CN101568719B - 河流和潮汐能量收集器 - Google Patents

Abstract

一种改进的河流和潮汐能模块，设计用于从潮汐和河流处获取能量。每个河流和潮汐能模块被连接到其它类似的河流和潮汐能模块，以形成互联的潮汐和河流能量模块阵列，其与主潮汐和河水流成直角地锚固到水岸。每个河流和潮汐能模块包括能量吸收器和锚泊系统。能量吸收器包括吊舱和在轮轴处连接到吊舱的螺旋桨。螺旋桨连接到驱动轴，以旋转变速箱且驱动空气压缩机以压缩空气。锚泊系统包括：翼形聚合物壳，其连接到吊舱，翼形聚合物壳设计用于利用经过的水流的力产生负升力来消除能量模块中的任意向上的运动；锚泊缆绳，容纳在翼形聚合物壳内；和容纳在翼形聚合物壳内的高压软管，用于把压缩空气传输到空气涡轮发电机，以通过连接到当地电网的岸上空气涡轮发电机转换为电能。

Description

河流和潮汐能量收集器

技术领域

本发明涉及能量领域，特别涉及一种设备，其能最大效率、最小成本且不产生任何温室气体(GHG)排放地从河流和潮汐水电源产生机械的、气动的和电的能量。

背景技术

当今，我们的能源经济似乎像永动机一样运作。数十亿人享受前所未有水平的生活且国家漂浮在财富的河流中，很大部分是因为，在全世界，能源工业已建立包括油井、超大油轮、管线、煤矿、电厂、传输线路、轿车、货车、火车和轮船的庞大网络-庞大的、令人惊奇的复杂系统，其几乎魔术般地把石油和气碳氢化合物同族、天然气和煤转化为热量、能量并赋予现代文明的机动性。百年来，这种人造奇迹已进行的几乎完美，直至全球石油消耗上升为等于或超过全球石油产量和石油价格增至三倍。

研究新能源对于新世纪已称为最重要的挑战。世界探明储量的25％位于沙特阿拉伯地下。加上其四个邻国，该数字上升为66％。由于世界对石油的依赖不断增加，随着世界的政治和军事发展，碳基燃料(特别是石油)的绝对成本在过去十年内已大大增加。且现在，石油排放物和渐增的全球变暖问题、城市污染和儿童老人严重的健康问题之间存在直接联系。

美国能源部研究得出结论，从传统石油产量高峰之前的20年开始，为了缓和燃料短缺，世界一年需要花费一万亿美元在替代燃料上。德州，英国和挪威的生产高峰作为部门的两个研究的部分而被验证，其建议致力于“速成班”来解决汽油和其它液体燃料的最终短缺。该研究没有预测何时世界生产将达到峰值，尽管领导权威认为在下五到十年内。使用美国的下38州作为模型，基于一旦达到高峰后世界产量每年降低2％的计算进行研究，该研究得到的是20年后出现大的全球短缺。他说，产地减少将更快。其得出结论，为了减少冲击，我们必须在全球已经受液体燃料短缺或高峰前开始较长时间。传统的石油产量高峰在德州市在1972年、在北美是在1985年、在英国式在1999年且在挪威是在2001年，且所有这些峰值是陡峭且突然的。在世界输出高峰时，为了弥补损失，需要迅速开发“非传统石油”，包括重油、油砂、煤液化、气变液、提高石油采收率和可持续性。

发电现在已最终与全球变暖联系在一起。其排放排出CO2和颗粒，其减少臭氧层且增加微粒到大气。如果我们的化石燃料燃烧的速度持续增加，我们可最终把地球转变为不同的星球。从南极洲取回的3.6千米冰芯的研究发现的420000年的二氧化碳和温度记录说明，地球气候系统对于即使小的触动也会反应过度。每100000年周期的二氧化碳和温度摆动与地球绕太阳轨道的形状的极小变化步调一致。这些造成冰河世纪的轨道变化令人难以相信的小。它们对于一年内到达地球的阳关的总量几乎没有影响，仅其在季节和纬度的分配上有影响。然而，这些非常小的在分配导致温度约摄氏5度的摆动和海平面超过100米的变化。温室气体另一方面控制太阳的光亮-迄今在工业时代增加数以吨计的二氧化碳到大气，其阻碍阳光的重新分配，这种重新分配曾经使得星球在冰河期和间冰期之间来回转变。我们现在必须认识到，无论好坏，人类控制了全球气候。

地球现在经受过去12000年来的最高温度且我们将很快距离在过去两百万年中的仅数次达到的最高点仅半度。如果我们继续那样的话，估计本世纪温度将上升两度至三度之间，这使得地球与大约三百万年前一样热，那时海洋比现在高15至35米之间。

工作和消费能源需要一些类型的能源投资或每单位投资得到的净能源(EROI)。在1930年代，美国石油容易开发，在许多情况下几乎就在表面且具有100∶1的EROI。由于后来石油变得更深，难于发现，更具粘性、含硫量更高等，且现在典型的EROI为约10∶1。当前的石油的总精炼EROI在一些地方在5-10∶1。相对照，风能具有18∶1的EROI，太阳能为2∶1且乙醇为1.7∶1。

当今，世界使用约13太瓦的能量，约80％来自排放二氧化碳的化石燃料。如果我们要保持地球的平均温度足够低以防止最终大的海平面上升且还适应每年3％的经济增长，则我们在2050年将需要10至30太瓦的新无碳能量。唯一的方案是开发不产生热量、二氧化碳、碳颗粒、SO2和废物的能源，或需要大规模的供应和精炼系统。而且我们不想要一种使得乡村充满机器和噪音的能源生产技术。石油当然不能满足这些新的要求，乙醇、生物或风能或常规水电业不能。仅太阳能和朝夕和河流能量满足这些高能源标准。

这样的实质的转变将对经济、环境和美国外交政策产生深远影响。NewYork Times专栏作家和″The World is Flat，A Brief History of the Twenty-FirstCentury″的作者在外交政策杂志上发表文章称，石油价格和自由的步伐总是沿相反方向移动。许多第三世界国家受苦于影响他们旅游业的污染的城市、高石油进口成本和削弱他们经济和他们脆弱的货币流通的增长的电网故障。

除了生态影响，石油价格的上升表现为从购买石油的人到生产石油的人的大的收益再分配。本年，石油输出者从卖油给外国可得到7000亿美元。IMF估计石油输出者的国际收支经常项目顺差可达到4000亿美元，是2002年的四倍。净石油输出者的前几位是：沙特阿拉伯、俄罗斯、挪威、伊朗、阿拉伯联合酋长国、尼日利亚、科威特、委内瑞拉、阿尔及利亚和利比亚。这将最终产生全球政治、经济和军事权利从使用者向生产者的转移。

对于新世纪第二重要的挑战是干净的水。能源是制造干净水的主要组成部分。CIA、PricewaterhouseCoopers以及最近英国国防部都担忧未来水战争。由于跨中东、亚洲和撒哈拉以南的非洲大陆的水的可用性的缩减，该论点认为国家之间的暴力冲突可能日益增加。

我们可能正迈进水利战争的时代，在这个时代中，湖和地下水成为代理军队和附庸国争夺和控制的国家安全资产。到2025年时，多余20亿人预计生活在难于或不能调动满足农业、工业和生活需要的水资源的国家中。人口增长、城市化和制造业的快速发展持续增加对于有限水资源的需求。

在印度的一些地方，地下水水位快速下降，以致农业生产的10％至20％受到威胁。在中东，世界最严重的水紧张区域，多于90％的可用水跨国际的边界。从中亚的成海到撒哈拉沙漠以南非洲大陆的乍得湖，湖在以前所未有的速度缩减。实际上，人类的一大部分现在生活在有限的可持续水利用已被破坏的地区，以及基于水的生态系统在破坏的地区。

水电

每小时来自阳光到达地球的能量多于一年内星球的消耗。但是星球表面把能量分散为非常低的能量密度水平。平均仅大约1-2瓦/平方米的太阳能可利用。被整个星球表面吸收的大量太阳能转变为热量且蒸发到星球大气中，大气是巨大的热能发动机，其把能量冷凝多次转变为多种类型的水力能量，其具有多倍的能量密度且可被更有效地利用。

河流能量

水文循环是水的循环，其使得水在地球系统中循环且其为能量的循环。太阳能抵达地球导致蒸发作用，液体变为蒸气的相位变化。蒸发时能量在地表和上面的大气之间传递能量的重要方式。

作为发电的可持续能源，最通常使用的是水力能量。其占美国2003年发电量的7％且占可持续发电量的45％。当前，通过引导、利用或沟渠移动水得到机械能。移动的水中的可用能量的数量取决于其流量或填充量。大河中即时移动的水在其流动中携带大量的能量。从非常高的点下来太多的水。在每种情况下，水流动穿过管道或阀门然后推顶和旋转涡轮机中的叶片，以使得发电机旋转以产生电。

尽管水力能量是清洁和无限的能源，其通常伴随较高的价格。当今的庞大昂贵的阻碍时移民、淹没大量区域和灭绝需要开放的河流以产卵的鱼类。阻碍进一步使用水力能量的是缺乏有效、便宜和环境友好的设备来从水中提取能量。近期的研究显示水力能量具有其他大的缺点。世界的大坝后的水库覆盖几乎600000km³，面积几乎是意大利的两倍。许多热带水库的变化的水平面为疟疾和其他影响生命的疾病提供非常好的滋生地。多数大坝还存在对于水生种族的运动是不可克服的障碍。且大水库最近已被发现时温室气体的重要来源，这是由于河水的老化。大坝的可能的重要问题是由于过度淤塞对它们的水库的可用性的长期威胁。这些高的推移质还通过节流供给隧道、腐蚀倒流叶片和主动轮叶而影响电厂的运行。水库中的沉积物还影响远处的下游，因为其切断河流中的总沉淀物流动超过25％且减少了下游冲击面和海洋湿地可得到的淤泥、有机质和营养物的量。结果一些海岸线被快速侵蚀。

当考虑水力能量时，人们必须考虑的是，河流具有许多重要的功能。世界的多数城市建在河边。商用河船需要使用河流供商用。人们使用河流来行船、游泳和捕鱼。河流为它们周围的区域增加重要的无神论价值。大自然利用河流来为植物和动物提供家园，并且为下游输送重要的沉积物。大坝中断了自然河流系统的生态，且降低了水质。它们的涡轮机导致高的鱼类死亡率。且通过把通常用作城镇、景点、考古资源、鱼好野生动物栖息地、农田、牧场和其他用途的大片土地变为大水库，大坝由此影响环境。

潮汐能

利用潮流发电被许多工业化国家验证具有可更新的利益。潮汐能系统正在为印度、加拿大、中国、墨西哥、英国、美国和俄罗斯所考虑。已估计在总的全球潮汐水域中具有高达3000GW的能量。潮汐能已变的经济上可行，因为化石燃料价格的持续上升。许多国家已拥有运行的潮汐驱动发电设施。且潮汐能是高度可预测的，不同于风能和太阳能。

从潮汐发电非常类似于水力发电，除了水能沿两个方向流动且这在发电机的开发中必须考虑。用于潮汐电厂的最简单的发电系统，称为退潮发电系统，涉及水坝，称为跨河口构建的堰坝。堰坝上的水闸门允许潮汐港湾充填进入的高潮汐且允许通过涡轮机系统排出出去的潮汐。替代地，涨潮发电系统，其从进入的潮汐中产生能量，但是不如退潮发电有利。每24小时有6至12小时发电。

朝夕电厂(堰坝)基本上类似于水力发电设施。具有发电站和涡轮机的堰坝(水坝)跨河口或海湾构建以形成足够尺寸的流域，以允许在合理时期内发电。对于最简单的设计，该流域允许在涨潮期间通过水闸门和发电站填充，同时涡轮机自由旋转且电能在退潮时产生。

潮汐栅栏由单独的、立式涡轮机组成，其安装在称为沉箱的栅栏结构内，且它们可被认为是大旋转类型，其完全阻塞通道，迫使所有的水进入其中。不同于堰坝潮汐电站，潮汐栅栏还可用在无约束的流域中，例如在大陆和附近近海岛屿之间的海峡中，或两个岛屿之间。由此，潮汐栅栏对环境较少的影响，因为它们不要求淹没该流域且安装特别便宜。潮汐栅栏还具有的优点是一旦初始模块安装后就能发电，而不是像堰坝技术那样等完全安装后才可发电。潮汐栅栏未摆脱环境和社会问题，因为仍然需要沉箱结构，其可扰乱较大的海洋动物的运动。

潮汐涡轮机仅在最近五年称为现实。类似于风力涡轮机，潮汐涡轮机提供超过堰坝和栅栏系统的显著优点，包括降低的环境影响。潮汐涡轮机利用以4至6节之间的速度运动的潮流。近海潮汐发电(潮汐泄湖)是一种新的潮汐能转换途径，其解决了熟知的“潮汐堰坝”技术的环境和经济问题。潮汐泄湖使用位于一哩或更离岸的高潮差区域的低水头水力发电装备和毛石堆蓄水结构

河流和潮汐发电的问题

多数设备需要构建水坝、拦潮闸、岸堤、沉箱或闸门。一些设备不能不被损坏地移动到位。许多设备对水产业构成妨碍。多数设备产生由于后备水库中的需氧物生长导致的温室气体排放。一些设备减少了下游沉淀物成层。多数设备需要显著的海拔变化。一些设备减少了水的充气。由于它们的复杂性，多数设备受限于它们可坐落点的位置。许多设备对于游泳者和船是不安全的。多数设备对于鱼和河流生物是不安全的。一些设备发出噪音。多数设备具有较高的初始建造成本。许多设备在深度、宽度、水流速度、底部形状方面受限于较少的河流位置。一些设备需要成本较高的高载荷道路以被建造到位。许多设备具有复杂的电气系统，其需要昂贵和脆弱的密封。多数设备不是由再循环材料制造，该材料减少了它们的总生命周期能量消耗。多数设备具有难看的外观轮廓。多数设备不满足解决低密度能源的成功商业化所需的全球储备。这需要在世界范围内运行的易于跨国家边界运输的大量的设备。许多设备改变水的浑浊度。一些设备改变了水的盐度。多数设备造成污染物堆积。一些设备具有高资金成本。许多设备具有高明显度。

多数设备对于水产业是妨碍。一些设备对于鱼和潮汐区域生命不安全。多数设备具有较高的初始建造和运行成本。考虑到深度、宽度、水速、底部形状，许多设备需要定制，以可配置用于多数潮汐点。多数设备不能被运输到位。许多设备难于不破坏场所地去除。许多设备不产生足够的回报的能量，以代替总的能量投入。一些设备需要大量的锚固系统，使得其安装昂贵、耗时且影响海洋生物。

发明内容

因此，本发明的几个目标和优点包括但不限于下述：

设备不需要建造水坝、潮汐堰坝、岸堤、沉箱或水闸。设备可不破坏场地而被去除。设备不对水产业构成妨害。设备不产生由于后备水库中的需氧物生长导致的温室气体排放。设备不减少下游沉淀物成层。设备不需要显著的海拔变化。设备不减少水的充气。由于它们简单性，设备不受限于它们可坐落点的位置。设备对于游泳者和船是安全的。设备对于鱼和河流生物是安全的。设备无噪音运行。设备具有较低的初始建造成本。许多设备在深度、宽度、水流速度、底部形状方面不限于较少的河流位置。设备不需要成本较高的高载荷道路以被建造到位。设备不具有复杂的电气系统，其需要昂贵和脆弱的密封。多数设备可由再循环材料制造，该材料减少了它们的总生命周期能量消耗。设备具有不易觉察的外观轮廓。设备满足解决低密度能源的成功商业化所需的全球储备。这需要在世界范围内运行的且易于跨国家边界运输的大量的设备。设备不改变水的浑浊度。设备不影响水的盐度。设备不造成污染物堆积。设备不具有高资金成本。设备不具有高明显度。设备不影响水产业。设备对于鱼和潮汐区域生命是安全的。设备不具有较高的初始建造和运行成本。考虑到深度、宽度、水速、底部形状，设备不需要定制以可配置用于多数潮汐点。设备可被运输到位。设备不是难于不破坏场所地去除。设备产生足够的回报的能量，以代替总的能量投入。设备需要极少的锚固系统，使得其安装迅速、便宜且不影响海洋生物。

本发明涉及河流和潮汐发电系统。本发明具有粗犷且可移动的设计，其成本较低且能效高。设计用于河流和潮汐点的互联的能量设备的阵列跨主水流的方向的路径排列，以吸收和转换最大范围的动能为气动的、机械的或电能。本发明具有无污染、自清洁表面，其抵制残骸和水产生长。其低运行速度、圆形表面和最小的锚泊系统为野生动物提供最大安全性。当负荷接近最大值时，单元被设计为shed loads。其具有最小数目的零件，以减少成本和故障和最大化可用零件的使用。其最小化了内部构造、惯性/质量、能量转换级数和表面摩擦，以提供较高的总能量转换效率。其容易安装到其运行场所和从那里去除。其主要由再循环材料制造，可以以低成本规模生产。不需要付出能量消耗、费用、版税、房地产税-河流能量是免费且充足的。其不产生直接或间接的温室气体(GHG)排放。

附图说明

通过参考所附附图，本领域技术人员可更好地理解本发明和其众多的特征和优点。为了便于理解和简单化，在不同的附图中相同的元件使用相同的编号。

图1是合并有本发明的原理的互联的河流和潮汐能模块的顶部平面视图；

图2是河流和潮汐能模块的顶部平面视图；

图3a是表面稳定的河流和潮汐能模块的侧视平面视图；

图3b是底部稳定的河流和潮汐能模块的侧视平面视图；

图3c是水流稳定的河流和潮汐能模块的侧视平面视图；

图3d是潮汐能模块的侧视平面视图；

图4是能量吸收器的侧视平面视图；

图5是能量吸收器的前视平面视图；

附图标记

100    设备阵列

102    河流和潮汐能模块

106    能量吸收器

112    发电站

114    水底压力管线

115    锚泊缆绳

116    压缩空气管

117    钻入式锚

118    锚泊系统

121    吊舱

123    线束

202    电力电缆

203    通信电缆

211    稳定器管

213    碰撞舱壁

214    前浮箱

215    机头部分

216    可调整翼

217    柔性接头

219    机载计算机

400    支柱

401    舵

402    螺旋桨(propeller)

403    驱动轴

404    变速箱

405    单向阀

408    空气压缩机

409    防水壳体

414    航行灯

415    后稳定鳍

421    气动控制器

423    抗空蚀板(anti-cavitation plate)

424    翼形聚合物壳

具体实施方式

下面是本发明的示例性实施例的详细说明。由于本发明的这些实施例关于前述附图说明，所述的方法或具体结构的各种修改或变通对于本领域技术人员是显然的。基于本发明的教导和经由这些教导而优于现有技术的所有这些修改、变通或变化被认为是在本发明的精神和范围内。

图1是设备阵列100的顶部视图，该设备阵列包括多个单独的在水中且漂浮形式的河流和潮汐能模块(本发明)102，其跨河流位置展开。河流和潮汐能模块102的每个都通过锚泊缆绳115彼此连接，该锚泊缆绳115包括通过一串钻入式锚117锚泊到岸边的大约3英寸直径的高强度钢缆(hightensile steel cable)。单独的河流和潮汐能模块102大约30英尺长3英尺宽，吃水深度大约18英尺。每个河流和潮汐能模块102都经由通向岸上的水下压力管线114和锚泊缆绳115连接到压缩空气管116和岸上发电站112

图2是河流和潮汐能模块102的顶部平面视图。每个河流和潮汐能模块102包括能量吸收器/转换器106，其包括一个大约十五英尺直径大约有四个叶片的螺旋桨402驱动大约50KW/67HP空气压缩机408。每个30英尺长的河流和潮汐能模块102与设备阵列100中的下一个河流和潮汐能模块102之间具有大约30英尺的正横距离(abeam)。图3a是表面稳定的河流和潮汐能模块102的侧视平面视图。图3b是处于底部位置的底部稳定的河流和潮汐能模块102的侧视平面视图。图3c是用后稳定鳍415代替稳定器管211和支柱400的水流稳定的河流和潮汐能模块102的侧视平面视图。

图4是河流和潮汐能模块102的前视图。图5是能量吸收器106的侧视图。每个能量吸收器/转换器106包括大约9英尺长的支柱400，合并有带四个叶片的螺旋桨402、驱动轴403、变速箱404和空气压缩机408。能量吸收器106类似于舷外马达配置，其中轻量复合物(light weight composite)螺旋桨402连接到流线型吊舱121的后部，该吊舱连接到支柱400的下段。自润滑不锈钢驱动轴403传送旋转能量到包封在防水吊舱121中的上级变速箱(step-up gear box)404和空气压缩机408，该防水吊舱121具有鳍状物以冷却该单元。每一河流和潮汐能模块102的每个能量吸收器106都被通过支柱400的顶部连接到稳定器管211的大致中心。

稳定器管211包括安装和焊接在一起的薄壁钢管段。船首段具有合并其其中的碰撞舱壁213。船首是具有负升力形状的流线形且具有软皮机头部分215。船尾段具有相同的负升力形状。中间方向舵(medium aspect rudder)401连接到稳定器管211的船尾或船首。

螺旋桨402的每个叶片在轮毂处铰接到驱动轴403。电动-气动控制器施加稳定的压力在螺旋桨402的每个叶片上，以保持每个叶片打开。

本发明的线束123通过机器人印刷机形成到成型和轧制钢板的平坦聚合物表面涂层。

每个河流和潮汐能模块102的空气压缩系统包括大约一个由螺旋桨402驱动的空气压缩机408，该空气压缩机经由受压稳定器管211连接，该受压稳定器管还用作蓄压器。其通过高压软管(high pressure hose)连接到下一河流和潮汐能模块102，由此连接所有河流和潮汐能模块102为设备阵列100。这些蓄压器包括稳定器管211和河流和潮汐能模块102、高压软管、水下压力管线114、压缩空气管116和岸上储蓄器。

每个河流和潮汐能模块102通过单向阀405连接到高压软管201，其连通设备阵列100中的所有的河流和潮汐能模块102且经由水下高压软管线114把压缩空气传送到岸边，在那里被空气涡轮发电机转换为实用等级的电能。

在一些实施例中，河流和潮汐能模块102被修改以被用于利用潮汐能且具有连接到稳定器管211的两端的翻转舵401，如图3d所示。螺旋桨402也连接到吊舱121的两端，其通过共用驱动轴403连接到空气压缩机408。

电讯模块位于每一设备阵列100的稳定器管211的后碰撞舱壁中的检查舱口下。电讯模块包括平板卫星接收器。

螺旋桨402是基本上轻量型的传统螺旋桨，其被优化用于3或更高mph速度的通常较慢的、宽的美国大陆主要河流。每个叶片都被弯曲以摆脱碎屑。用于减少空气对螺旋桨402的侵蚀的抗空蚀板423被附加到支柱400，以用于更高速度的河流和潮汐流。

压缩空气系统具有最小的运转件，其轻量、便宜且不生锈。发电站112位于岸上，或利用压缩空气管116可位于更内陆的场所。岸边压缩空气驱动的发电站112是安静的、无污染且规模更小，不需要在电站旁生产煤、油或核能。

锚泊系统118是本发明的重要部分。其不仅把设备阵列100连接到河岸的每侧，而且被设计用于稳定每个河流和潮汐能模块102，以最大化性能和支撑能量传输系统。其把设备阵列100的每个河流和潮汐能模块102保持在前后和左右位置，且抵抗能量吸收器106的旋转力。锚泊缆绳115、高压软管201和电力电缆202和通讯电缆203组合在流线形翼形聚合物壳424中，该翼形聚合物壳424利用经过的水流的力建立足够的负升力，以消除每个河流和潮汐能模块102中的向上运动。悬浮在水下约8英尺的锚泊缆绳115穿入海岸线大约十五英尺，连接到一串混凝土锚固块或钻入式锚117。

多个设备阵列100在前导设备阵列100之后间隔100英尺以平行的形式叠置，由此最大化该处的功率输出。它们的输出被导向岸边，在那里被合并以驱动空气涡轮发电机。

本发明的配线是对于线束设计的划算的选择。本发明的河流和潮汐能模块102使用印刷配线系统，其包括冗余的配线。线束123的自动设计和制造被使用。本发明的线束123通过机器人印刷机施加到成型和轧制的钢板的平坦聚合物表面涂层上。模块的配线内的连接是通过通用电连接器系统进行的。

发电站112的技术与蒸汽涡流发电机和燃气轮机相同，其是现代社会所运转的最可靠的机器且不按计划的运转中断很少。涡轮发电机具有模块化设计，优选地具有直接安装在它们自己的发电机轴上的反向旋转面叶片。使用的气轮机不需要是海洋中使用的、轻质的和小尺寸的，而这是如果它们被放置在每个河流和潮汐能模块102上时的情形。这大大降低了成本和维护。整个单元可由标准化模块结构构建，以最小化站点的具体设计、站点工作和站点内的建筑。发电站112可位于岸上或压缩空气管116可铺设到更内陆的位置。压缩空气轮机驱动发电机系统安静地运行且无污染。整个发电站116具有较小的规模，不需要相同尺寸的燃料供给厂，因为不需要电站旁的煤、油或核能燃料。站点的具体类型不限于当前的油/气发电排放、安全性和噪音问题。

除了空气涡轮发电机，制氢电解槽和水蒸馏系统也位于岸上。水蒸馏系统供给电解槽，电解槽供给氢液化模块，所有都由压缩空气系统驱动的气轮机发电机供电。液化的氢然后通过管道供给用户。

本发明的耐用性固存于设计和结构中。由于其成组的、低阻力半淹没结构，该设备被设计为能用于多数河流和潮汐状况。本发明使用多种方法来抵抗腐蚀，包括保护性涂层、高频振动和阴极保护-通过在框架中流动的弱电流吸引腐蚀性化学物质到称为牺牲阳极的异金属带电板。本发明是自清洁的。当碎屑影响性能时，在外壳信号中来自能量模块102的输出和传感器网络125的数据使得每个能量模块102的螺旋桨402的叶片枢转返回以清洁其自身。使用固态发光聚合物，在夜间和外部低能见度时，可通过编程提供多种标志和警告发光选项。每个能量模块102的顶部具有连接到岸边监视器的两个便宜的固态微型彩色相机。用于压缩空气系统的空气输入穿过安装在每个河流和潮汐能模块102的桅杆顶部的汽笛机构，产生稳定的脉冲警告音。

运转-图1、2、3a、3b、3c、3d、4、5

本发明沿河流的整个长度利用水能，而不是在一位置使用水坝的当前配置。设备阵列100包括多个单独的底部淹没的、水流稳定的且漂浮表面稳定类型的河流和潮汐能模块102，该设备阵列跨河流展开。每个河流和潮汐能模块102通过锚泊缆绳115、高压软管201、电力电缆202和通信电缆203连接到其旁边的单元，锚泊缆绳115、高压软管201、电力电缆202和通信电缆203都通过翼形聚合物壳424保持在一起。锚泊缆绳115在吊舱121的中间的连接点处被连接到每个河流和潮汐能模块102且在大约8英尺的深度处直接连接到空气压缩机408。稳定器管211支撑能量吸收器106的重量且锚泊系统118保持单元大约八英尺的深度。这把螺旋桨402维持在扰动的水之上且卷起河底的碎屑。稳定器管211的船首具有流线形负升力形状的软皮机头部分215，其对于水中生命友好且抵制碎屑。中间方向舵401连接到稳定器管211的船尾，其使用经过的水力的能量来保持整个河流和潮汐能模块102指向在水流中。

在一些实施例中，修改为用于利用潮汐能的河流和潮汐能模块102具有连接到稳定器管211的两端的翻转舵401。其还支撑连接到吊舱121的两端的螺旋桨402，该螺旋桨通过共用驱动轴403连接到空气压缩机408。当潮流改变方向时，两个螺旋桨402沿相反方向旋转，其通过内部高压软管201启动两个舵401翻转，一个朝上，一个朝下。在该循环的终点，空气压缩机408的输出和输入被颠倒。

连接到吊舱121的后端的螺旋桨402是基本上轻量型的传统螺旋桨，其被优化用于三或更高mph流速的通常慢的、宽的美国大陆主要河流。每个叶片被弯曲以摆脱碎屑且每个还使用弹簧加载的铰链以在受碎屑影响时拉回每个叶片。自润滑不锈钢驱动轴403把旋转动力传送到包封在流线形防水吊舱121中的上级变速箱404和空气压缩机408，该吊舱121具有鳍状物以冷却该单元。

每个相邻能量吸收器106的螺旋桨402沿与旁边的那个螺旋桨相反的方向旋转，由此抵消施加在设备阵列100上的旋转力。螺旋桨402的旋转力、螺旋桨402的拉力、锚泊缆绳115的前部和侧部负荷和来自稳定器管的垂直负荷都被导向空气压缩机408的铝或钢块。能量吸收器106上的这个负荷点上的主应力的定心减少了总的结构负荷，由此限制的对于过建零件的需要，这降低了成本和重量。

压缩空气系统具有最小数量的运转件且轻量、便宜和不生锈。空气压缩系统在设备的运行中起着重要作用。与长距离管道输送气体相关联的损耗大大小于与传输电力相关联的损耗。例如，关于氧和氢传输，只需要非常小的泵送功率来移动气体穿过管线。通过类推，在天然气的传送中，700psi的压力足以在几百英里上移动气体，而不必提供辅助泵站。因此，在一些情况下，为河流和潮汐能捕获器生产的压缩空气提供管线更有效，而不是在多英里范围内传输电力到建立的电能网中遭受损失。

压缩空气经由受压稳定器管211行进，其用作储压器，穿过高压软管201到达下一个河流和潮汐能模块102且到达岸上的储蓄器119，在那里被气轮发电机转换为实用等级的电能。压缩空气系统的进气口可设置在岸上或在每个河流和潮汐能模块102上。发电站112位于岸上，或利用压缩空气管116，可被铺设到更内陆的地方。岸边压缩空气驱动的112是静音的、无污染的且规模更小，不需要在电站旁生产煤、油或核能。其具有标准化模块化设计一最小化场所的具体设计、现场工作和场内建设。气轮发电机具有模块化设计，优选地具有直接安装在它们自己的发电机轴上的反向旋转叶片。使用的气轮发电机不需要被海洋化、轻量且具有更小的尺寸，且由此与它们被设置在每个河流和潮汐能模块上时所需的发电机相比具有相当低的成本。

发电站112的技术与蒸汽轮机发电机和燃气轮机相同，其为现代社会所运行的最可靠的机器且很少发生计划外的中断。涡轮发电机具有模块化设计，优选地具有直接安装在它们自己的发电机轴上的反向旋转面叶片。使用的气轮机发电机不需要可用于水中，轻量或具有小尺寸，而那是它们被设置在每个河流和潮汐能模块102上的情形。这大大降低了成本和维护计划。整个发电站112可由模块化结构构建，以最小化现场具体设计、现场工作和场内建设。发电站112可位于岸上或压缩空气管116可铺设到更内陆的地方。压缩空气轮机驱动的发电系统安静地运行且无污染。发电站受限于当前油/气发电排放、安全性和噪音问题

配线在水中环境中是众所周知的脆弱链接。其不仅经常受到由于酸性环境导致的腐蚀的侵袭，而且受到经过的河流的持续冲击和振动带来的应力。这尤其与处于水中(24/7)且被设计为吸收河流和潮汐水流的能量而不是像船一样穿过或骑跨在水流上的河流和潮汐能模块102相关。配电箱内的互联以及与线束的互联可构成难于管理的捆线。这占用了宝贵的空间且需要昂贵的手工点对点配线。手工配线不仅降低了生产效率，而且还造成配线错误。缠绕的线束经常容易造成短路和其它类型的电故障。本发明的配线对于线束设计是划算的选择。本发明使用印刷系统，其包括冗余的配线。线束的自动设计和制造被使用。本发明的线束123通过机器人印刷机施加到成型和轧制的钢板的平坦聚合物表面涂层。当机器人印刷机沿板或管的聚合物涂层表面移动时，其使用导电聚合物印刷电线。由于不需要硬配线，线束设计可被简化且降低成本。模块的配线内的连接是通过当前可用的电连接器进行的。其消除了对于宝贵空间和昂贵的手工点对点配线的需求，不仅提高了生产效率，而且降低了配线错误。

锚泊缆绳115连接到拧入到空气压缩机408的金属块中的改进的环。锚泊系统118是本发明的重要部分。其不仅把设备阵列100连接到河岸的两侧，而且设计为与每个河流和潮汐能模块102相互作用甚至与其反作用，以减少整个锚泊系统中的力和最大化性能，并支撑电力电缆202、通信电缆203和高压软管201。其还在左右和前后平面内稳定设备阵列100的每个河流和潮汐能模块102，且抵消由螺旋桨402产生的旋转力。组合起来的锚泊缆绳115、压缩空气管114、电力电缆202和通信电缆203被连接在流线形的翼形聚合物壳424中，该聚合物壳利用经过的水流的能量产生足够的负升力来消除河流和潮汐能模块102中的任意向上的运动。悬浮在大约8英尺水下的锚泊缆绳115利用大约长十五英尺的壕沟结构在大约相同深度穿入海岸线，且连接到混凝土或钢的锚固快或钻入式锚117。高压软管201连接到压缩空气管116，该压缩空气管在地下延伸到涡轮发电机。

设备阵列100形式的河流和潮汐能模块102是一种有效的河流能量的能量吸收器，其允许河水水流能量的有效流动穿过其且具有最小程度的湍流。这允许多个设备阵列100平行地叠置在先导设备阵列100的后面，由此最大化该处的能量输出。它们各自的能量输出被引导到岸边，在那里它们被合并以驱动更大的发电机。

由于河流和潮汐能的固有的低能量特性，成功的可再生能量系统的关键点在于需要迅速且成本有效地生产大量的这些设备。由此，发明人把这种要求并入到他的设计中。利用液压成形薄壁钢管和焊接或胶接的板块和冲击聚合物(ballistic polymer)涂层的制造系统，本发明使用可大规模生产的“为组装而设计”的河流和潮汐能模块102

特别设计的制造系统包括多个互联的制造模块，该模块设计为在集装箱货物单元中船运，因此它们可被出口到全球。一旦船运的箱到达计划的生产地，要打开的第一模块是主管理系统模块，其包括计算机硬件和软件，其连接和控制生产的所有阶段。其绑定的软件使用内建的人工智能和模糊逻辑且可被快速升级。其包括所有必须的生产、财务、工程、维护和市场软件，以管理能量模块工厂。该控制模块包括主计算机和用户友好的制造计算机程序。这粗略地可以与家用计算机中使用的安装程序相比。程序以操作者的语言自动指示操作者如何建立整个制造系统，同时自动检查所有连接和软件界面。每个模块被设计为插入到下一个，以与每个模块通讯。接下来要执行的是能量管理系统模块，其自动地升级当地电网，以适应制造系统的电力需求和保护设备不会电力不足和电涌。接下来是连接各种特定工具模块，其生产河流和潮汐能模块102的关键件。

电信系统被整合到发电站112中，其包括软件以与零部件商通信，用于工程和技术支持、设计反馈和系统升级。供应商网模块包括硬件和软件，为当地和海外供应商与制造业提供接口。其还包括再循环模块，其把钢、聚合物和零件从老旧的能量模块剥去和分开，以使得它们可被再生用于制造。

使用这种先进的制造系统，允许生产厂被船运到几乎世界上所有国家和快速建立以大规模生产河流和潮汐能模块102。假定这些设备从制造的观点来看类似于汽车，且假定单在美国每年生产1千7百万辆车辆，生产大约10000单元的基于发明人的设计的河流和潮汐能模块102可被建立在一个区域制造厂中且在工具就位后在少于12个月内安装。

为了制氢，电解槽和水蒸馏系统设置在岸上位于发电站112旁。水蒸馏系统供给电解槽，电解槽供给氢液化模块，所有都由整个压缩空气系统驱动的涡轮机供电。液化的氢然后被管送到用户。

本发明的实用性在于设计中的固有性质和结构。设备被设计为能用于最大的河流和潮汐能状况，因为其组合的、低阻力半淹没的结构。在外壳信号中来自能量模块102的输出和传感器网络的数据在碎屑影响河流和潮汐能模块102的整体能量生产性能时使得能量吸收器106的螺旋桨402的叶片枢转返回以减少阻力。本发明使用多种方法来抵抗腐蚀，包括保护性涂层、高频振动和阴极保护-通过在框架中允许弱电流吸引腐蚀性化学物质到称为牺牲阳极的异金属带电板。在夜间和低能见度时使用固体发光聚合物，外部是可编程聚合物，其提供各种标记和警告发光选项。嵌入到河流和潮汐能模块102中的传感器网络持续监控各种子系统的性能、河流和潮汐环境和安全性，馈送给船载计算机219。生物感应中央控制系统就像大脑的神经突触那样工作，利用每个传感器来相应不同的输入，由此整合巨量信息。稳定器管211、能量吸收器106、传感器网络和通信系统形成河流上的网络，以增加设备的智能和把它连接到外部世界。软件监控100％的所有系统且自动报告任意异常到全球和区域赋权计算机，通知它们需要维修预约。这实时控制河流和潮汐能模块102的性能且确保河流和潮汐能的最宽范围的恒定和高效转换。系统管理包括复杂技术，用于在河流和潮汐流非常强时自动断开，且在河流和潮汐流恢复到正常性质时重新连接。设备阵列100被设计为容易且成本有效地传输到构造点。

发电站112可位于岸上，或延伸到岸上的水底压缩空气管116可铺设到位于更内陆的发电站112。岸边压缩空气涡轮机发电机具有比标准化石燃料电站小的规模，且不需要在电站旁生产煤、油或核能。其具有标准化模块结构，以最小化现场特定设计、现场工作和场内建设。气轮机发电机具有模块化设计，优选地具有直接安装到它们自己的发电机轴上的反转面叶片。使用的气轮机发电机不需要设置为可在水中使用。它们足够小且轻，以被搬运到现场。

因此，读者将看到本发明吸收了较宽范围的河流能量，且由于其可被构造为半淹没形式的设备阵列，其最大化了表面面积，由此增加总的能量输出。设备被设计用于离岸和潮流和河流地点，且使用耐久的低速、高扭矩螺旋桨来提取能量，该螺旋桨可操纵阻断数吨重的河水。本发明使用圆形的、无污染的、自清洁表面来抵抗碎屑和水生物的滋长。其低速、圆形表面和最小的锚固缆绳为野生动物提供安全性。该设备是自动摆正且在强天气状况下浸没。其具有最少的零件以降低成本和故障。该设备主要由可用零件组成。本发明最小化内部构造、惯性/质量和表面摩擦。其容易安装在现场和被去除以供每年维修。该设备不具有复杂的电气系统。其可位于许多现今不可用的水电地点。

虽然我们上面的说明包括特异性，这些不应构成为本发明的范围的限制，而是作为其一个优选实施例的示例。许多其它变化是可能的。

在替换实施例中，空气可被通过涡轮机轮轴和螺旋桨叶梢注入到水中，以改善水质。

替换实施例包括设置在稳定器管内的后浮箱218和前浮箱214。通过改变浮箱中的压仓水的量，螺旋桨的角度可相对于接近中的水流改变。

一替换实施例用于把支柱连接到稳定器管的后部，而不是在中部，以允许整个支柱和能量吸收器能利用电-气驱动铰链向上枢转，用于维护和修理。稳定器管将被再成形，以使得船首更窄，导致支柱段更宽和更深，以把浮力中心向后朝向船尾移动。

在一替换实施例中，河流和潮汐能模块把压缩空气导向岸边模块，在那里压缩空气驱动反渗透水淡化器的泵，把河水或海水转变为新鲜的清洁水。

在一替换实施例中，河流和潮汐能模块把压缩空气导向岸边，在那里压缩空气驱动反渗透水淡化器的泵，把河水或海水转变为清洁水，该清洁水然后被泵入电解槽，该电解槽由空气压力驱动的涡轮发动机供电。这被用于把水分裂成氢气，其中该氢气被液化和分配。

一替换实施例是要在稳定器管、吊舱和支柱中用高强度复合聚合物材料来代替钢的使用。

在一替换实施例中，稳定器管中的钢利用聚合物涂层从海水密封开。

一替换实施例使用胶接到稳定器管的水线上的表面上的聚合物部分，以伪装其形状，使得其看起来比较自然，例如像一排岩石、波浪、树丛、沙洲，或者具有装饰性风格，例如像一排游泳的海豚、海马或螺。

在一替换实施例中，较小的翼状物被向下连接到吊舱，以在水平面下降到低位且该设备被暴露时支撑该设备。

在一替换实施例中，稳定器管、支柱和螺旋桨由标准航海等级的玻璃纤维或高强度可模压工程聚合物组成，其可被利用凸凹低压模具成本有效且快速地模制。

在一替换实施例中，河流和潮汐能模块可被按比例缩小，用于低能量密度点，包括大约25KW单元和10KW单元。

在一替换实施例中，利用前缘襟翼(leading edge flap)和后缘襟翼，螺旋桨的形状可被改变。

在一用于潮汐应用的替换实施例中，河流和潮汐能模块的阵列每个端部被连接至浮箱。其前后弯曲，就像潮汐一样改变方向。利用两端上的上翻舵和吊舱的前后端上的反向旋转地运转的螺旋桨，河流和潮汐能模块被修正。当潮汐改变时，后舵向下旋转到水中，且相对的舵向上旋转。

在一替换实施例中，利用箔片、凹坑、肋条和其它微形状来产生或多或少的拽力，螺旋桨的表面可被增强

在一替换实施例中，可使用各种方法来保持稳定器管和螺旋桨的表面的清洁，包括生态学安全抗污垢材料和硅漆。

在一替换实施例中，大规模热成型可代替大尺寸零件的注射模制，玻璃纤维铺设和压缩模制。这些可热成型树脂降低了制造成本、并提供了嵌入模内的道具、且防水、抗拉伸和抗冲击。

在一替换实施例中，通过模制到复合材料的每个螺旋桨叶片中的柔性特性，对于变化的水流每个能量吸收器都自动地再成形和复原。

在一替换实施例中，支柱连接到稳定器管更靠前处且朝向后部成45％的角。

在一替换实施例中，螺旋桨被安装在支柱前部中的吊舱上。

在一替换实施例中，设备阵列被用作人行桥。

在一替换实施例中，螺旋桨被设计为可以消除污物、减少水生物滋生和处理潮汐和河流中携带的碎屑。

在一替换实施例中，螺旋桨被垂直鱼尾形构造所代替。当前的研究发现，鸟和鱼的悬臂翼部分比人类使用的螺旋桨更具能效。支柱是具有铰接后段和用于配平的拖尾副翼的翼的前缘。前后动作将把能量从每个经过的阻断水流中提取出来。其为静音且无污染的。

在一替换设计中，能量吸收器旋转连接到永磁体发电机的传动链，该发电机连接到位于稳定器管内的支柱的基部，经由岸上的高功率水底电缆把电发送到主电网。永磁体发电机不需要变速箱，由此显著降低了功率的损失和维护成本。

在一替换结构中，稳定器和螺旋桨被组合以构成水平鲸尾结构。该鲸尾在上下摆动穿过经过的水流时驱动其基部处的空气泵。

在一替换结构中，支撑能量吸收器的支柱被构造为中心板(centerboard)，其通过液压控制上下滑动穿过稳定器管，由此改变设备的深度，以用于变化的河流状况。

在一替换实施例中，双反转螺旋桨被连接到支柱的后部。

在一替换实施例中，碎屑罩可被连接到船首。

在一替换结构中，支柱可被设计有各种形状、长度、宽度、曲线和材料。

在一替换结构中，稳定器管可被设计有各种形状、长度、宽度、曲线和材料。

在一替换结构中，螺旋桨可被设计为具有各种形状、长度、宽度、曲线和材料的单独螺旋桨。

实用性

本发明涉及能源领域，且更具体地涉及一种设备，其可有效且安全地从水力能源发电，具有最少的投资和保养。本发明的其它重要特征是使用最少的零件以降低成本和故障，且最大化可用零件的使用。本发明最小化了内部结构、惯性/质量和表面摩擦。其容易安装和去除以供每年保养。其需要最少的能量转换级数。本发明和大规模生产且可以低成本升级。不需要付出能量成本、费用、版税、房地产税。能量是免费的和充足的，同时其在运行期间不直接或间接产生温室气体(GHG)排放。

Claims (21)

1.一种能量模块，包括：

a.能量吸收器，包括

i.吊舱；

ii.螺旋桨，包括在轮轴处连接到吊舱的多个叶片，螺旋桨连接到驱动轴用于旋转变速箱并用于驱动空气压缩机来压缩空气；和

b.锚泊系统，包括

i.连接到吊舱的负升力翼形聚合物壳，该负升力翼形聚合物壳设计用于利用经过的水流的力产生向下的力且由此减小能量模块中的任意向上的运动；

ii.锚泊缆绳，容纳在负升力翼形聚合物壳内且锚固到岸上，以保持能量模块前后和左右的位置，以提供稳定性，且抵抗能量模块上的旋转力；和

iii.高压软管，容纳在负升力翼形聚合物壳内，以传送压缩空气到空气涡轮发电机，用于转换为电力。

2.如权利要求1所述的能量模块，还包括：

a.连接到吊舱的支柱；和

b.稳定器管，连接到支柱以提供对于能量吸收器的支撑，该稳定器管包括船首端和与船首端相对的船尾端。

3.如权利要求2所述的能量模块，其中船首端被构造具有负升力形状且船尾端被构造具有负升力形状。

4.如权利要求2所述的能量模块，还包括通信电缆，该通信电缆容纳在翼形聚合物壳内，用于传递信号到能量模块或接收来自能量模块的信号。

5.如权利要求2所述的能量模块，还包括连接到支柱的抗空蚀板，用于减少对螺旋桨的空气侵蚀。

6.如权利要求2所述的能量模块，还包括线束，其铺设到稳定器管的表面，用于传递信号到能量模块或从能量模块接收信号。

7.如权利要求2所述的能量模块，还包括稳定器管内的后浮箱和前浮箱，其可被装入水作为压仓物，以改变螺旋桨相对于迎面水流的角度。

8.如权利要求2所述的能量模块，其中所述支柱被连接到稳定器管的船首端且朝向船尾端倾斜大约45度。

9.如权利要求2所述的能量模块，其中支柱通过液压控制穿过稳定器管上下滑动。

10.如权利要求2所述的能量模块，该螺旋桨包括第一螺旋桨和与第一螺旋桨相对的第二螺旋桨，第一螺旋桨和第二螺旋桨连接到吊舱，第二螺旋桨沿相对于第一螺旋桨相反的方向旋转。

11.如权利要求1所述的能量模块，其中所述多个叶片被弯曲以摆脱碎屑。

12.一种能量模块阵列，包括多个能量模块，每个能量模块包括：

a.能量吸收器，包括连接到吊舱的螺旋桨，该吊舱包括连接到螺旋桨的驱动轴，用于旋转变速箱和驱动空气压缩机以压缩空气；

b.连接到吊舱的负升力翼形聚合物壳；

c.容纳在负升力翼形聚合物壳内的锚泊缆绳，该锚泊缆绳把多个能量吸收器彼此连接且把多个能量吸收器连接到河岸，以保持能量模块阵列前后和左右的位置，以提供稳定性，且抵抗能量模块阵列上的旋转力；和

d.高压软管，容纳在负升力翼形聚合物壳内，用于把压缩空气从每个能量吸收器传送到空气涡轮发电机，用于转换为电力。

13.如权利要求12所述的能量模块阵列，还包括

a.连接到吊舱的支柱；和

b.稳定器管，连接到支柱以支撑能量吸收器。

14.如权利要求12所述的能量模块阵列，其中第一能量模块的螺旋桨沿相对于邻近第一能量模块的第二能量模块的螺旋桨相反的方向旋转，以抵消作用在能量模块阵列上的旋转力。

15.如权利要求12所述的能量模块阵列，还包括通信电缆，该通信电缆容纳在翼形聚合物壳内，用于传递信号到能量模块阵列或接收能量模块阵列的信号。

16.如权利要求13所述的能量模块阵列，其中每个能量模块还包括线束，其铺设到稳定器管的表面，用于传递信号到能量模块或接收来自能量模块的信号。

17.如权利要求13所述的能量模块阵列，其中每个能量模块包括稳定器管内的后浮箱和前浮箱，其可被装入水作为压仓物，以改变螺旋桨相对于迎面水流的角度和深度。

18.一种利用来自河流的能量的方法，包括：

a.提供多个根据权利要求13所述的能量模块，该能量模块包括负升力翼形聚合物壳；

b.利用容纳在负升力翼形聚合物壳内的高压软管和锚泊缆绳在负升力翼形聚合物壳处互联每个能量模块，以保持多个能量模块前后和左右的位置，以提供稳定性，且抵抗多个能量模块上的旋转力；

c.通过多个能量模块把河水流动产生的机械能转换到压缩空气中；

d.把来自多个能量模块的压缩空气通过高压软管传输到空气涡轮发电机，以把压缩空气转换为电力，由此利用河流能量。

19.如权利要求18所述的方法，还包括调节能量吸收器的深度水平，以最大化能量转换运行所述空气涡轮发电机。

20.如权利要求18所述的方法，其中每个能量模块包括稳定器管内的后浮箱和前浮箱，其可被装入水作为压仓物，以改变螺旋桨相对于迎面水流的角度和深度，通过按照需要填充或排空后浮箱和前浮箱来分别降低或升高能量吸收器的深度水平来调节深度水平。

21.如权利要求18所述的方法，还包括调节能量吸收器的角度，以补偿变化的河流状况，由此最大化能量转换。

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