Generatorenhersteller kooperiert mit der Erweiterung seiner Motoren

Aus historischer Sicht mögen zehn Jahre für die Energiebranche wie ein Tropfen auf den heißen Stein erscheinen. Doch in einem Jahrzehnt lässt sich viel erreichen. Fragen Sie einfach Mesa Solutions, einen Energiedienstleister mit Hauptsitz in Loveland, Colorado, der sich auf die Herstellung, den Verkauf, die Vermietung und das Leasing mobiler gasbetriebener Energielösungen spezialisiert hat.

Im Rahmen der Partnerschaftsvereinbarung liefert HDI die Langblöcke für die Motoren, während Mesa für die Umrüstung zuständig ist. (Foto: Mesa Solutions)

Seit seiner Gründung im Jahr 2014 hat Mesa über 2.000 Generatoren an über 130 Kunden ausgeliefert und über 450 MW Strom für gewerbliche und industrielle Primärstromversorgung, Mikronetze, Notstromversorgung und andere Anwendungen erzeugt. Nach der Ankündigung seiner Partnerschaft mit dem globalen Baumaschinen- und Motorenhersteller Hyundai Doosan Infracore (HDI) auf der ConExpo-Con/Agg 2023 wird Mesa nun seine eigene Produktlinie gasbetriebener Motoren vertreiben.

„Wir sind ein junges Unternehmen, was unser Geschäftswachstum angeht. Wir haben uns vom Bau eigener Erdgasgeneratoren zu verschiedenen Branchenbereichen entwickelt, von der Notstromversorgung bis zur Notfallversorgung“, sagte Tom Poteet, Vizepräsident für Unternehmensentwicklung bei Mesa Solutions. „Durch unsere Partnerschaft mit Hyundai steigen wir nun in die Entwicklung und Markteinführung neuer Motoren ein.“

„Der 800-Pfund-Gorilla“ in Leased Power

Mesa ist seit seinen Anfängen im Jahr 2014 in der Öl- und Gasindustrie aktiv. Damals beteiligte sich der verstorbene Öl- und Gasmagnat und Finanzier Thomas Boone Pickens Jr. an der Gründung von Mesa Natural Gas Solutions. Das Unternehmen war eines der ersten Startups, das von BP Energy Partners, einem Private-Equity-Fonds für Energie, finanziert wurde.

Ursprünglich war geplant, dass ein Partnerunternehmen die Erdgasgeneratoren produzieren sollte. Poteet sagte jedoch, Mesa sei schnell „über die Kapazitäten hinausgewachsen“ und habe die Produktion in einer 8.300 Quadratmeter großen Anlage in Casper, Wyoming, selbst aufgenommen. „Wir haben das Design verbessert, Komponenten geliefert bekommen und mit der Montage und Produktion begonnen. Inzwischen haben wir Tausende von Einheiten gemietet“, sagte er.

Seit Mitte 2023 ist das Unternehmen vollständig im Besitz von Arroyo Investors, einem unabhängigen Investmentmanager mit Sitz in Houston, der sich auf Stromerzeugung und Energieinfrastruktur konzentriert. Es firmiert nun unter dem Namen Mesa Solutions.

Der GV22PU ist ein 22-Liter-V12-Motor mit Turbolader und Ladeluftkühlung und einer Leistung von bis zu 684 PS bei 60 Hz bzw. 606 PS bei 50 Hz. (Foto: Mesa Solutions)

Stromaggregate sind in fünf Leistungsgrößen von 70 bis 350 kW erhältlich. Sie können verschiedene gasförmige Brennstoffe nutzen, darunter Erdgas, Flüssigpropan, Bohrlochgas, Kohleflözgas, erneuerbares Erdgas und einige Flüssiggase. Jedes Modell ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, wobei Anhängeraggregate für den Einsatz auf Ölfeldern am beliebtesten sind.

Laut Mesa bieten die Generatoren Öl- und Gasunternehmen flexible Möglichkeiten zur Abfackelreduzierung, fortschrittliche katalytische Steuerungsmöglichkeiten und die Kompatibilität mit erneuerbaren Energien. Dank dieser Flexibilität ist Mesa zu einem führenden nordamerikanischen Anbieter mobiler, rund um die Uhr verfügbarer Stromversorgungslösungen mit Erdgas aus der Bohrlochquelle geworden.

Was die Vermietung von Strom in den Ölfeldern angeht, sagte Poteet, Mesa sei aufgrund der Qualität und Zuverlässigkeit der von uns hergestellten Maschinen und des Niveaus an Service und Support, das wir bieten können, mittlerweile „der 800-Pfund-Gorilla der Branche“.

„Auf dem Ölfeld gibt es nur eine Spezifikation: Läuft der Generator oder nicht? Wenn nicht, müssen Sie ihn umstellen, denn Ihr Konkurrent braucht den Platz. Dieses Geschäftsumfeld hat uns zu einem sehr effizienten und zuverlässigen Gesamtdesign unseres Generators geführt“, erklärte er. „Und das treibt uns in den Standby-Markt.“

Vom Motorenkäufer zum Motorenpartner

„Um 2011, als die Schieferölförderung ihren Aufschwung erlebte, entwickelten Motorenhersteller wie Doosan (heute HDI) auch Motorblöcke für Erdgas“, bemerkte Poteet. „Die Ölkonzerne erkannten den Vorteil, denn wenn sie Generatoren vor Ort hätten, die Gas aus dem Schieferölfeld verbrennen, wäre der Bau einer Leitung oder der Transport von Kraftstoff zum Standort nicht mehr nötig gewesen.“

Mesa bezog seine Motoren ursprünglich von einem der damaligen HDI-Lieferanten und entwickelte sich schnell zu einem der größten Erdgasmotoren-Abnehmer des Unternehmens. Die ursprüngliche Spezifikation für den 22-Liter-GV22-Generatormotor, der in seinem größten Generatorensatz verwendet wurde, lag bei 700 bis 2.500 BTU. Poteet verglich dies mit den rund 1.000 BTU eines durchschnittlichen Haushalts.

Um den Anforderungen der Ölfeldkunden gerecht zu werden, nahm Mesa einige wichtige Änderungen vor. „Die schwankenden Kraftstoffwerte erforderten etwas stärkere Motoren und eine Software/elektronische Steuerung, die den Motor auf Schwankungen bis zu 2.500 BTU modulieren konnte. Das ist auch der Wert für Propan, sodass die Motoren auch Propan verbrennen können“, erklärte er.

Es werden zwei verschiedene Einlässe verwendet, mit automatischer Umschaltung zwischen den Kraftstoffarten (Erdgas, Bohrlochgas, Propan, CNG oder LNG). „Wir haben uns deutlich dadurch hervorgetan, dass wir zwischen den Kraftstoffen wechseln konnten, ohne die Ladung zu reduzieren“, sagte Poteet.

Als HDI sich für einen Lieferantenwechsel entschied, sagte Poteet: „Sie kamen auf uns zu und sagten, sie hätten Verbesserungen am Motordesign und wollten, dass Mesa die Rolle als ihr Motorenlieferant übernimmt.“ Das Ergebnis war die Partnerschaftsvereinbarung, die auf der ConExpo 2023 offiziell bekannt gegeben wurde.

Im Rahmen der Vereinbarung liefert HDI die Longblocks für die Motoren, während Mesa die „Ausstattung“ übernimmt. Dazu gehört der Einbau des von Mesa selbst entwickelten Motorsteuergeräts, des Kraftstoffreglers, der Drosselklappe sowie weiterer wichtiger Komponenten. Auch die Zertifizierung durch die Environmental Protection Agency (EPA) liegt in Mesas Verantwortung.

„[Wir agieren als Paketlieferant], aber wir haben auch die Drosselklappenvorrichtung im Vergleich zum Vorgängermodell verbessert. Wir haben die Zylinder und Zylinderköpfe im Vergleich zum Vorgängerprodukt verbessert“, betonte Poteet.

„Der Wunsch entstand, eine größere und bessere Mausefalle zu bauen. Wir nehmen diese Engines, schauen uns die Anwendungen … und die Umgebungen an, in denen wir sie einsetzen“, fuhr er fort. „Wir analysieren stets die kleinen Fehler, die man bei einer normalen Engine-Plattform findet, und wie wir diese umgehen und das Erlebnis für den Endnutzer verbessern können.“

Eine neue Welt öffnet sich

Der erste Motor mit EPA-Zertifizierung ist der GV22PU, ein 22-Liter-V12-Turbomotor mit Ladeluftkühlung, der den ursprünglichen GV22 ersetzt. Der GV22PU hat Bohrung x Hub von 128 mm x 142 mm und leistet je nach Kraftstoffart bis zu 684 PS (510 kW) bei 60 Hz oder bis zu 606 PS (452 kW) bei 50 Hz. Dies entspricht einer Leistungssteigerung von über 20 % gegenüber dem Vorgängermotor.

Mit der EPA-Zertifizierung, so Poteet, „können wir die Motoren nicht nur intern nutzen, sondern auch an Kunden verkaufen. Unsere Generatorkunden profitieren von den Motoren, da kein Zwischenhändler mehr nötig ist. Für uns eröffnet sich dadurch aber auch eine völlig neue Welt des Motorenverkaufs.“

Zu den Funktionen, die Mesa in den GV22PU integriert hat, gehören eine neue Drosselklappe, ein modifiziertes Ansaugdesign und eine aktualisierte Kalibrierung des Klopfsensors, um die Leistung durch Verfeinerung des Verbrennungsprozesses zu verbessern.

Alle neuen Motoren werden sowohl für Erdgas als auch für Propan zertifiziert und von 700 bis 1.800 BTU getestet. (Foto: Mesa Solutions)

Die neue Drosselklappe und der elektronische Kraftstoffregler ermöglichen einen präziseren Luft- und Kraftstofffluss für eine verbesserte Verbrennung und ein besseres Ansprechverhalten. Das modifizierte Ansaugsystem reduziert den Luftwiderstand und verbessert die Zylinder-zu-Zylinder-Verteilung für mehr Leistung und höhere Gesamteffizienz, so Mesa. Der aktualisierte Klopfsensor erkennt und lindert Motorklopfen schnell und optimiert so die Leistung.

Der nächste Schritt für das Unternehmen ist die EPA-Zertifizierung der GX-Serie. Diese wird mit 11,1 l, 14,6 l und 21,9 l Hubraum in den Ausführungen Sechszylinder-Reihenmotor, V8 und V12 angeboten. Die Serie wird einen Vierventil-Zylinderkopf anstelle eines Zweiventil-Zylinderkopfs verwenden. Laut Mesa bietet dieser einen stärkeren Zylinderkopf für mehr Festigkeit und Haltbarkeit sowie eine höhere Leistungsdichte durch erhöhten Zylinderdruck.

Alle neuen Motoren werden sowohl für Erdgas als auch für Propan zertifiziert und von 700 bis 1.800 BTU getestet. Die Produktion erfolgt im Werk Casper.

Veränderter Markt

Zusätzlich zu den Erdgasvarianten entwickelt HDI einen Motorblock, der mit Wasserstoff arbeitet, um dem Interesse der Industrie an diesem emissionsfreien Kraftstoff gerecht zu werden. Eine nicht funktionsfähige Version eines 402 PS (300 kW) starken Reihensechszylinder-Wasserstoffmotors mit 11,1 Liter Hubraum wurde Anfang des Jahres am Mesa-Stand auf der PowerGen International gezeigt. Funktionsfähige Versionen befinden sich jedoch in der Entwicklung und werden getestet.

Mesa bietet Generatoren in fünf Leistungsgrößen von 70 bis 350 kW an, die verschiedene gasförmige Brennstoffe nutzen können. (Foto: Mesa Solutions)

„Mesa arbeitet mit HDI an der Entwicklung des Wasserstoffmotors zu einem Stromaggregat und geht davon aus, dass die Versuchseinheit Ende 2025 oder Anfang 2026 fertiggestellt sein wird“, sagte Poteet.

Mesa erlebt über die Kraftstoffarten hinaus weitere Marktveränderungen, darunter eine stärkere Nachfrage nach langfristigen Leasingverträgen für seine Stromaggregate und sogar einen Trend zum Kauf statt Miete oder Leasing.

„Mit zunehmender Größe und steigendem Volumen und schnellerem Geschäftsverlauf haben wir den Verkauf von Generatoren verstärkt. In den letzten drei bis vier Jahren haben wir unsere Umsätze gesteigert und erhalten einige Großaufträge“, erklärte Poteet.

Rechenzentren wechseln zu Mikronetzen

Dieser Wandel hat dazu geführt, dass Mesa eine wachsende Zahl von Generatoren, darunter auch Mikronetzsysteme, in Länder rund um den Globus verkauft.

„Derzeit deckt unsere Mietflotte Leistungen von 75 kW bis 350 kW ab, die sich aber auch parallel schalten lassen, um eine höhere Kapazität zu erreichen“, so Poteet. „Die beiden größten Modelle lassen sich am einfachsten parallel schalten, wobei das 350-kW-Modell in dieser Konfiguration am besten eingesetzt wird.“

Eine nicht funktionierende Version eines Hyundai-Wasserstoffmotors wurde im Mesa-Buch bei PowerGen International gezeigt. (Foto: KHL-Mitarbeiter)

Solche Mikronetz-Lösungen erfreuen sich bei Kunden wie Rechenzentren, die enorme Mengen Strom benötigen, zunehmender Beliebtheit, so Poteet. Früher hätten solche Kunden Megawatt Leistung in wenigen Generatoren installiert, bemerkte er. Heute greifen sie jedoch verstärkt auf mehrere kleinere Generatoren zurück, sofern der Platz es zulässt.

Der parallele Einsatz mehrerer Generatoren ermöglicht die Aufteilung der Stromversorgung in Blöcke und erhöht so die Energiezuverlässigkeit. Ein Beispiel: Zwanzig parallel geschaltete 350-kW-Generatoren erzeugen rund 10 MW Leistung, verglichen mit drei 3-MW-Dieselgeneratoren. Der Ausfall eines einzelnen 3-MW-Generators hätte erhebliche Auswirkungen auf die verfügbare Leistung, betonte Poteet. „Wenn einer von 20 Generatoren ausfällt, sind die Auswirkungen geringer.“

Reichweite erweitern

Mesa Solutions plant, seine Präsenz in diesen und anderen Anwendungen und Märkten weiter auszubauen und freut sich auf die kontinuierliche Erweiterung seines Motorenangebots und die damit verbundenen Absatzchancen. Eine Veränderung ist jedoch nicht in naher Zukunft geplant.

„Wir steigen jetzt in den kommerziellen und industriellen Standby- und Versorgungsbereich ein“, bemerkte Poteet. „Aber wir werden die Ölfelder noch sehr lange beliefern.“

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