CN102686850A - 水下压缩流体能量存储系统 - Google Patents

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Abstract

压缩流体存储系统包括双向压缩器/膨胀器(C/E)单元、流体存储系统和管道系统，其中双向压缩器/膨胀器(C/E)单元被构造以在第一操作模式期间压缩流体并在第二操作模式中允许流体膨胀，流体存储系统定位在水体下的海底面上，管道系统定位在C/E单元和流体存储系统之间并被构造以使流体在C/E单元和流体存储系统之间通过。

Description

水下压缩流体能量存储系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年9月23日提交的美国非临时申请12/889,013、2009年9月23日提交的美国临时申请61/245,279、2010年3月1日提交的美国临时申请61/309,415、2010年7月14日提交的美国临时申请61/364,364以及2010年7月14日提交的美国临时申请61/364,368的优先权，这些申请的公开内容并入本文。
发明背景
本发明的实施方式大体涉及压缩流体能量存储，且更具体地，涉及在水下存储装置中存储压缩流体并从其中抽取能量的方法和设备。在压缩的流体是空气的实施方式中，本发明是已知为压缩空气能量存储(CAES)系统的一种能量存储系统的一部分，但在此文件中将使用CAES以一般地指代任何的压缩流体能量存储系统。
可再生能量(RE)源在减少不可再生能量源和高碳排放的年代向常规的动力源提供了可选择方案。然而，RE源经常不能被完全开发，这是因为当高峰需求出现时，很多形式的可再生能量是不可用的。例如，RE源在不想要的非高峰时间期间可能是最可用的，或者可能定位在远离最需要动力的居民点或位置的区域，需要在高峰时间期间与所有其他高峰动力源一起共享电网。
RE源可包括例如水力、地热、海洋热能转换(OTEC)。例如，当与蓄水池组合时，水力是一种RE源，其能够调上并调下以配合或负荷跟踪变化的动力负荷。地热和OTEC还是好的基底负荷RE源；然而，对于其使用来说可行的位置往往受到限制。要理解，在传统上穿过大洋的温跃层使用时海洋热能转换器能够额外地应用于在表面水和深水之间具有温差的新鲜水体。RE源还可包括例如太阳、风、波和潮汐。然而，这些源在其能力上趋于间歇地提供动力。对这些源来说，为了充分地有助于电网能量供应，因而需要能量存储。
例如，风能在每kWh的成本上是最有效的，但能够当其需要时产生能量。即便对于适度的电网渗透水平来说，很大程度上由于其动力输出的时限，其面临障碍，该动力输出根据电网的要求不仅是不可调度的，而且其根据风的水平而不受控制地变化。随着所有种类的更多RE源加到电网中-只要成本节约的存储是不可用的，该问题将变得更坏。20％以上的可再生能源部分、电力网经常丧失稳定性，而没有能量存储用于调整能量供应和需求。
用于电网的成本节约存储已经从电力供应输送的开始就被探寻，但还是不可用。一整天和换季时动力需求上的变化需要具有仅部分时间使用的产生资产，其对于少于全部容量时使用的资产来说，可能增加资本、操作和维护成本。一些产生资产还难于调节或切断且难于在短时期内回到全部动力。能量存储能提供缓冲以更好地配合动力需求和供应，允许动力源以更高的容量且因而以更高的效率运行。
多种在前存储技术的成本参数可被考虑用于大尺度的能量系统，且每种技术具有其自身的成本动因。例如，泵送水电已经使用很多年且经常被认为是其他电网能量存储构想判断的标准。其从能量容量的立场来说是有效的，在收集存储能量上不消耗燃料，但仅能在受限位置布置且每单位动力具有高资本成本。典型地需要实质上高度的改变和两个蓄水池。另外，在北美很多可行的地点都被认为已经布置，所以不考虑成本，泵送水电将似乎不能贡献很大的额外能量存储容量。就动力成本($/kW)而言，其还是相当昂贵的，但是尽管如此，当可用时，由于每单位能量相当便宜的成本($/kWh)，其还是被广泛地使用。
CAES是克服了已知能量存储技术很多缺陷的有吸引力的能量存储技术。CAES的常规途径是使用定制的气体涡轮机动力设备以驱动压缩器并在地下将压缩空气存储在腔洞或含水层中。通过将压缩空气注入压缩器下游的涡轮机系统，获得了能量，此处压缩空气与天然的燃烧煤气的燃烧空气混合或者被其加热并通过涡轮机膨胀。该系统在高压下运行以利用腔洞或含水层的适度容积。结果是系统在存储和取回过程期间以固定的容积和可变的压力运行，由于需要在此宽范围的压力下运行，所以这将导致对于压缩器和涡轮机系统的过度成本。地下CAES遭受地理的限制。腔洞可能不位于动力源、负荷点或电网传输线路附近。相反，工业化世界中超过90％的电力负荷位于足以使水下CAES实践的水深的范围内。水下CAES去除了由地下CAES经历的很多地理上的约束。
另外，对于流体的有效压缩和膨胀来说重要的因素是涉及压缩期间产生的热量和膨胀期间需要的热量。常规的CAES使用天然气的燃烧再加热空气(经常通过吸收来自气体涡轮机排气装置的热量)并将压缩热量排放到周围环境中。此系统可包括热存储装置以实现绝热操作。此系统还经常具有用于压缩和膨胀阶段的单独装备，并因而具有更大的资本开支，并由于天然气的使用而具有更高的操作成本和复杂性。结果是当使用购买的非高峰动力以向储气器充电时，动力设备能够在高峰需求时期期间产生动力，但需要额外的装备和更高的燃料成本。
因而，可预期设计以更有效且成本节约的方式在压缩流体能量存储系统中存储并回收能量而不需要外部燃料的设备和方法，这是可与常规的动力源竞争的。
简述
根据本发明的一个方面，压缩流体存储系统包括双向压缩器/膨胀器(C/E)单元、流体存储系统和管道系统，其中双向压缩器/膨胀器(C/E)单元被构造成在第一操作模式期间压缩流体并在第二操作模式中允许流体膨胀，流体存储系统定位在水体下的海底面上，管道系统定位在C/E单元和流体存储系统之间并被构造以使流体在C/E单元和流体存储系统之间通过。
根据本发明的另一个方面，使用压缩流体存储系统的方法，该方法包括：在第一旋转方向上向压力转换装置的杆施加旋转动力，以通过压力转换装置在第一流动方向上压缩流体；在定位于水体表面下方的流体存储系统中存储压缩流体；并使压缩流体在第二流动方向上从流体存储系统经过压力转换装置，以在第二旋转方向上向杆施加旋转动力，其中第二流动方向与第一流动方向相反。
根据本发明的又一个方面，压缩流体存储系统包括动力源、单一压缩器/膨胀器(C/E)装置、流体袋、加压流体运输系统和控制单元，其中单一压缩器/膨胀器(C/E)装置能够压缩和膨胀流体，通过杆结合到动力源，并包括以压缩模式给流体加压且以膨胀模式使流体膨胀的多个压缩/膨胀(C/E)级(stage)；流体袋结合到单一C/E装置的多个压缩/膨胀级并定位在水体下；加压流体运输系统被构造以当单一C/E装置处于压缩模式时使加压流体从单一C/E装置传送到流体袋，并被构造以当单一C/E装置处于膨胀模式时使加压流体从流体袋传送到单一C/E装置；控制单元被构造以当动力从动力源可用时，在单一C/E装置中引起压缩模式、给流体加压并引导加压流体从单一C/E装置的多个C/E级传送到流体袋，并且当可选择地需要从流体袋汲取动力时，在单一C/E装置中引起膨胀模式、引导加压流体从流体袋传送到单一C/E装置的多个压缩/膨胀级并使加压流体膨胀。
从以下详述和附图中，各种其他的特征和优势将开始明显。
附图简述
附图阐示了当前考虑用于执行本发明的一个优选实施方式。
在附图中：
图1是阐示本发明实施方式的实施方式的通常功能的示意图。
图2是阐示根据本发明实施方式的具有图1所示功能的系统的示意图。
图3是阐示根据本发明实施方式的定位在海洋中的系统的基本构件的示意图。
图4是阐示根据本发明实施方式的定位在陆地上的系统的基本构件的示意图。
图5是阐示绝热和等温操作之间差别的示意图。
图6阐示旋转式Wankel(汪克尔)压缩器/膨胀器(C/E)。
图7阐示根据本发明的实施方式的具有离合器和热交换器的系统。
详述
本发明的实施方式包括压缩流体存储容器在大洋、海洋、湖泊、蓄水池、海湾、海港、水湾、河流或者任何其他人造或自然水体底面上的部署或安装。如本文使用的，“海洋”指任何此水体，且“海底面”指其底面。如本文使用的，“流体”指任何可压缩的气体或液体，例如空气、CO2或类似物以及超临界流体。如本文使用的，“沉积物”(例如“海底沉积物”)指来自海洋的海底面或底部的海洋物质且可包括，通过示例的方式，砾石、沙、淤泥、泥土、沉到海底面上的有机或其他物质。
在本系统公开的实施方式中，压缩流体存储在水体中(或称为“下方”)的袋中。周围水的静水压力成为通过压缩器压入袋中的压缩流体的主要约束参数。在传统的“抽水蓄能法”存储中，水通过实质地理上的海拔被泵抽。相反，在本公开系统的实施方式中，水体的高度实质上通过在其下方增加流体的机构来提升。该技术同样很好地用于大洋或内陆湖泊或蓄水池。本公开的系统经常在比传统CAES(基于水的深度)低的压力比下运行，且如将在多个实施方式中讨论的，这些更低的压力比和水用作巨大的吸热部件消除了对在膨胀阶段之前或期间立即重新加热流体的矿物燃料的需要。另外，该系统以几乎恒定的存储压力运行，允许更简单且更有效的压缩器/膨胀器(C/E)设计。
现参照图1，阐示了本公开系统实施方式的通常功能。系统10包括输入动力12，在本发明的实施方式中，输入动力12可来自可再生能量源，例如风力、波力(例如，通过“水鸭式发电装置”)、流力、潮汐力或太阳能，作为示例。在另一实施方式中，输入动力12可来自电力网。在可再生能量(RE)源的情形下，此源可提供间歇动力。在电力网的情形下，系统10可连接到其并以这样的方式被控制，其中在非高峰负荷时间期间例如在深夜或凌晨时间期间，电力可被汲取并存储为压缩流体能量，且然后在高峰时间期间当自系统10汲取的能量可以以额外成本出售(即电能套利)时被恢复，或者为扩大基本负荷动力系统例如煤以通过存储便宜的基本负荷动力来提供高峰能力。操作的另一种方法可以是使用系统10作为基本动力供应以便以通常静态的模式代替常规的动力源例如煤来从其提供低成本的动力，并使用常规的动力源(例如天然气、柴油等...)作为高峰动力系统以在负荷波动并超出来自系统10的供应时提供瞬态动力，从而减小动力的平均成本。
另外，系统10不限于前述的动力源，而是可应用于任何动力源，包括间歇有效动力源，或者可以在低成本或非高峰时间期间汲取且在需要的时间期间，例如在高峰电负荷或发电厂断电期间被出售的来源。另外，系统10不限于单个输入动力12，而是可包括能结合到其的多个来源。换句话说，多个且组合的动力源可包括在单个系统中，作为输入动力12。输入动力12结合到机械动力14以压缩来自流体进口16的流体。
流体压缩18可来自能根据旋转方向而压缩和膨胀流体的装置，例如Wankel(汪克尔)型压缩器/膨胀器(C/E)。然而，本发明不受此限制，且使用机械动力以压缩流体的任何压缩器可根据本发明的实施方式实施，并且使流体减压以产生机械能的任何膨胀器可根据本发明的实施方式实施。在本发明的实施方式中，C/E能够产生在0.2MW和3MW之间的功率；然而，本发明不受此限制，且能够产生与系统需求相称的任何范围的功率，其可包括低至0.0001MW的功率和高达5MW或更高的功率。因而，由于使用流体输入16的机械动力14，发生了流体压缩18。如本领域中已知的，流体压缩18可发生在一个或多个循环中，且冷却可以在各级(stage)之间借助于泵和热交换器引入。冷却还可以通过压缩流体和冷却流体之间的直接接触来实现。来自流体压缩18的流体借助于流体输入22输送至压缩流体存储器20。另外，压缩流体存储器20可以是袋或其他保形的流体容纳装置，该流体容纳装置可以使用作为压载物的沉积物而被稳定在例如湖泊、蓄水池(天然或人造的)或海洋的水体内，并且在流体能被压缩和存储以用于之后抽取的深度。如此，流体容量根据其中流体的量且根据其在水体内的深度而被几乎恒压地存储。
流体存储袋或管可被定级至50℃。在根据本发明实施方式的一个压缩器设计中，其中压缩的热量被回收且存储，从膨胀器进入流体软管中的流体的期望出口温度仅为水温以上5.5℃左右。其中只有环境水用于冷却压缩级且在最后级之后没有热交换器，进入流体软管中的流体温度可以是环境以上30℃，或者在15℃表面海水温度的情形下可以是45℃。如果因为任何原因而超出了管温极限，则温度警报能够关闭压缩器。一个或多个温度传感器能够沿着CAES系统中的流体存储管的长度而定位，使得流体存储管的温度能够被监测。例如，温度警报可以向系统操作员指示温度极限已经达到或者超过。另外，警报对系统压缩器的关闭可导致压缩器停止向受影响的流体管供应压缩流体，以减轻或者防止对流体存储管或对连接到受影响的流体存储管的流体软管造成损伤。由于可变的容量设计，袋经历恒定的压力且因而袋内不发生其他的加热。
当需要从系统10汲取存储的能量时，压缩流体可以借助于流体输出24而从压缩流体存储器20中汲取并发生流体膨胀26。如本领域中已知的，流体膨胀26导致可输送到例如机械装置的可用能量，其可以抽取用于电力产生30的机械动力28，其可以被传送到电网或可预期使电力输送的其他装置。出口流体32以普通标准或周围压力被排到环境中。在本发明的实施方式中，机械动力28可以由例如Wankel(汪克尔)型的膨胀器产生。另外，如将要讨论的，用于流体压缩18的机械动力14和源自流体膨胀26的机械动力28可借助于相同装置(即压缩/膨胀或“C/E”装置)或者借助于系统10内不同或单独的装置。
原理上，C/E可用在等温操作、绝热操作或其组合中。在另一示例中，C/E可被实施，使得其不使用不同的热交换器并且不使用热储。如本领域中已知的，当流体压缩时，其加热，且当流体膨胀时，其冷却。如此，本发明的实施方式包括强制对流冷却34以冷却来自流体压缩18的流体和强制对流加热36以加热来自流体膨胀26的流体。因为流体存储发生在通常周围的温度和压力下(即在如所讨论的水体内的深度处)，所以用于流体压缩18的冷却34和流体膨胀26之后的加热36两者可使用包围系统10的大量流体(即湖泊或海水)执行。如此，在一些实施方式中，系统10可以以通常等温的方式操作，其在压缩级期间将流体冷却至接近环境并在膨胀级期间将流体加热至接近环境。在其他实施方式中，系统10可以以通常绝热的方式操作，其中来自压缩的能量借助于受控的传热过程而存储到热存储箱，且用于在膨胀后加热流体的能量同样汲取自存储在存储箱中的能量，具有与周围环境相对小的热交换。以此方式，该系统包括调整或恢复压缩流体中的显热的方法。然而，如本领域中理解的，在任一情形下，泵和热交换器可用于在系统中需要的位置冷却。
在又一实施方式中，来自流体压缩18的能量自身不存储，但水通过利用表面水温和一定深度处的温度之间的自然温差而被有选择地吸入系统10中。在此实施方式中，流体压缩18期间的冷却34可以使用从一定深度处(即非常低于水面)得到的相对冷的水执行，且流体膨胀26期间的加热36可以使用得自水面附近的相对暖的水执行。以此方式利用此温差实际上增加在能量存储循环顶上的热机循环，从而由于水体的热能输入而使得比起存储的来说更多的能量将被抽取是可能的。
系统10包括可以可控制地连接到系统10的构件的控制器或计算机38。
现参照图2，根据本发明的实施方式可以使用例如图1系统10的多个系统。如以下关于其他附图更详细描述的，每个系统10可包括结合到定位在水体表面更下方的流体存储管组件的单个或双向压缩器/膨胀器(C/E)单元。每个C/E结合到能量源和发生器。能量源可以是可再生源，例如风力或波力，或者其可以来自发生器自身，其被导致像具有从电力网或可再生源例如太阳光伏阵列汲取的能量的马达一样运行。
从而，图2阐示了具有多个如图1和接下来的附图和阐示中所示的系统10的总系统50。每个系统10包括构造为具有动力输入54且还结合到发生器56(或马达/发生器)的C/E 52。每个发生器56构造为具有相应的动力输出58。在一种实施方式中，每个动力输出58单独地结合到负荷或公用电网；然而，在所示另一种实施方式中，来自两个或更多个发生器56的多个动力输出58可以被组合以向负荷或公用电网输出组合的动力输出60。
每个C/E 52结合到流体存储管组件62，如将进一步讨论的，流体存储管组件62定位在一定深度并被构造以接收来自相应C/E 52的压缩流体。根据本发明的实施方式，每个C/E 52可借助于管或导管64结合到多个流体存储管组件62。如此，例如，单个C/E 52可结合到大量的流体存储组件62，且可以由供应线路的数量和流体存储管组件62定位其上的地形来限制。总系统50的操作可借助于计算机或控制器66控制，且本领域技术人员将认识到，每个系统10可包括贯穿分布的控制阀、压力传感器、温度传感器和类似物。控制器66被构造以当动力从动力源可用时使流体加压并引导加压的流体从C/E 52或其级通过而到达流体存储管组件62，且当选择性地需要从流体存储管组件62汲取动力时，引导加压的流体从流体存储管组件62通过而到达C/E 52或其级，并使加压的流体膨胀。
如此，总系统50可以以具有多个系统10(图2中示出其中的仅两个)的模块化方式布置。相应地，通过允许系统的一部分进行脱机同时系统的其余部分继续运行，此模块性提供系统弹性和以最小的总系统停工期交换场中的单元的能力。模块性还使得分离的系统能够以不同的模式同时操作(即一个系统收集/存储能量而另一个产生动力)。因而，如图2所示，多个C/E可以被组联在一起，使得模块性成为可能。并且，每个系统10可以以例如单个流体存储管组件62可被从其相应的C/E 52分离或隔离的方式控制。相应地，在操作期间，单个系统10或单个和特定系统10的构件可以不需要用于故障查找的维护、修复或例行维修。因而，模块性提供了简单的维护，这增强了总的可靠性，这是因为总系统50无需为了维护而被关闭。
进一步地，由于总系统50的模块性，其他的系统10可以被渐增地加入其中，或者在操作期间其他的存储可被加到每个系统10。因而，随着动力需求随时变化(即在给定服务区域中人口增长或减小)，动力和/或存储能力可以以与图2所示方式一致的模块化方式随时且与改变的系统需求一致地添加或去除。从而，模块化系统是可扩展的且其他系统可以以对总系统停工期和操作造成最小影响的方式被构造和进行联机。
另外，总系统50的系统10可以彼此同时地以单独的方式操作。例如，在系统10的阵列的一部分中，系统10中的一个可以暴露给强风并因而以压缩模式操作以将其中的能量存储在其相应的流体存储管组件62中。然而，同时，系统10中的另一个可以在接收少量风或无风的区域中并因而以膨胀模式操作以从其相应流体存储管组件62汲取能量。
如此，总系统50可以以允许多模式操作的灵活方式操作，且还可以以模块化方式构造以允许其部分临时性关闭以用于维修、修复和操作，或者永久地退役，而不需要关闭总系统50。
进一步地，总系统50的构造和操作决不限制于给定示例。例如，取代风能，系统10可结合到波能源或水流源，作为进一步示例。系统10可每个使用多个C/E 52，或者C/E 52可被构造以分享其间的流体存储。因而，在一个示例中，辅助供应线路68可被定位和构造以单独地结合一个系统10的一个C/E 70和另一系统的流体存储管组件72。在此方式中，可在例如一个C/E 70的修复或维护期间使用流体存储管组件72的存储能力。另外，改变路线，其的示例在供应线路68中显示，能够为了其他优势而协同使用多个C/E 52和70，这些优势包括模块性、系统弹性、动力容量的递增的可扩展性、C/E单元的场交换性以及以压缩模式操作一个C/E而以膨胀模式操作另一C/E的能力。这些优势导致系统具有故障弱化、整个系统没有单点失效以及随着动力和存储需求增加而增加容量的灵活性。其还使得操作的流通模式成为可能，其中来自原动机(例如风发生器、波力发生器(例如通过“水鸭式发电装置”)、流力发生器、潮汐力发生器和海洋热能转换器，作为示例)的动力通过第一C/E，压缩流体，被任意地存储并以膨胀模式通过第二C/E，产生用于电网的动力。此实施方式消除了用于系统的斜升(ramp/up)和斜降(ramp/down)时间，使得准备好根据需求吸收动力或输送动力而不延迟的操作的备用模式成为可能。
现参照图3，阐示定位在海上的系统10的基本构件。系统10的构件可定位在接近于水面的平台98上。因而，图3阐示了海洋100和海底面102。海洋100包括大洋、湖泊或例如在筑坝河流中的蓄水池，并且在此和所有实施方式中不限于任何具体的水体。系统10包括定位的平均深度106处的柔性流体袋或流体袋组件104、结合到发生器110的单向或双向流体压力转换装置或压缩器/膨胀器(C/E)108以及传热系统(如关于图1所讨论的泵和热交换器，未示出)。C/E 108可包括压缩和膨胀的多个级，且热交换器包(未示出)可在压缩或膨胀级之间分别地冷却或再加热流体。携带加压流体的管浸入循环水中，或者更普遍地，加压流体越过有翼的管形热交换器，在管形热交换器内部在有翼的管内部流动。系统10可被构造为实质上以几乎等温或绝热的模式运行。
本领域技术人员将认识到，图3的系统10可包括但不限于其他装置，例如控制系统、计算机和机械地结合其构件的一个或多个离合器。袋104被压载，所以在膨胀时其不浮到表面。
流体软管或导管或者加压流体运输系统112将流体存储袋组件104和在海洋100的表面处或附近的C/E 108连接。C/E 108结合到发生器110，在一种实施方式中，发生器110是风轮机使用的相同发生器，具有离合器(如图4所示)。发生器110还能用作马达以当存储能量时以压缩器模式驱动C/E 108，或者如果风在吹，风力能够进入发生器110中。从而，当需要来自系统的全部动力时，例如在电网的高峰需求时期期间，通过C/E 108膨胀的存储流体向发生器110增加扭矩。在实施方式中，发生器110是(交流)A/C发生器，且在其他实施方式中，发生器110是(直流)DC发生器。
因为传输线路之间的转换站的成本，DC动力传输不经常用于基于陆地的传输。然而，DC传输线路的效率可能大于A/C线路，特别是在盐水下。DC动力传输的其他优势包括更清楚的动力流分析且不需要在被DC线路连接的独立电网部分之间的同步。当线路在水下运行时，由于传输线路的容量，DC传输的其他益处可以被认识到。因而，现在存在很多的DC传输系统。
C/E 108提供用以压缩和膨胀流体的性能。在一种实施方式中，C/E 108为单独构件，其包括当功被输入其中时压缩流体的性能和膨胀流体以从其抽取功的性能。在此实施方式中，单个流体软管或导管112定位在流体存储管组件104和C/E 108之间，且流体使用流体软管或导管112而被泵送到流体存储管组件104并从流体存储管组件104中被泵抽。因而，当动力输入114到C/E 108时，C/E 108运行以压缩流体、借助于流体软管或导管112将其输送到流体存储管组件104、并在其中存储能量。动力114可借助于可再生源例如风、波运动，潮汐运动提供，或者可借助于向马达一样操作的发生器110提供，发生器110可以从例如电力网汲取能量。另外，C/E108可以通过借助于流体软管或导管112汲取来自流体存储管组件104的压缩存储能量而相反地操作。因此，通过反向其运动，可使C/E 108基于操作或旋转的方向而可选择地压缩或膨胀流体。注意在一种实施方式中，发生器110提供电力。可选择地，机械动力可以直接从膨胀器利用，而不使用发生器110。
然而，在另一实施方式中，C/E 108的压缩器和膨胀器的功能是分离的。在此实施方式中，膨胀器116借助于流体软管或导管112结合到流体存储管组件104，且压缩器118借助于相同的流体软管112，或者可选择地，借助于单独的流体软管、导管或管道系统120结合到流体存储管组件104。因而，在此实施方式中，动力可借助于例如可再生能源而输入114到压缩器118，其中的可再生能源可为借助于单独的流体软管或导管112向流体存储管组件104间歇地提供的压缩流体。在此实施方式中，能量可借助于流体软管或导管112从流体存储管组件104中被同时汲取至膨胀器116。从而，虽然提供了系统灵活性以同时存储和汲取动力，但是此实施方式还以具有单独的压缩器118和膨胀器116上为代价(未示出的其他压缩器和膨胀器)。
现参照图4，阐示了定位在陆地上的系统10的基本构件。很像图3的系统10，图4的系统10能够接收来自电网、来自一个或多个可再生能量系统或者两者的动力。此系统同样能够在C/E装置中压缩的水下等压流体存储袋或管组件中存储能量，并能够也借助于C/E装置从其中抽取能量。此系统可以是可构造的以便以等温或绝热模式运行。
从表面到袋的流体通道应该是刚性或柔性上的重要因素是表面单元是漂浮还是固定到海底面。在较深的水中，很多RE获取方案使用漂浮且锚固的基底。所以如果风向或波向变化，基底的位置移动直到锚线在新方向上被张拉。
刚性流体导管通常较便宜，因为其可以是具有在离岸海洋工业中常用的直径的简单钢导管。布置技术可能更有点复杂，因为现场接合(那些在现场而不是制造工场连接的)需要用于深或长的导管。柔性软管更易于在岸上整个制造且布置更简单，但其需要更复杂且昂贵的设计。此软管具有相当柔性的衬垫，其在一个实施方式中通过像金属或玻璃纤维一样高强度材料的编织外包装提供流体密封以支撑压力负荷。用于2.5MW C/E单元(尺寸类似于离岸风轮机)的这些软管的直径在一种实施方式中对于100米的袋深可以是28cm左右的直径(11”)并具有110万帕斯卡(165PSI)的操作压力。离岸平台涉及漂浮的、系泊平台和到底部沉积物的“刚性”连接(例如钻杆)，所以对于此系泊平台来说柔性软管不是严格需要的。导管整个长度上的挠度应变能够很好地在导管的结构性能极限内。还注意到，流体的内部和外部压力之间的压差随着深度变化。在导管/软管底部附近，压差小，这也是薄塑料袋能够将加压流体保持在底部的原因，建议混合或组合的解决方案，其中柔性且还未增强的软管能够用在袋和在上部部分中使用的刚性、简单导管附近。
图4阐示系统10，其中不同于压缩流体的传输和存储的构件被定位在陆地122上。因而，在此系统中，通过避免与离岸建立和操作相关的成本，主要成本可被减小。然而，操作位置可能更加受限，因为可能预期在100英尺或者更深的水中操作。因此，为了达到此可预期深度，可能需要在更长的距离上输送加压流体。此外，因为环境、美学和其他原因，经常预期很远地离开居住区定位RE动力系统。另外，可再生能源例如风典型地在从陆地形状和其他风障间隔的距离上提供更大的动力。如此，图4阐示根据本发明的实施方式的构造成在陆地上运行的系统10。图4的系统10可合并如上所讨论的图1到3的元件。在一种实施方式中，双向C/E 108包括杆124，杆124构造成在第一旋转方向126上操作，以在压缩阶段期间在第一流动方向128上压缩流体，导致流体通过流体软管或导管112以存储。在此实施方式中，通过使来自存储器中的流体膨胀并使流体在第二流动方向132上流过C/E 108，C/E 108的杆124可被导致在与第一旋转方向126相反的第二旋转方向130上操作。在此实施方式中，离合器134将杆124结合到发生器110，以能够借助于发生器110从存储器中抽取能量并且以便当动力通过除发生器110之外的源输入到C/E 108时，分离发生器110。并且，虽然关于图4阐示了双向操作，但是要理解，本文公开的所有系统还可以是单向构造的。
图5显示绝热和等温操作之间的差别。等温操作典型地指其中C/E在压缩期间在冷却剂中淋浴或者通过泵/热交换器以其他方式冷却且在膨胀步骤期间由热蓄水池变暖的操作(例如如图1所示的流体压缩18和流体膨胀26)，而绝热操作典型地指具有存储能量且与周围环境传热相对较少的系统，且来自流体压缩18的能量可被存储在热存储系统中。本领域技术人员将认识到，能够压缩和膨胀的任何C/E可以以等温形式、绝热形式或以在多级之间具有中间冷却的绝热形式进行操作。在此实施方式中，使用流体蓄水池(即，湖泊或大洋等)来冷却或变暖是可能的，或者能量可由压缩的热量而被存储并被存储用于之后的使用以在膨胀期间加热C/E。另外，C/E可以以操作的增强等温模式来操作。通常水体表面位于一个温度而水体底部位于另一温度。可能使用较冷的水源压缩并使用较暖的水源膨胀。以此方式，热能自水体抽出并提高了存储装置的效率。原理上，相比通过原动机输入的能量，从存储装置抽取更多的能量是可能的，这是因为通过从水体传递到系统的热能增加了额外的热能，潜在地克服了系统损失。
典型地，等温操作利用系统将置于其中或附近的水的巨大蓄水池。因而，泵136可被定位以在其压缩/膨胀级之间将水供应到压缩器/膨胀器。然而，在可选择实施方式中，绝热操作可通过包括热存储箱138来实现，其中热存储箱138通过泵136结合到压缩器/膨胀器并被构造以在压缩后在级之间抽取能量并在膨胀后在级之间增加能量。如本领域中已知的，大冷却箱可以以热分层在其中发生的形式操作；因而，热水可供应到热存储箱138的顶部并从热存储箱138的顶部汲取，且冷水可供应到热存储箱138的底部并从热存储箱138的底部汲取。因而，在一种示例中，在压缩期间，冷水可以自箱的底部(相对冷)部分汲取并回到顶部(相对热)。相反地，在膨胀期间，热水可以自箱的顶部(相对热)部分汲取并回到底部(相对冷)。因而，在操作的两种模式中，实现了热存储箱的稳定分层，由于稳定状态下水的低固有热扩散性而维持了水部分的热差值。
在一种实施方式中并且如上述讨论的，代替热存储箱，通过借助于冷进口线路或热交换器供应线路140从深海深度中抽取相对冷的水并借助于暖进口线路或热交换器供应线路142从水面附近抽取相对暖的水，可一定程度地实现绝热操作的效果。进一步地，如本领域中理解的，热存储箱138可以定位在平台上以及定位在水面上、浸在水自身中、安装在海底面或湖底面或者定位在陆地上(尤其是在基于陆地的系统中)。进一步地，在其中热存储箱138是沉浸的实施方式中，根据一种实施方式，水藻和其他海洋生命可被促进以位于热存储箱138的表面上，以增强其绝缘能力。
另外，本领域技术人员将认识到，动力输出例如图2的组合动力输出60可以借助于DC电传输或A/C电传输。因而，在一种实施方式中，输出电力被提升到高的A/C电压并被传送到负载或电网，而在另一种实施方式中，DC电压被传送到负载或电网。如本领域中理解的，A/C典型地包括与DC相比相对较高的传输成本但是较低的资本开支。
如此，所讨论的本发明的实施方式包括在其他RE系统例如常规的CAES上的改进效率，这是由于较低的压缩热、几乎等压或恒定压力的操作、减小的温度和压力差以及相对低速旋转发动机设计的使用。本发明的实施方式还通过排除燃料成本并通过降低CAES技术的资本成本而减小了输送到电网的能量平准成本。
正位移机器(positive displacement machine)通常以比涡轮机低的速度运行，导致较小的公差限制和因而导致较小的制造成本。典型地，正位移机器收集被推送至排出导管中的固定量的流体。正位移机器还有效地在尺寸上按比例缩小，导致机器与涡轮机相比时能够模块化且灵活。如此，对于正位移机器来说，资本成本可能减小，因为涡轮机由于需要以高的切线速度操作以用于空气动力压缩和膨胀而趋于昂贵。高的涡轮机速度还能够产生基本应力和润滑挑战，尤其是当压缩期间以较高温度操作时。由于压缩和膨胀中在最佳涡轮机叶片形状上的差别，高速涡轮机还典型地不能在反向方向上有效地操作以从高压流体抽取功。
因而，减小资本成本的通常途径是使用便宜的机器，并且该机器能够当在第一操作循环期间(例如，存储期间)在第一方向上旋转时以压缩模式使用且当在第二操作循环期间(例如，能量抽取期间)在与第一方向相反的第二方向上旋转时以膨胀模式使用。然而，一些正位移机器不需要在杆旋转方向上的改变而具有反向流动方向。通过使用压缩和膨胀中的很多级，可增加效率，且环境温度的水可被布置以保持温度变化最小。正位移机器还可以被设计以与动力压缩器或涡轮机相比很好地执行两种功能(压缩和膨胀)。
典型的内燃发动机或往复式流体压缩器能够有效地提供压缩和膨胀两种功能。此机器典型地具有每级大约4到12的压缩率，这使得机器简单且能够在仅仅一些级中实现相当高的压力比。然而，如果压缩流体中的高温能量没有被获取、有效地存储并重新使用，则在C/E应用中这些相当高的压力比可能是无效的。此问题可以使用级间冷却器而减轻。如果处理期间流体温度不改变很多，则产生最小量的压缩器输入能量和最大量的能量回收。高效机器在压缩级之间冷却流体且在膨胀级之间相反地加热流体。因而，为了使每级的压力变化较小，当使用恒定的温度热源/热沉并且/或者减小流体和热存储容器中损失的显热时，更容易将温度变化保持到最小值，从而提高效率。因为整个系统设计能够得益于很多小压力比的压缩，所以一种策略将是使用类似于Wankel(汪克尔)发动机的具有内核的旋转式压缩器，但是对于每个连续的转子具有不同的容积率，可能每推进器旋转具有多个压缩区域。每个压缩循环和每个压缩级适度压缩的流体能够引入海水冷却的(或加热的)热交换器中。然后流体能够通过另一孔口引入压缩器的另一部分中。
如此，根据一种实施方式，多个级共享位于被构造以双向操作的C/E旋转部分内的公共的杆或多个瓣轮。通过调节转子和空心墙的间隙，基本设计能够被调节至不同的压力比、特别是独特的深度和存储压力。因而，因为系统的每个安装可具有独特的深度和存储压力，所以C/E的灵活设计能够节约实施成本同时最大化热动力效率。因此，参照图6，旋转式WankelC/E200具有中心杆202和偏心负载的转子。旋转式Wankel C/E200包括椭圆形空腔206，且偏心负载的转子204定位在其中。三个空腔207、208和209形成在偏心负载的转子204和外部壳体210之间。如本领域中理解的，孔口(未示出)可结合到壳体210的区域。这些孔口的尺寸和定位以及目标输出压力决定所得到的用于这些适度压力比级设计的压力比。
根据本发明的实施方式，一些传动系统设计能够得益于马达/发生器和C/E之间的离合器。离合器在动力如何混合于系统中方面提供一些灵活性。驱动系统的机械动力例如风力涡轮机或其他RE动力源能够借助于离合器结合到C/E，以有选择地接合并脱离C/E。因而，参照图7，非常类似于以上所述系统10的系统300可包括原动机或RE动力源302，例如如所述的风力涡轮机或其他RE装置。系统300包括借助于离合器303结合到RE动力源302的发生器/马达304、将发生器/马达304结合到C/E 308的离合器306、热交换器/泵组合310和流体通道(未阐示)，其中流体通道结合到C/E 308并被构造以附接到流体存储装置，例如如上所示的柔性流体袋或流体袋组件104。另外，虽然所示单个通道312将热交换器/泵组合310结合到C/E 308，但是要理解，可包括多个通道312，根据本发明，能够使冷却剂传到多级C/E的级间区域。因而，系统300阐示了结合到发生器/马达304的RE动力源302，且如果离合器306将C/E 308结合到发生器/马达304，则动力还能够进入C/E 308，根据一种实施方式，其包括连接到热交换器/泵组合310的热交换器的压缩流体通道。以此形式，RE动力源302能够在发生器/马达304中同时产生电力同时还压缩C/E 308中的流体。在操作的另一模式中，C/E 308能够以膨胀模式运行以增加动力至发生器/马达304以用于增强RE动力源302的动力。如果需要，根据当前目标是为将来存储能量还是释放存储的能量或者这些都不是，离合器306允许C/E308从发生器/马达304中分离。RE源302还能够转动发生器，但是在通常不产生或不汲取电力的速度下转动，从而将大多数能量送入CE中，其压缩流体以用于稍后使用。另一选项(未示出)是将离合器置于RE源302和发生器/马达304之间，以允许CE和发生器/马达独立于来自302的运动而操作。另一选项是在压缩期间使此交流发电机/发生器的场线圈去激励，允许来自原动机动力源302的几乎所有能量通过离合器306到达C/E 308。本领域技术人员将理解，具有励磁的交流发电机包括本文中电发生器的形式。
本发明的实施方式比起地下CAES具有更广泛的潜在应用。其能够接近几乎所有主要的沿岸居民点离岸定位，且其还能定位到在内陆居民点附近使用的湖泊和蓄水池中。CAES系统典型地包括具有合适地质构造的位置，其在非常接近很多主要的负荷中心处经常是不可用的。传输线路的密集和容量限制使得距离负荷中心长距离地定位能量存储设备是不现实的。因此，地下CAES不具有向电网尺度的能量存储需求提供普遍存在的解决方案的潜在可能。
本发明的实施方式包括通过已有海洋RE系统的设计和操作，RE系统包括但不限于常规的风力、水动力系统例如波能涡轮机和海下涡轮机，以及海洋热能转换(OTEC)系统。然而，另外，本发明的实施方式包括能够远程定位在海洋环境中的独立存储系统，其不利用已有RE系统。
进一步地，为了减小或消除RE系统的负面影响，在一种实施方式中，袋被布置到水底区域。典型地，水底区域是例如大洋或湖泊的水体的生态区域，具有生活在那的被称为水底生物的生物体。水底生物通常与水体的底部或底面关系密切地生存，很多水底生物永久地附着到底部。水底区域开始于海岸线并沿着大陆架的表面向下延伸。在大陆架的边缘，典型地接近200米深，加深的坡度开始，其被称为深深地延伸到深海海底面的大陆斜坡。从而，根据本发明的实施方式，可预期在水底区域但在合适深度处布置该系统，低于该深度光合作用是占优势的，海洋生物因而被最小地影响。构造材料通常是无毒的。小部分的海底面可专用于存储，以在较大面积上提供相当大的量的存储容量，而同时将海底的有效部分留为海底生物的栖息地。
公开的方法和设备提供计算机控制以引起系统在水下存储装置中存储压缩流体并从其中抽取能量。
本领域技术人员将清楚，本发明的实施方式可以连接到计算机或具有存储在其上的计算机程序的计算机可读存储媒质并受其控制。存储装置包括计算机可读存储媒质，计算机可读存储媒质包括多个构件，例如电子构件、硬件构件和/或计算机软件构件中的一种或多种。这些构件可包括一个或多个计算机可读存储媒介，计算机可读存储媒介通常存储指令例如软件、微程序和/或组件语言以用于执行序列的一个或多个执行过程或实施方式中的一个或多个部分。这些计算机可读存储媒介通常是非瞬变的且/或有形的。此计算机可读存储媒介的示例包括计算机的可记录数据存储媒介和/或存储装置。计算机可读存储媒介可使用例如一个或多个磁性的、电的、光学的、生物的和/或原子的数据存储媒介。另外，此媒介可采取例如软盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器和/或电子存储器的形式。没有列举的非瞬变且/或有形的计算机可读存储媒介的其他形式可以用于本发明的实施方式中。
在该系统的实施中，很多这些构件能够组合或分开。另外，如本领域技术人员将清楚的，这些构件可包括通过多种编程语言中的任何一种书写或实施的一组和/或系列计算机指令。另外，其他形式的计算机可读媒介例如载波可用于执行呈现指令序列的计算机数据信号，当计算机数据信号被一个或多个计算机执行时，其引起一个或多个计算机执行一个或多个序列的执行过程或实施方式中的一个或多个部分。
根据本发明的一种实施方式，压缩流体存储系统包括双向压缩器/膨胀器(C/E)单元、流体存储系统和管道系统，双向压缩器/膨胀器(C/E)单元被构造成在第一操作模式期间压缩流体并在第二操作模式中允许流体膨胀，流体存储系统定位在水体下的海底面上，管道系统定位在C/E单元和流体存储系统之间并被构造以使流体在C/E单元和流体存储系统之间通过。
根据本发明的另一实施方式，使用压缩流体存储系统的方法，该方法包括：在第一旋转方向上向压力转换装置的杆施加旋转动力，以通过压力转换装置在第一流动方向上压缩流体；将压缩流体存储在定位于水体表面下方的流体存储系统中；以及使压缩流体在第二流动方向上从流体存储系统经过压力转换装置，以在第二旋转方向上向杆施加旋转动力，其中第二流动方向与第一流动方向相反。
根据本发明的又一实施方式，压缩流体存储系统包括动力源、单一压缩器/膨胀器(C/E)装置、流体袋、加压流体运输系统和控制单元，其中单一压缩器/膨胀器(C/E)装置能够压缩和膨胀流体，通过杆结合到动力源，并包括以压缩模式给流体加压且以膨胀模式使流体膨胀的多个压缩/膨胀(C/E)级；流体袋结合到单一C/E装置的多个压缩/膨胀级并定位在水体下；加压流体运输系统被构造以当单一C/E装置处于压缩模式时使加压流体从单一C/E装置传送到流体袋，并被构造以当单一C/E装置处于膨胀模式时使加压流体从流体袋传送到单一C/E装置；控制单元被构造以当动力从动力源可用时，在单一C/E装置中引起压缩模式、给流体加压并引导加压流体从单一C/E装置的多个C/E级传送到流体袋，并且当可选择地需要从流体袋中汲取动力时，在单一C/E装置中引起膨胀模式、引导加压流体从流体袋传送到单一C/E装置的多个压缩/膨胀级并使加压流体膨胀。
此书面描述使用示例以公开包括最佳模式的本发明，且还用于使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统并执行任何合并的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他的示例具有与权利要求的文字语言相同的结构元件或者如果其包括与权利要求的文字语言实质相同的等价结构元件，则这些其他的示例就意在本权利要求的范围之内。

Claims (35)

1.一种压缩流体存储系统，包括：
双向压缩器/膨胀器(C/E)单元，所述压缩器/膨胀器(C/E)单元被构造成在第一操作模式期间压缩流体并在第二操作模式中允许流体膨胀；
流体存储系统，所述流体存储系统定位在水体下的海底面上；以及
管道系统，所述管道系统定位在所述C/E单元和所述流体存储系统之间并被构造以使流体在所述C/E单元和所述流体存储系统之间通过。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一操作模式和所述第二操作模式包括所述C/E单元的杆在相同旋转方向上的旋转。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一操作模式包括所述C/E单元的杆在第一旋转方向上的旋转，且所述第二操作模式包括所述C/E单元的所述杆在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上的旋转。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述C/E单元定位在附接到海底面的平台上。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体存储系统包括一个或多个柔性袋，所述柔性袋被构造以借助于所述管道系统接收加压流体并加压所述柔性袋而抵靠周围的水。
6.根据权利要求1所述的系统，所述C/E单元包括旋转构件，所述旋转构件被构造以在所述第一操作模式期间在第一旋转方向上旋转并在所述第二操作模式期间在第二旋转方向上旋转。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述管道系统包括刚性导管、柔性软管及其组合中的一种。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述C/E单元被构造以在一定压力下操作，该压力相应于与所述流体存储系统距离海平面的深度相关的压力。
9.根据权利要求1所述的系统，包括借助于离合器结合到所述C/E单元的发生器，其中所述发生器被构造以当所述发生器借助于所述离合器结合到所述C/E单元时向电网输出电力。
10.根据权利要求9所述的系统，包括借助于离合器结合到所述C/E单元的动力源。
11.根据权利要求1所述的系统，包括结合到所述C/E单元的热交换器，所述热交换器被构造以在操作期间将水从水体泵送到所述C/E单元。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括热交换器供应线路，所述热交换器供应线路被构造以选择性地从水体表面附近并从海底面附近汲取水。
13.根据权利要求12所述的系统，其中表面水处于第一温度，而接近所述海底面的水处于与所述第一温度不同的第二温度，较低温度的水在所述第一操作模式中通过所述热交换器而用于所述C/E，而较高温度在所述第二操作模式中通过所述热交换器而用于所述C/E。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述C/E单元能够产生0.2MW和3MW之间的功率。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述C/E单元作为正位移单元来操作。
16.根据权利要求1所述的系统，包括结合到所述C/E单元的动力输入装置，所述动力输入装置被构造以接收来自风发生器、水鸭式发电装置、流力发生器和潮汐力发生器中的一种的动力。
17.一种使用压缩流体存储系统的方法，所述方法包括：
在第一旋转方向上向压力转换装置的杆施加旋转动力，以通过所述压力转换装置在第一流动方向上压缩流体；
在定位于水体表面下方的流体存储系统中存储压缩流体；以及
使压缩流体在第二流动方向上从所述流体存储系统经过所述压力转换装置，以在第二旋转方向上向所述杆施加旋转动力；
其中所述第二流动方向与所述第一流动方向相反。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一旋转方向和所述第二旋转方向相同。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反。
20.根据权利要求17所述的方法，包括通过使压缩流体在所述压力转换装置中膨胀来从所述杆抽取动力。
21.根据权利要求17所述的方法，其中将压缩流体输送到所述流体存储系统包括将压缩流体输送到等压流体存储系统。
22.根据权利要求17所述的方法，其中输送压缩流体包括借助于刚性导管、柔性软管及其组合中的一种来输送压缩流体。
23.根据权利要求17所述的方法，包括借助于离合器将所述杆接合到发生器以借助于所述发生器从中抽取动力，作为电力。
24.根据权利要求17所述的方法，包括将所述流体存储系统定位在海底面上并定位在水体内的水底深度处。
25.根据权利要求17所述的方法，包括借助于风发生器、水鸭式发电装置、波发生器、流力发生器、海洋热能转换器和潮汐力发生器中的一种产生应用到所述杆的动力。
26.一种压缩流体存储系统，包括：
动力源；
单一压缩器/膨胀器(C/E)装置，所述单一压缩器/膨胀器(C/E)装置能够压缩和膨胀流体，通过杆结合到所述动力源，并包括以压缩模式给流体加压且以膨胀模式使流体膨胀的多个压缩/膨胀(C/E)级；
流体袋，所述流体袋结合到所述单一C/E装置的所述多个压缩/膨胀级并定位在水体下；
加压流体运输系统，所述加压流体运输系统被构造以当所述单一C/E装置处于所述压缩模式时使加压流体从所述单一C/E装置传送到所述流体袋，并被构造以当所述单一C/E装置处于所述膨胀模式时使加压流体从所述流体袋传送到所述单一C/E装置；
控制单元，所述控制单元被构造以：
当动力从所述动力源可用时，在所述单一C/E装置中引起所述压缩模式、给流体加压并引导加压流体从所述单一C/E装置的所述多个C/E级传送到所述流体袋；并且
当可选择地需要从所述流体袋汲取动力时，在所述单一C/E装置中引起所述膨胀模式、引导加压流体从所述流体袋传送到所述单一C/E装置的所述多个压缩/膨胀级并使加压流体膨胀。
27.根据权利要求26所述的系统，包括定位在所述流体袋内的沉积物压载物。
28.根据权利要求26所述的系统，其中所述单一C/E装置具有0.2MW和3MW之间的功率容量。
29.根据权利要求26所述的系统，其中所述单一C/E装置被构造以在一定压力比下操作，所述压力比相应于所述流体袋在水体内的深度处的水压和环境流体压力。
30.根据权利要求26所述的系统，包括：
发生器，所述发生器用于将机械动力转化为电力；和
离合器，所述离合器用于将所述单一C/E结合到所述发生器；
其中所述控制单元被构造以当需要从所述流体袋汲取动力时，借助于所述离合器将所述发生器结合到所述单一C/E装置。
31.根据权利要求26所述的系统，其中所述动力源是风发生器、水鸭式发电装置、波发生器、流力发生器、海洋热能转换器和潮汐力发生器中的一种。
32.根据权利要求26所述的系统，包括热交换器，所述热交换器结合到所述单一C/E装置并被构造以从水体汲取水，用于：
当流体被加压时，冷却所述C/E装置；并且
当加压流体被膨胀时，使所述C/E装置变暖。
33.根据权利要求32所述的系统，还包括热交换器供应线路，所述热交换器供应线路将所述热交换器连接到所述C/E装置并被构造以选择性地从水体表面附近并从海底面附近汲取水。
34.根据权利要求33所述的系统，其中表面水处于第一温度，而接近海底面的水处于与所述第一温度不同的第二温度，较低温度的水用于在压缩模式中冷却所述C/E中的流体，而较高温度用于在膨胀模式中加热所述C/E中的流体。
35.根据权利要求26所述的系统，其中所述压缩模式包括在一个方向上的旋转，而所述膨胀模式包括在另一方向上的旋转。
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