500-Unternehmen in den Bereichen Logistik, Telekommunikation und Biogas-Abwasseraufbereitungsanlagen.

Lineage Logistics integriert Technologie in Hybrid-Energielösung

Ein erstes Einsatzfeld findet die Technologie bei Lineage Logistics. In Kalifornien entstand zuletzt eine Hybrid-Energielösung, die eine Dach-Solaranlage mit der neuartigen linearen Generatortechnologie verknüpft. So wird die gesamte elektrische Energie erzeugt, die die Kühllageranlage des Unternehmens braucht. Das zeigt, wie der Energiebedarf von Gewerbe und Industrie gedeckt werden kann. Das Projekt hat den POWER Award 2023 gewonnen.