Mainspring Energy是由斯坦福大学的三位博士于2010年创立的，他们不是来自斯坦福大学传奇的编程学院，而是来自斯坦福大学的热力学实验室。在初创企业对清洁技术越来越警惕的时候，该团队瞄准了一项艰巨的任务:通过改造电网最基础的技术之一来降低排放。
他们的目标?有近200年历史的发电机设计。几乎所有的机械发电机都是靠旋转的磁铁来产生电流，而Mainspring设计的设计是在一条直线上来回移动。
这是一个简单的物理上的重新定位，潜在的巨大影响。联合创始人兼首席执行官香农•米勒(Shannon Miller)表示，与涡轮机、往复式发动机和燃料电池等现有市场相比，由此产生的“线性发电机”带来的效率更清洁、成本更低、更灵活。
经过十年的发展，线性发电机正逐步投入商业生产，同时对灵活选择的需求急剧增长，以支持电网的可持续发展。米勒说:“极端天气事件和电气化的兴起正推动对电网的需求不断增加，使其具备可承受的弹性。”“与此同时，我们需要迅速朝着净零碳的方向前进。”
一个实用的里程碑
Mainspring的第一个公用事业项目于本周在加州的Angwin宣布。
该城镇是太平洋天然气和电力公司在纳帕县的网络的一个关键节点，是一个微电网分配点，在那里有一台发电机，以稳定每日电力的涨落，并在输往该地区的输电中断时向下游客户提供电力。而在加州史诗般的干旱和创纪录的野火季节，这种情况发生得更频繁了，因为太平洋电力公司诉诸公共安全断电(PSPS)事件，以避免引发新的火灾。
这台240千瓦的线性发电机占地面积约为一个停车位大小，最初将与一个传统的柴油往复式发动机协同运行，PG&E将委托该机组运行。多个主弹簧单元可以配对，以增加输出。随着时间的推移，米勒预计线性发电机将完全接管，因为它做的事情柴油不能。
对我们有利的因素越来越多。
例如，多亏了精确的电力电子技术，主弹簧单元几乎可以瞬间上下波动，以更好地匹配微秒电网波动。随着可再生能源的成倍增长，电力供应变得越来越不稳定，因此提高响应能力对电网是有好处的。
它的低排放应该对附近的社区有好处。随着公用事业公司越来越依赖便携式柴油发电机来稳定电网，不断加剧的空气污染正在打击附近的居民，通常是在弱势社区。
与附近的柴油发动机相比，Mainspring的发电机减少了90%以上的氮氧化物(NOx)排放，并按比例降低了颗粒物污染物。它以沼气为燃料，几乎不排放碳。米勒说，在未来，该装置几乎可以使用任何气体燃料，包括新兴的零碳燃料，如可再生丙烷或绿色氢。
主弹簧线性发电机铁芯。
它是如何工作的
Mainspring的性能优势来自其设计的架构，结合其最先进的电力电子技术的好处，这一技术领域，由于可再生能源的规模，在Mainspring的十年发展中迅速发展。“这些系统使我们能够进行所有的控制，以实现燃料的灵活性、可调遣性和效率，”米勒说。
从物理上来说，该设计重新定位了发电机的常见元素——通过铜线圈移动的磁铁。在Mainspring的设计中，磁铁不像大多数发电机那样以圆周运动旋转，而是沿着水平轴上下滑动，其精度变化不到一张纸的宽度。
当燃料和空气的混合物进入中心反应区时，它不燃烧。相反，通过低温反应，压力直接将热化学能转化为运动，推动两个活塞(主弹簧管它们叫振子)从中心向外移动。
当安装在振荡器上的磁铁通过嵌在外壳中的铜线圈时，就会产生电力。
当振子到达运动极限时，它们会压缩圆柱体远端的空气，产生一种弹簧般的压力，将振子弹回中心，在返回的过程中产生更大的能量。
由于只有两个活动部件，主弹簧的设计可以产生比其他机械发电机更多的单位燃料的功率。米勒说。同时，它的简单性降低了维护和材料成本。与涡轮机或发动机不同，它的创新空气轴承系统不需要油或常规部件更换。与燃料电池不同的是，不需要更换昂贵的催化剂。
通过在相对较低的热量下运行，该设计实际上消除了氮氧化物的排放和燃烧的其他有害副产品。米勒说，总体而言，设计的进步“既能实现燃料电池的高效率和低排放，又能实现发动机和微型涡轮机的低成本和可调度性”。
主弹簧发电机在安装现场(这不是PG&E的实现)。
融资增长
这些优势吸引了一波蓝筹股投资者。今年5月，Mainspring完成了一轮9500万美元的D轮融资，由Fine Structure Ventures(前身为Devonshire Investors)领导，该公司隶属于富达投资(Fidelity Investments)母公司FMR的私募股权公司，同时还获得了40 North Ventures、雪佛龙技术风险投资(Chevron Technology Ventures)和普林斯维尔资本(Princeville Capital)的支持。
在D轮融资中，这家初创公司迄今已融资2.28亿美元，这是建立在科斯拉风投(Khosla Ventures)在A轮融资和比尔•盖茨(Bill Gates)在b轮融资的基础上。C轮融资包括战略能源行业合作伙伴:AEP、Centrica、ClearSky Power & Technology和Equinor。
今年3月，Mainspring宣布与美国公用事业和可再生能源巨头NextEra Energy建立合作关系。NextEra是世界上最大的私营可再生能源生产商。
通过其业务服务部门NextEra Energy Resources，该交易承诺提供1.5亿美元，帮助Mainspring的客户购买、融资和部署新发电机，主要是通过电力购买协议(ppa)等安排，客户无需直接购买资产，而是可以支付经常性费用。
我们不会在这上面花费资本。这需要其他公司去做。我们没有维护它。这需要其他公司去做。
NextEra也为这家初创公司提供了一个强大的合作伙伴，以扩大绿色氢的规模。2020年7月，NextEra宣布绿色氢气试点项目与佛罗里达电力照明公司合作。对于Mainspring来说，NextEra在将新兴可再生能源部署到电网方面的专业知识，为与新客户合作提供了一条快速通道。米勒说:“我们的战略是寻找了解电网发展方向并能真正帮助我们扩大规模的合作伙伴。”
Mainspring的两个公开客户，PG&E和Kroger，都选择通过NextEra进行ppa式融资。对于克罗格来说，该协议提供了一种方法，可以提高其位于洛杉矶地区的一家门店的能源供应的可靠性，同时降低成本和排放——所有这些都只需要最少的前期承诺。
“我们不会在这方面投入资本。这需要其他公司去做。我们没有维护它。这需要其他公司来做。”“这让我们处于一个非常等价的基础上，从公用事业购买电力。”
这家食品杂货商正面临着一个日益普遍的难题:电网供电成本上升的压力，以及减少现场电源排放的压力。
“在效率方面，我们几乎已经做了我们能做的一切，”乔治说。线性发电机帮助克罗格提高可持续性的移动必威体育2018其企业范围的目标减少30%的温室气体排放。
可靠性与气候
克罗格的优先事项反映了越来越多的大能源用户的需求，对他们来说，脱碳目标面临着气候变化和电网不稳定的挑战。
与加州一样，美国西部的大部分地区也面临着类似的困境:气温上升推动了电力需求，干旱减少了水电产量，大火威胁着主要输电线路。
这种压力正促使政府、公用事业和企业增加备用电力的支出，即使它可能达不到绿色目标。今年7月，尽管加州州长支持美国一些最雄心勃勃的脱碳目标，但他宣布进入紧急状态，这一举动使得化石燃料后备解决方案得以快速部署，并加快了新清洁能源项目的推出。
接下来的一个月，国家能源委员会批准了五个临时燃气发电机，以减少停电风险。正如GreenBiz的萨拉·戈尔登所言在她的每周通讯中提到“(加州)官员面临着艰难的选择，是减轻今天的痛苦，还是遏制明天的灾难。”
Mainspring提供了一种同时满足这两个优先事项的方法。在短期内，它可以响应地生产低排放、负担得起的能源。米勒说，在未来，它的燃料灵活性使其能够处理未来的清洁燃料。与十年前相比，“对我们来说，顺风变得越来越强。”
