CN103620212A - 机械储能方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种储能系统，该储能系统被配置成累积能量以用于随后的排放。一个实施方式包括间接储能组件，该间接储能组件被配置成从直接存储组件接收能量输入。该间接储能组件包括用于提升质量体的转化器、耦接到转化器上用于增加所提供的扭矩的减速器、及耦接到所述减速器上用于在被提升时产生势能的质量体。在一个实施方式中，直接储能组件基于所述质量体的下降而产生能量，该下降通过耦接到发电机的增速器的操作来控制。在一个实施例中，增速器提供至少1：100的输入：输出比率。增速器能够根据发电机的工作参数(例如速度和扭矩)来配置。直接储能组件的质量体可以包括漂浮件，该漂浮件用于响应于水位而提升质量体。

Description

机械储能方法和装置

技术领域

背景技术

在能量产生领域中已发生了重要的活动，提供新颖的更有效和更清洁的能源。传统技术旨在利用各种清洁能量源。当前，从各种清洁源(例如，水、风和太阳)获得能量的各种尝试正在改变并还未达到目标。

通常，能量源能够分成两个种类：有限的和无限的。有限的能量源，例如原油、天然气和煤炭提供大量的输出，并能够利用当前的基础设施方便地存储和运输。例如，汽油本身是良好的能量源且容易存储。这大部分是由于已为了提炼和运输汽油建造了基础设施，汽油是相对紧凑的液体能量源。但是，这些有限的能量源存在很多问题。其中一项主要问题是这些有限的能量源的过度消耗所造成的环境影响。当前，认为这些能量源的消耗造成全球变暖、空气污染、噪声和土壤污染。甚至更大的问题是这些能量源的有限的量。已做出了各种估算来确定何时这些能量源将最重耗尽。

无限的能量源例如包括太阳、风、波浪和潮汐能量。这些源是丰富的，不会耗尽，且可以在很小的环境损害前提下加以利用。尽管如此，在从这些无限源中获取能量这个方面存在很多困难。例如，太阳能生产需要一直可获得的阳光。风场需要恒定的风源。简单地说，无限的能量源易受环境条件变化的影响。

通过任一种类型的能量源(有限的和无限的)提供能量的传统方法通常从能量产生的角度来解决问题，但是，通常不能解决存储任何所产生的能量的问题。

通过提升物体来产生势能的概念在能量产生和存储领域是公知的，但是，这种势能的典型释放不适于该动力的商业使用。在重力的影响下物体的掉落下降得过快而不能产生每天使用所需的可持续的能量水平。

用于存储能量的其他系统还没有被广泛实施。例如，弹簧由于它们存储能量的能力而是众所周知的，但是实现弹簧驱动的系统以提供商业上可使用的能量供给很不成功。飞轮系统已被实现来存储巨大量的能量，以用于高速排放。但是，这种飞轮系统的成本高和复杂性已限制了它们在专门项目中的实施。基于化学的系统正在研发中，但是同样没有被广泛实施。其他系统和方法在建立商业上成功的运作方面不能提供任何优势。

发明内容

已认识到在用于产生和存储能量的任何系统中存在很多亟待解决的问题。一个众所周知的概念是提升物体会消耗能量，当物体掉落时该能量可以被再次使用或者再次转移。很多装置实现了这个原理的一些形式来利用能量。

从一定高度提升和掉落物体、重物或流体释放了存储的能量。但是，能量从掉落物体的快速释放通常不适于任何已知的或者可使用的商业能量用途。已认识到如果掉落的物体可以被控制以产生商业上可用的能量，则可以实现有效的储能机构。将有效的储能系统与无限能量源(太阳、风、水等)相耦合将导致商业上可利用的且工业上可使用的能量产生和存储机构。此外，已认识到如果少量的能量能够被存储并积累成商业上可使用的排放，则甚至大部分增量式能量产生过程能够被使用。

这些有效的储能机构解决了与无限能量源相关的一些问题，使得它们不易受到环境条件改变的影响，并改善了转化有限能量源的能量产生系统的适用性和持续性。根据一个方面，提供了一种机械储能装置，该机械储能装置以类似于提升重物的起重机的方式利用提升储能质量体的原理操作。大的重物被用作质量体，且从地面零(零势能)缓慢提升到特定高度(正势能)，从而产生能量存储。当重物在正确控制下被释放时，将质量体下拉的重力通过转动发电机导致系统产生能量。控制掉落使得所产生的排放在长的时间段上发生，这导致有效和可使用的能量存储和排放。

根据本发明的一个方面，提供了一种用以累积能量以用于排放的储能系统。该储能系统包括用以接收能量输入的间接储能组件和至少一个直接储能组件，所述间接储能组件包括：转化器，该转化器在从能量源输入能量时提供输出旋转；减速器，该减速器耦接到所述转化器上，其中，所述减速器被配置成从所述转化器接收输入旋转并提供减速的输出；及耦接到减速器上的质量体，其中，所述质量体被配置成当被减速器的减速的输出旋转升高时产生势能，其中，所述间接储能组件被进一步构造成响应于所述质量体的下降而提供能量排放，而所述至少一个直接储能组件被配置成向所述间接储能组件中产生能量输入，所述直接存储组件包括：质量体；耦接到所述质量体的增速器，其中所述质量体被配置成在下降时向增速器提供输入旋转，且所述增速器被配置成从输入旋转中产生减小扭矩的输出旋转；及发电机，所述发电机耦接到所述增速器上，其中，所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转而产生能量。根据本发明的一个实施方式，所述减速器被进一步构造成以至少一百比一的比率提供减速的旋转输出。根据本发明的另一实施方式，所述减速器被进一步构造成相对于输入旋转，增加减速的旋转输出的扭矩。

根据本发明的一个实施方式，所述间接储能组件进一步包括：耦接到所述质量体的增速器，其中，所述质量体被配置成在下降时向所述增速器提供输入旋转，其中所述增速器被配置成从输入旋转中产生减小扭矩的输出旋转；及发电机，所述发电机耦接到所述增速器上，其中，所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转而产生能量。根据本发明的另一实施方式，间接储能组件的增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能组件的质量体被配置成具有最大高度，且至少所述间接储能系统的增速器被配置成控制所述质量体的下降速率，以实现总的下降时间。根据本发明的另一实施方式，所述总的下降时间为至少一小时。根据本发明的另一实施方式，至少所述间接储能组件的增速器和发电机被配置成控制所述下降速率。

根据本发明的一个实施方式，间接储能组件还包括第一离合器，所述第一离合器被配置成将所述质量体与所述增速器接合及将所述质量体从所述增速器脱离。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能组件还包括第二离合器，所述第二离合器被配置成将所述质量体与所述转化器相接合及将所述质量体与所述转化器相脱离。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能组件还包括闭锁机构，所述闭锁机构被配置成防止所述质量体在接合的同时下降，且其中所述闭锁机构被进一步构造成在接合时允许所述质量体被所述减速器的减小的旋转输出提升。根据本发明的另一实施方式，所述直接储能组件的增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比。根据本发明的另一实施方式，所述直接储能组件的质量体被配置成具有最大高度，且至少所述直接储能系统的增速器被配置成控制所述质量体的下降速率，以实现总的下降时间。

根据本发明的一个实施方式，所述总的下降时间是至少一小时。根据本发明的另一实施方式，所述直接储能组件进一步包括用于提升所述质量体的装置，其中，所述装置被配置成从具有很小或没有势能的休止位置提升所述质量体到具有高势能的升高的位置。根据本发明的另一实施方式，所述至少一个直接储能组件进一步包括流体腔室。根据本发明的另一实施方式，所述流体腔室被配置成向用于提升的装置提供流体高度，且，所述用于提升的装置被进一步构造成响应于所述流体高度的增加而提升所述质量体。根据本发明的另一实施方式，所述储能系统还包括出口，该出口被配置成允许流体从所述流体腔室排出。根据本发明的另一实施方式，所述出口连接到第二直接存储组件和涡轮机中的至少一个上，所述涡轮机被配置成产生能量以输入到所述间接储能组件中。根据本发明的另一实施方式，所述储能系统还包括天然的流体源。根据本发明的另一实施方式，所述天然的流体源包括池塘、河流、湖泊、港湾、潮汐水体、径流、洪水和降水中的至少一种。根据本发明的另一实施方式，所述直接储能组件还包括闭锁机构，所述闭锁机构被配置成防止所述质量体在接合的同时下降，且其中，所述闭锁机构被进一步构造成允许质量体在接合时被提升。

根据本发明的一个实施方式，提供了被配置成接收能量输入的间接储能系统。所述间接储能组件包括：转化器，所述转化器被配置成在从能量源输入能量时提供输出旋转；减速器，所述减速器耦接到所述转化器上，其中所述减速器被配置成从所述转化器接收输入旋转并以至少一百比一的比率提供减小的旋转输出；及质量体，所述质量体耦接到所述减速器上，其中所述质量体被配置成当被所述减速器的减小的旋转输出提升时产生势能，其中，所述间接储能系统被进一步构造成响应于所述质量体的下降而提供能量排放。根据本发明的另一实施方式，所述减速器被进一步构造成相对于所述输入旋转增加所述减小的旋转输出的扭矩。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能系统进一步包括：耦接到所述质量体上的增速器，其中所述质量体被配置成在下降时向所述增速器提供输入旋转，其中，所述增速器被配置成从所述输入旋转中产生减小扭矩的输出旋转；及耦接到所述增速器上的发电机，其中，所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转而产生能量。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能组件的增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比。

根据本发明的一个实施方式，所述质量体被配置成具有最大高度且至少所述增速器被配置成控制所述质量体的下降速率。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能系统仅响应于所述质量体的下降而产生能量。

根据本发明的一个方面，提供了一种被配置成接收能量输入的间接储能系统。所述间接储能系统包括：第一转化器，该第一转化器被配置成在从能量源输入能量时提供输出旋转；第一减速器，所述第一减速器被耦接到所述第一转化器，其中所述第一减速器被配置成接收来自所述第一转化器的输入旋转并提供增加扭矩的输出旋转；第一质量体，所述第一质量体耦接到所述第一减速器上，其中所述第一质量体被配置成在被所述第一减速器的增大扭矩的输出旋转升高时产生势能，其中，所述间接储能系统被进一步构造成响应于所述第一质量体的下降而提供能量排放；第二转化器，所述第二转化器被配置成在从能量源输入能量时提供输出旋转；第二减速器，所述第二减速器耦接到所述第二转化器上，其中，所述第二减速器被配置成接收来自第二转化器的输入旋转并提供增大扭矩的输出旋转；及第二质量体，所述第二质量体耦接到所述第二减速器上，其中，所述第二质量体被配置成在被所述第二减速器的减小速度增大扭矩的输出旋转而升高时产生势能，其中，所述间接储能系统被进一步构造成响应于所述第二质量体的下降而提供能量排放。

根据本发明的一个实施方式，所述第一减速器被进一步构造成相对于输入旋转减小增大扭矩的输出旋转的速度。根据本发明的另一实施方式，所述第二减速器被进一步构造成相对于输入旋转减小所述增大扭矩的输出旋转的速度。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能系统还包括：第一增速器，该第一增速器耦接到第一质量体上，其中，所述第一质量体被配置成在下降时向所述第一增速器提供输入旋转，其中所述第一增速器被配置成从输入旋转中产生减小扭矩的输出旋转；及发电机，所述发电机耦接到所述第一增速器上，其中，所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转而产生能量。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能系统还包括：第二增速器，所述第二增速器耦接到所述第二质量体上，其中，所述第二质量体被配置成在下降时向第二增速器提供输入旋转，其中所述第二增速器被配置成从所述输入旋转中产生减小扭矩的输出旋转；及所述发电机，所述发电机耦接到所述第二增速器上，其中，所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转而产生能量。

根据本发明的一个实施方式，所述间接储能组件的第一增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比率。根据本发明的另一方面，所述间接储能组件的第二增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比率。根据本发明的另一实施方式，所述第一和第二质量体被配置成具有最大高度，且至少相应的第一和第二增速器被配置成控制所述质量体的下降速率。根据本发明的另一实施方式，所述间接储能系统仅响应于所述第一和第二质量体中的一个的下降而产生能量。

附图说明

在此参照附图讨论至少一个实施方式的各个方面，附图未意在按照比例绘制。附图被包括在内以提供各个方面和实施方式的图示及进一步的理解，且被结合于此并构成本说明书的一部分，但是并不意在作为本发明的限制的定义。在图中、详细描述中或任何权利要求中的技术特征跟随有附图标记的情况下，附图标记仅为了增加附图、详细描述和/或权利要求的可理解性而包括在内。于是，附图标记无论是否存在都不意在对任何要求保护的元件的范围具有任何限制作用。在附图中，在各附图中所示的每个相同或近乎相同的部件由相同的附图标记来标识。为了清楚的目的，不是每个部件在每幅图中都被标识，图中：

图1A至1E是示出包含了本发明的各个方面的储能系统的操作的实例的功能性方块图；

图2A是根据本发明各方面的间接储能机构的实施方式的方块图；

图2B是根据本发明各方面的间接储能机构的实施方式的方块图；

图3A是根据本发明各方面的直接储能机构的方块图；

图3B是根据本发明各方面的直接储能机构的实施方式的方块图；

图4是根据本发明的各方面的包括水源的直接储能机构的实施方式的方块图；

图5是储能装置的现有技术实现方式的方块图；

图6是储能装置的现有技术实现方式的方块图；

图7是根据本发明各方面的间接储能装置的实施方式的功能性方块图；

图8是根据本发明各方面的间接储能机构的实施方式的功能性方块图；

图9是根据本发明各方面的间接储能机构的实施方式的功能性方块图；及

图10是根据本发明各方面的用于存储势能的可配置重量的质量体的实施方式。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，被配置成在较长的时间周期上排放能量的储能系统可以结合有下落的重物，以实现商业可利用的能量源。将该系统进一步构造成为由较小距离约束的下落重物提供可用的运动范围确保了在真实世界条件下任何储能系统的可使用性。在传统应用中，将物体提升更高导致更大的势能。但是，提升物体到越来越高的距离的能力必须被物理极限所限制。从而，有效的储能系统必须能够维持长的排放时间且物理上可实现。换言之，下落重物通常不能移动较大距离。

平衡由较小距离所约束的可使用的排放时间的问题已使得先前的储能/产生能量系统在大多数设置下不可用。通过结合沉重的重物、非常大的机械比率、及在重物和比率之间建立平衡可以认识到，储能系统能够被配置成具有长的排放时间——小时、天甚至年——同时将该系统仍限制为物理上可实现的运动距离。

在一些设置中，物理上可实现的运动距离可以包括高结构体的高度，如摩天大厦。但是，合理的约束建立了最大的阈值，超过该阈值，提升物体以存储能量将成为不现实。从而，在解决与可使用的能量存储相关联的问题时，提升距离变成限制因素。

循环存储和产生能量

参照图1A，图中示出了实现了根据本发明各个方面的直接储能机构101和151及间接储能机构171的示例性系统100。直接储能机构可以广泛地被认为“直接的”，这是由于它们直接获取提升重物所提供的能量的能力。在直接储能系统中，质量体108耦接到漂浮件106上。质量体108被提升到基于腔室102内的流体高度(例如水)的高度。在水被去除或下降时，质量体108可以下落，通过增速器124使得发电机110操作，所述增速器124接收通过质量体108下降所产生的输入旋转(以每分钟转数为单位，rpm)，且向发电机产生增大rpm且减小扭矩的输出旋转，以产生能量。间接储能机构接收来自另一源(例如，直接能量机构101)的能量输入，并将输入能量转化成所存储的势能。能量通过借助于减速器174的操作提升存储元件(例如，质量体178)到一高度而得以存储，该减速器174接收通过转化器172的操作而产生的输入旋转(以每分钟转数为单位，rpm)，且产生减小rpm并增大扭矩的输出旋转，用于提升质量体178。在示例性系统100中，多个能量源根据操作的阶段而向间接储能机构171提供输入。在第一阶段，如图1A所示，水流转动涡轮发电机131。来自涡轮机131的能量输出被供给到与间接存储机构171相关联的转化器172。转化器172将输入能量转化为旋转力，该旋转力被施加以将质量体178提升到一定高度。通过将质量体178保持在高处而将能量存储在间接储能机构171中，直到需要动力输出的时刻。

图1B示出系统100的操作的第二阶段。如图所示，直接储能机构101将通过质量体108的下降所产生的能量输出提供到间接储能机构171。在图1C中，示出操作的第三阶段，其中间接储能系统171供给通过质量体178的下降而经由发电机182的操作所产生的动力。该输出被连接到泵190。泵190被操作以将水从低水位的储池、腔室130泵送到高水位的储池、腔室102。一旦水从腔室130内被去除，第二直接储能机构151则能够产生能量。在图1D中示出的是操作的第四个阶段，其中，直接储能机构151将能量输出供给到间接储能机构171。所示的阶段(图1A至1D)能够按所需的经常性重复。在一些实施方式中，传感器可以包括在内以确定流体高度，并向控制系统提供信号，用于直接储能机构，例如，机构101和151、间接储能机构171、泵190和水闸122中任一个的自动操作。

在由171进行的输入的三个阶段和输出的一个阶段过程中产生的累积能量可以被存储以供后来使用。通过各阶段的每个额外循环能够用于在例如171中产生更大量的势能，该势能可以按需要累积和释放。

返回到图1A，在第一阶段过程中，腔室102内的流体高度是在理想高度处或附近。在这个实施例中，理想高度是指质量体108所实现的操作高度，这来自于浮动件106的提升。一旦腔室102内实现理想的流体高度，则能够打开水闸122。水闸122的打开导致流体的流动，例如，水从高水位的储池、腔室102到达低水位的储池、腔室130。该流动操作涡轮发电机131。通过涡轮机131的操作而产生的能量能够被输入到间接储能机构171中。图1B示出被清空的腔室102，但是在其他实施方式中，可以使用任何方法来降低腔室102内的流体的高度，以允许质量体108降低来产生能量。

在间接储能机构中，能量输入被转化器172转化成旋转力。该旋转力操作以转动轴186A。轴186A连接到减速器174。减速器被配置成接收轴186A的旋转，且将降低的旋转传递到轴186B。减速器174被进一步构造成向轴186B提供增大的扭矩，由此允许质量178的提升。在一个实施方式中，假设以每分钟转数的输入旋转，减速器产生具有减小的每分钟转数和增大的扭矩的输出旋转。每分钟转数中的变化及扭矩中的增加可以根据间接储能机构的参数来选择。例如，能够建立理想的能量输出，这能够控制对发电机182的选择。用于发电机182的工作参数能够被用于确定质量体178的尺寸及为所选择的发电机提供给定的旋转速度和扭矩所需的增速器180需要的输入：输出比。根据一个实施方式，减速器174被配置成以较大的输入对输出比工作。作为一个例子，减速器174能够被配置成接收轴186B的3000转的旋转并提供输出轴186C的1转的旋转。可以提供其他的旋转输入对输出比。在一些实施方式中，使用大于100：1的比率。

轴186B的旋转通过接合的离合器175和轴186C传递到绞盘185。离合器175用于根据操作模式来接合和脱离轴186B-C。在能量存储(质量体178的提升)的过程中，离合器175被接合。第二离合器179可以用于接合和脱离能量产生部件，并在能量输出的操作模式下使用。在轴186B-C所提供的旋转的作用下，绞盘185的操作继而缠绕缆绳176。例如，借助于滑轮187A-B，缆绳176的缠绕将绞盘185的旋转传递为质量体178的提升。滑轮187A-B被配置成将绞盘185的旋转所施加的力重新定向，以实现质量体178的提升，且被进一步构造成在质量体178的提升过程中提供稳定性。可以采用棘轮和杠杆184来防止轴186-C的旋转。尤其是，棘轮和杠杆184能够允许轴186B-C在一个方向(提升)上旋转，并阻止相反的旋转。作为实例示出的是棘轮184和杠杆，其允许轴186旋转来提升质量体178，但是阻止在相反方向上的旋转，但是可以采用其他结构和/或机构来允许在提升质量体178的同时旋转并阻止相反的旋转。

随着水从高水位储池、腔室102流入到低水位储池、腔室130中，在储池130内的流体高度上升。流体高度的升高通过漂浮件134的操作而提升直接储能系统151的质量体132。缆绳136通过轴148A的旋转而绕第一绞盘138缠绕。轴148A与配重140的下降相结合地旋转。配重140被配置成克服缆绳136的操作重量。当质量体132被提升时，配重140下降，且第二绞盘144旋转。配重140通过自身缆绳142连接到第二绞盘144上。配重140下降所提供的力利用滑轮150A-B重新定向，并导致第二绞盘144旋转。第二绞盘144通过轴148A连接到第一绞盘138上，该轴148A与第二绞盘144一起旋转。第一绞盘的旋转缠绕连接到质量体132上的缆绳136。轴148A连接到离合器146，离合器146在能量存储、质量体132的提升过程中脱离。

在能量排放过程中，离合器146可以被接合，将质量体132连接到增速器152，该增速器152操作发电机154。增速器152被配置成控制质量体132的下降速率。增速器152被进一步构造成接收输入旋转并提供倍增的输出旋转。例如，增速器能够被配置成操作以针对轴148C的每3000转的旋转允许轴148B的1转的旋转。可以提供其他的旋转输入对输出的比。在一些实施方式中，比1：100更大的比率被使用。增速器152也被配置成向发电机154提供减小扭矩的输出旋转。该旋转被传递到发电机154，以产生能量。提供到轴148C的增速器152的输出与发电机154的工作参数相结合地配置。例如，发电机能够被配置成在1500rpm下最优地产生能量，且需要737.6英尺-磅/秒来工作，且增速器152被配置成提供匹配该速度和扭矩的输出。另外，质量体的重量能够被调整，以通过增速器提供匹配所需速度和/或扭矩的输出。由增速器提供的旋转和/或扭矩及发电机154的工作参数也能够被调整到直接储能系统的特定需求。在一些实施例中，发电机被选择以提供至少1000W持续至少一小时。另外，增速器152提供的输出(旋转速度和/或扭矩)能够被配置成匹配任何发电机的工作特性。

可以采用棘轮和杠杆来防止轴148A旋转。尤其是，棘轮和杠杆可以允许轴148A在一个方向(在质量体132提升的过程中)旋转，并阻止相反的旋转。棘轮和杠杆156允许在质量体132的提升过程中轴148A旋转，但是在杠杆被接合的同时，阻止在相反方向的旋转。

在一个实施例中，一旦高水位的储池、腔室102被清空，在直接储能系统101内存储的势能可以被用于产生能量输出。在一些实施方式中，在腔室，例如102内的流体高度能够被用于控制质量体，例如质量体108的下降。如此，腔室102不需要为了能量产生而清空。在一些实施方式中，不使用流体高度，且质量体108在腔室102已清空流体(即，达到低的流体高度，仍可以保留一些体积)时被释放。在一些实施方式中，流体通过涡轮机131的流动能够被配置成控制质量体108的下降。流量可以被调整以允许质量体108以匹配增速器124和发电机110的工作参数的速率下降。质量体的下降速率能够被配置成为提供增速器124的输出速度，以从发电机110产生理想的能量输出，且在一些实施方式中，质量体的下降速率能够通过流量来控制。

质量体108的下降导致增速器124的操作，这继而操作发电机110。如图1B所示，来自直接储能系统101的输出被提供作为间接储能系统171的输入，且输入能量被转化成质量体178的提升。在一些实施方式中，每个直接储能机构101和151能够联接到相应的间接储能机构，例如机构171，且相应的输出被传递到相应的间接储能机构。此外，在其他实施方式中，具有两个间接储能机构使系统100能够同时从间接储能机构提供能量存储和输出。在替代形式中，一个间接储能机构可以结合多个质量体，用于存储和释放能量，使得单个间接储能机构能够同时存储和排放能量(例如，图2B，下面将更详细描述)。

参照图1B，由质量体108的下降所提供的力通过缆绳112传递。滑轮126C-D将下降质量体108的力重新定向，导致第一绞盘114转动。第一绞盘114的旋转导致轴128A旋转第二绞盘118。第二绞盘缠绕缆绳117，提升配重116。滑轮126A-126B将第二绞盘的旋转所施加的力重新定向，允许配重116被提升。轴128A连接到离合器125上。在能量排放过程中，直接储能机构的离合器125被接合。在储能过程中，离合器125可以脱离以允许轴128A在不操作增速器124和发电机110的情况下运动。在离合器125接合的情况下，轴128A的旋转导致轴128B转动，该轴128B连接到增速器124上。增速器被配置成接收输入旋转并提供减小扭矩且/或倍增的输出旋转。例如，增速器124能够被配置成对于轴128C的每3000转允许轴128B旋转1转。可以提供其他的旋转输入对输出比。在一些实施方式中，使用大于1：100的比率。根据一些实施方式，增速器124被配置成控制质量体108的下降的速率。

增速器的输出通过轴128C传递到发电机110，以产生能量。所提供的输出与发电机110的工作参数相结合地配置。例如，假设发电机被配置成在1500rpm下最优地发电且需要737.6英尺-磅/秒的扭矩，则增速器124可以被配置成提供轴128C的1500rpm的旋转速度输出及所需的扭矩。增速器所提供的输出速度和/或扭矩能够被配置成匹配任何发电机的工作参数。发电机、增速器和质量体可以被调整到直接储能系统的特定需求或者整个系统100的需求。

在一些设定中，可以建立用于系统100的理想能量输出。用于间接和直接储能机构(例如，直接储能机构101、151和间接储能机构171)的质量体(例如，质量体108、132和178)的尺寸可以与增速器(例如，增速器124、152和180)的工作参数相结合地选择，以供发电机操作且产生理想的能量输出。此外，在为系统100建立理想的能量输出时，也可以建立最小能量输出时间，且质量体和增速器的选择会受到所需的总排放时间的影响。

在一些实施方式中，通过涡轮机131的流体的流速也能够被调整以实现对给定质量体的理想下降速率。在一些实施方式中，泵190操作以泵送流体的速率也可以被调整以允许质量体以理想的速率下降。质量体的理想的下降速率能够结合为发电机、质量体和/或增速器所选择的参数来配置。在一些实施例中，增加质量体的重量能够导致通过增速器提供到发电机的旋转输出速度增加。在其他实施例中，减小质量体的重量能够导致旋转输出速度的减小，但是，根据一个实施方式，必须保持质量体的最小重量，以克服增速器的工作阻力。

图1B中所示的是质量体108的下降。根据一些实施方式，棘轮和杠杆120必须释放以允许质量体108下降。根据一些实施方式，一旦质量体108停止下降，直接储能机构101的能量产生将中止。一旦能量产生中止，棘轮和杠杆120可以被接合，且离合器125被脱离以利于质量体108的提升。在一些实施方式中，质量体108的下降能够被腔室102内的流体高度来控制。在一个实施例中，可以采用闭锁机构来防止质量体108的下降(例如，棘轮和杠杆120)，并能够被释放且水闸122打开以降低腔室102内的流体高度，允许质量体108下降。在一些实施例中，流体高度可以被配置成控制质量体108的下降，而不采用闭锁机构，如棘轮和杠杆120。在其他实施例中，可以采用流体高度和闭锁机构，且在又一实施例中，可以采用闭锁机构，而不求助于流体高度。

通过例如水闸122从腔室102释放的流体的体积及流体的流速能够结合质量体108的重量、增速器124所提供的输入：输出比及发电机110的工作参数来配置，以产生所需的能量输出。流体流出到腔室102之外能够被用于控制质量体108的下降速率。在一些设定中，流体腔室102能够是人工建造的。在其他设定中，自然产生的地貌可以被构造为作为流体腔室操作。在一些实施方式中，给定的流体腔室可以是气密的。在其他实施方式中，流体腔室可以对空气开放的。

如图1C中所示，间接储能机构的质量体178被允许下降，导致经增速器180通过发电机182的操作而产生能量。所产生的输出能量的至少一部分被引导向泵190。泵190被配置成将水从低水位储池、腔室130去除，并将水返回到高水位的储池102。在间接储能机构171上的棘轮和杠杆184的释放允许质量体178下降。在这种能量输出模式下，间接储能机构的离合器175被脱离且离合器179被接合。这允许质量体178的下降所产生的力通过滑轮187A-B传递，以旋转绞盘185。在离合器179接合的情况下绞盘185的旋转将其旋转通过轴186C传递到轴186D。轴186D连接到增速器180。增速器180被配置成控制质量体178的下降并向发电机182提供适于其工作参数的输出旋转。增速器180被配置成接收输入旋转并提供减小扭矩的输出旋转。增速器180能够被配置成操作以对于轴186E的3000转允许轴186旋转1转。可以提供其他旋转输入对输出比率。在一些实施方式中，使用大于1：100的比率。输出旋转被传递到发电机182，以产生能量。轴186E所提供的旋转速度和扭矩与发电机180的工作参数相结合地配置。例如，发电机可以被配置成在1500rpm下最佳地产生能量，且增速器180可以被配置成提供轴186E的1500rpm的输出旋转。增速器所提供的输出能够被配置成匹配发电机182的工作参数。发电机、增速器和/或质量体能够被调整到间接储能系统171的特定需求或者整个系统100的需求。在一些实施方式中，所提供的是至少1000W的能量输出。在一些实施例中，可以在超过一个小时的周期上实现1000W的输出。在其他实施例中，工作范围包括一个小时、12小时、一天、几天、一周、几周、一月、几个月、甚至更长的时间段。在各个实施方式中实现了大于1000W的范围的能量输出。在一些实施例中，间接机构被配置成具有等于通过经图1A-D的阶段的多个循环所产生的能量的存储容量。

腔室130能够通过泵190的操作而清空。在直接储能系统151内存储的势能可以被用于产生能量输出。质量体132的下降导致增速器152的操作，增速器152继而操作发电机154。如图1D所示，从直接储能系统151的输出被提供为间接储能系统171的输入，且输入能量被转化成质量体178的提升。质量体132下降所提供的力通过缆绳136提供。滑轮150C-D将下降质量体132的力重新定向，导致第一绞盘138旋转。第一绞盘138的旋转导致轴148A转动第二绞盘144。第二绞盘144缠绕缆绳142，以提升配重140。滑轮150A-B将第二绞盘的旋转所施加的力重新定向，允许重物140被提升。轴148A连接到离合器146上。在能量排放过程中，直接储能机构的离合器146被接合。在能量存储过程中，离合器146可以被脱离，以允许轴148A在不操作增速器152和发电机154的情况下旋转。在离合器146接合的情况下，轴148A的旋转导致连接到增速器152上的轴148B旋转。增速器152控制质量体132的下降。此外，增速器152被配置成接收输入旋转并提供倍增的和/或减小扭矩的输出旋转。例如，增速器152能够被配置成对于轴148C的3000转可以允许轴148B旋转1转。可以提供其他旋转输入对输出的比率。在一些实施方式中，使用大于1：100的比率。

增速器输出旋转通过轴148C传递到发电机154，以产生能量。所提供的旋转速度结合发电机154的工作参数来配置。根据一个实施方式，增速器152控制质量体132的下降并向发电机154提供适于其工作参数(例如，速度和扭矩)的输出旋转。例如，发电机可以被配置成在1500rpm下最佳地产生能量，且增速器152能够被配置成提供轴148C的1500rpm。从增速器152提供的输出及发电机154的工作参数可以被调整到直接储能系统的特殊需求和/或整个系统100的需求。

在图1D中示出的是在质量体132下降过程中，直接储能机构151的输出阶段。根据一些实施方式，棘轮和杠杆156必须释放以允许质量体132下降。一旦质量体132停止，直接储能机构151进行的能量产生则中止。棘轮和杠杆156可以被接合，且离合器146可以被脱离，以利于随后质量体132的提升。

返回到图1A，能量系统100包括流体腔室102，该流体腔室102被配置成容纳流体104，典型地是水。漂浮件106被设置在流体腔室102内，使得它浮在流体104上。漂浮件106支撑质量体108。腔室102内流体104的存在导致漂浮件106和质量体108相对于流体腔室102的底部占据高度的位置。换句话说，漂浮件106使得质量体108能够被支撑在流体腔室的底部之上，使得随着流体被引入到流体腔室内，流体导致漂浮件和质量体在流体腔室内向上移动。

可以采用各种漂浮装置，且每种装置的多种构造都能够用于支撑质量体，例如质量体108。在一些实施方式中，漂浮件106能够被作为基底结构的支撑质量体的浮力材料构成。在一些实施方式中，浮力材料可以铸造在给定质量体的周围。在一些设定中，浮力材料可以整合到质量体本身的结构中。在其他实施方式中，空气腔室可以整合到漂浮结构或者质量体本身中。在进一步的实施方式中，空气腔室和浮力材料能够一起使用以限定用于给定质量体的漂浮件106。这种浮力材料可以包括合成泡沫、聚合物泡沫、刚性的、半刚性的和柔性的泡沫及其他浮力材料。多个漂浮装置可以单独构造且组装以作为漂浮件106安装。此外，可以使用各种已知的漂浮装置，来构造漂浮件，例如106，其能够支撑给定质量体或者能够被直接整合到给定质量体内。

质量体108通过缆绳112与发电机110工作连接，该缆绳112围绕绞盘114缠绕。配重116被配置成通过在质量体108提升的过程中绞盘118的旋转而缠绕缆绳112。随着质量体108和漂浮件106由于储池102内的流体体积增加而提升，配重116下落，以通过缆绳117旋转绞盘118。绞盘114与绞盘118一起旋转以缠绕缆绳112。棘轮和杠杆120能够将质量体闭锁到位，使得漂浮件106和质量体108所存储的势能可以随着流体腔室102内的流体高度下降而得以存储。流体腔室102内的流体高度可以被水闸122控制。

在可替代实施方式中，棘轮和杠杆可以被省略。相反，流体腔室102内的流体高度的控制可以用于产生势能并用于作为制动器。流体高度可以被操控以防止质量体108在流体高度减小之前下降。在一些实施方式中，流体高度和/或闭锁机构可以控制给定质量体的下降。

在流体腔室102内的流体高度能够被闸门122控制。从而，质量体108的下降可以被闸门122，而非使用棘轮和杠杆120控制。此外，质量体的下降速率可以通过控制流体离开腔室的速率来加以控制。在一些实施例中，通过单独使用流体腔室102内的流体高度来控制质量体的下降，取代棘轮和杠杆120，直接储能装置101的各种部件的寿命可以延长。

离合器125被配置成接合和脱开与增速器124的连接，该增速器124与发电机110工作连接。增速器和发电机的组合被配置成提供长时间段的能量排放。尤其是，根据本发明的各个实施方式，增速器124和发电机110组合的各种实现方式可以被配置成允许能量经过小时、天和甚至周来排放。与发电机110的工作参数相接合的流体腔室102的高度、质量体108的尺寸、绞盘114的直径、增速器124所产生的输出可以被调节以实现对于任何给定程度的能量消耗的理想程度的能量输出。

在图1A中，水闸122操作以允许流体从腔室102流出到另一腔室130。流体的流动用于通过操作涡轮机131来产生电力。涡轮机131的输出可以被传递到间接存储机构171，其被进一步用于图1A所示的系统100。可替代的是，动力输出可以直接供给到电网(energy grid)或者由需要能量的装置所消耗。流体(例如，水)排出到腔室130中导致且增加流体体积且通过另一漂浮件134来提升另一质量体132，所述另一漂浮件134设置在腔室130内。随着质量体132被提升，缆绳136通过配重140的操作而绕绞盘138缠绕，所述配重140由缆绳142连接到另一绞盘140上。在提升质量体132时，直接储能系统151脱离接合，这允许轴148旋转，而不操作增速器152和发电机145。滑轮150A、150B、150C和150D操作，以改变质量体132和配重140的运动所施加的力的方向。在一个实施方式中，滑轮150A-D与缆绳136和142一起使用。在一个实施例中，一旦来自流体腔室102的流体被传递到流体腔室130，则质量体132被提升到最大高度，这可以表示直接储能装置151的最大存储势能。

随着来自流体腔室102的流体流到流体腔室130，间接储能机构171存储所产生的能量。随着能量被转化器172接收，转化器172操作减速器174，以转动绞盘176且提升重物178。减速器174典型地被配置成接收甚至少量的能量。根据一个实施方式中，减速器174被配置成以类似于直接储能机构101和151提供的机械比率操作。作为一个例子，减速器174能够被配置成以3000：1的旋转输入对旋转输出比操作，但是在其他实施方式中，不同的结构可以采用不同的比率。在另一实施方式中，间接储能机构被配置成容纳两个直接储能机构101和151的整个能量输出及涡轮发电机131的输出。在一个实施例中，间接储能机构171被配置成容纳如图1A-1D所示的能量输出阶段的多个循环的整个能量输出。例如，质量体178可以结合增速器180和发电机182来确定尺寸，以提供等于或大于直接储能机构101和151和/或涡轮发电机131的多个能量产生阶段的输出的最大势能。

在操作中，随着质量体178被提升，离合器175被接合，且另一离合器179被脱离。一旦质量体已被提升，棘轮和杠杆184防止质量体的下降。在这个点上，间接存储装置171准备好存储能量的释放。

在一些实施方式中，间接存储机构171能够定位在距直接储能机构101和151的一段距离处。给间接存储机构171一个单独的位置能够允许给质量体178更大的工作距离，这进而允许更大的势能存储。另外，不同的安装位置也能够允许重物178的更大的实现方式并相应地增速器180的更大的实现方式。作为一个例子，假设发电机182保持恒定，可以采用多个增速器180，以提供势能存储的更大增加及排放时间的更大增加。另外，包括质量体178的增加重量的更大的设备及在增速器180所提供的输出上的相应增加能够提供更大的动力输出。例如，排放时间能够被保持恒定，且动力输出水平相对于质量体的尺寸及增速器组合的增加而增加。

对于间接储能机构，离合器179能被接合，且棘轮和杠杆184释放以允许任何存储的能量在任何需要的时间排放。如前面讨论的，储能机构为几乎任何体积的排放而轻易构造，包括特定动力水平和输出时间的用途。

为相同能量输出产生更大的排放时间成为适当确定尺寸的质量体178及平衡增速器提供的输入对输出比的函数。作为一个例子，两个增速器，每个提供1：1000的比率，能够被连接到具有737600K lbs重量的重物上。增速器组合控制质量体的下降并能配置成在质量体两英寸的运动下提供大约11小时的排放时间。通过增加运动范围到五十英尺，可以实现3333小时的排放时间。排放时间可通过将系统构造有不同重物和增速器来操纵。

高水位的储池、腔室102能够位于自然出现的位置。大的水体可以被筑坝、建闸或以其他方式控制，以执行高水位储池的功能。系统100可以坐落成接近另一自然形成的大的水体，该自然形成的大的水体形成低水位储池(例如，图1A中的腔室130)。多个涡轮机可以连接各水体。可替代的是，一个或两个储池可以是利用一个水体或不利用水体人工建造的。漂浮件106和134可以由容纳巨大重物的任何尺寸制成。具有大排水量的漂浮件的一个例子包括现代航空母舰，其排水量大约100000吨。其他例子包括所谓的浮动城市或者浮动钻井平台。将适当尺寸的增速器连接到具有巨大排水量和/或浮力的物体上允许在重物非常小的移动上产生大的排放时间。在一个实施方式中，浮岛尺寸可以为占据自然形成水体的整个表面。这种巨大重物的下降提供了几乎无限制的能量产生的容量。在一个实施方式中，水从湖泊或池塘或人工水体中的转移花费较长时间段。但是，利用它们的能量系统能够提供等长的或更长的可利用的洁净能量的排放。

仍参照图1A，示出了系统100的工作方式。在图1B中，来自流体腔室102的流体通过重力的作用已下降到下部流体腔室130。流体104的流动所产生的能量已存储在间接储能机构171中。如图所示，在能量排放过程中，离合器125接合且棘轮120被释放。总的排放时间是增速器124的尺寸、发电机110、质量体108的尺寸及允许的运动范围的函数，所述允许的运动范围受到流体腔室102的尺寸的限制。在优选的实施方式中，系统100被配置有适于商业用途的排放时间。在一个设定中，商业可利用的能量排放在几小时排放时间的范围内提供。在一个实施例中，循环设备从每个直接储能机构提供超过12小时的排放时间，在循环系统100的一个循环过程中，潜在地提供二十四小时的能量产生。在其他实施方式中，能量较小的增量通过直接储能机构产生，其通过间接储能机构171累积，用于若干小时、天、周甚至月的排放。即使较小的能量增量也可以在这种系统中累积，且在较长时间段上，可以累积巨大的势能，且在相对应的长时间段上排放。当考虑到各种无限制能源经常经受大的有效周期(能量产生)和间歇的无效周期时，这种系统的优点变得明显。对于太阳能产生，例如，没有有效的太阳光意味着没有能量产生。同样，对于风场，没有风意味着没有能量产生。通过存储所产生的能量，或者存储至少一些所产生的能量，可以确保恒定的能量供给。在一些实现方式中，多个间接储能系统结合一个或多个直接储能系统使用，以提供恒定的能量产生。在一些实施方式中，单个直接储能系统与单个(间接系统)耦接。

如图1B中所示，一旦质量体108完成其下降且势能已被排放，且根据一些实施方式，输出能量存储在间接储能机构171内，提升重物132到腔室130的高度所产生的势能也能够被释放以供使用和/或存储在间接储能装置171内。如图1B所示，质量体132现在占据其最大高度的位置。棘轮和杠杆156被结合，用于在释放杠杆时在腔室130被清空或基本上清空之后在任何时间通过系统151排放能量。如图1C所示，泵190操作以排出腔室130并填充腔室102。泵190可以由来自间接储能装置171内存储的能量操作，或者其他来源可以被采用来给泵190供能。随着流体腔室102被填充，漂浮件106和质量体108返回到它们的上部位置。当流体高度在流体腔室130内下降时，在释放棘轮和杠杆时能量可以通过直接存储机构151产生。如上面讨论的，从质量体132的下落而排出的能量可以被间接储能机构171存储以供后来使用且/或所产生的能量的一部分可以被利用于其他用途。随着系统100通过质量体108和132的提升和下落循环，存储和产生能量的循环操作具有产生相对大能量供给的潜力。在其他实施方式中，额外的(重物)和直接质量体对能够被组合以提供间接存储机构171的动力源。另外，可以安装多个循环系统100的组合。在一些实施例中，控制系统和传感器被配置成允许任何直接/间接储能机构的自动操作。例如，水闸122可以根据腔室102内的水位传感器而自动操作。另外，直接/间接储能系统的离合器可以自动接合或脱离以允许自动操作。

在其他实施方式中，多个间接储能机构能够结合到系统100中。此外，一些实施方式可以包括单个间接储能机构，其具有多个质量体，用于存储和释放能量。上面相对于图1A至1D讨论的循环阶段能够被改进，以利用多个间接储能机构和/或具有多个质量体的间接储能机构。尤其是，一个间接储能机构可以将其输出提供给泵190(填充腔室102)，而质量体132(图1D所示)的下降所产生的能量输出可以被供给到第二间接储能机构。在一种替代形式中，多个质量体单独储能机构的相对两侧可以为相同操作而配置，例如，如图2B所示。

在一些实施方式中，系统100可以被配置成在比图1A至1D所示的更少的阶段中操作。在一个实施例中，系统100可以包括多个间接储能机构(例如机构171)，而在其他实施例中，系统100可以包括具有多个质量体(例如，图2B中的质量体250)的间接存储机构。利用多个间接储能机构或具有多个质量体的单个间接储能机构使得图1A和图1B所示的阶段能够组合成一个阶段。类似地，图1C和1D所示的阶段可以组合。参照图1A，例如，质量体108可以被构造为在水流过涡轮机131时下降。发电机110的输出能够被提供到间接储能机构(例如，机构171)，且涡轮机131的输出供给到另一间接储能机构(未示出)。在另一实施方式中，涡轮机131的输出可以被引向提升多个质量体间接储能机构的相应质量体(例如，图2B中的质量体212)，且发电机110的输出可以被引向多个质量体中的另一个(例如，图2B中的质量体262)。图1C和1D中所示的阶段可以同样被组合。例如，一个间接能量机构或在另一实施例中，多个质量体中的一个可以被允许下降，产生引向泵190的输出动力。相结合地，第二间接储能机构或多个质量体中的另一个由于水的流动允许质量体134下降而得以提升，并继而导致从发电机154向第二间接储能机构或者多个质量体的另一个的能量输出。

图1A至1D所示的操作阶段及如在此进一步所描述的可以重复，提供恒定能量输出。此外，在使用两个阶段的实施方式中(例如，在图1A和1B所示的阶段一起发生且图1C和1D的阶段一起发生的情况下)，通过重复操作的各阶段，可以在任何期望的时间段上提供恒定的能量输出。图1E所示的是包括继电器199的系统100的示例性实施方式。继电器199被构造并布置成向系统100的部件提供控制信号，以在操作阶段自动配置部件。继电器199可以被配置成控制部件的状态以允许在储能和能量释放之间过度。在一些实施方式中，继电器199也可以被配置成控制系统之内的流体流动。例如，图1A所示的是包括水闸122和泵190的系统100。如图1E所示，水闸122可以被配置成响应于继电器199经过连接件198传输的控制信号来自动打开和关闭。此外，泵190可以被配置成响应于继电器199经过连接件197传输的控制信号自动泵送流体。继电器199可以被配置成管理多个操作阶段，例如，如图1A至1D所示的阶段。在一些实施方式中，继电器199可以被配置成组合图1A至1D所示的各阶段。在一个实施例中，图1A至1B所示的阶段可以被继电器199管理，以一起执行，而在另一实施例中，图1C至1D所示的阶段可以被继电器199管理以一起执行。

在一个实施方式中，继电器199连接到直接储能装置101的部件上。继电器199可以通过连接件195连接到离合器125且通过连接件196连接到棘轮和杠杆120。当需要从直接储能装置101产生能量时，继电器199可以被配置成分别通过连接件195和196接合离合器125且脱开棘轮和杠杆120。假设腔室102内的流体高度足够低，质量体108下降产生能量。在一些实施方式中，腔室102内的流体高度可以控制质量体108的下降。流体高度可以被继电器199通过至水闸122的连接件198来控制，这使得继电器199能够自动打开和关闭水闸122。一旦水闸122被打开，流体流过水闸122和涡轮机131，且腔室102内的流体高度下降。质量体108可以被配置成响应于流体高度减小而下降，产生能量。在一些设定中，棘轮和杠杆120必须在质量体108下降之前被脱离。继电器199可以被配置成与打开水闸122相结合地释放棘轮和杠杆120。

当在直接储能装置101中希望能量存储时，继电器199能够被配置成通过向相应的部件传输控制信号来脱开离合器125且接合棘轮和杠杆120。

在一个实施方式中，继电器199连接到直接储能装置151的部件上。继电器199能够通过连接件188连接到离合器146并通过连接件189连接到棘轮和杠杆156。当需要从直接储能装置151产生能量时，继电器199可以被配置成分别通过连接件188和189来接合离合器146并脱开棘轮和杠杆156。假设腔室130内的流体高度足够低，质量体132下降而产生能量。在一些实施方式中，腔室130内的流体高度可以控制质量体132的下降。流体高度可以由继电器199通过连至泵190的连接件197来控制，这使得继电器199能够自动触发和停止泵190。在一些实施例中，触发可以通过经连接件197供给动力来实现，而停止可以通过停止动力供给来实现。一旦泵190被触发，流体流出腔室130且腔室130内的流体高度下降。质量体132可以被配置成响应于流体高度的减小而下降，产生能量。在一些设定中，棘轮和杠杆156必须在质量体132下降之前被解脱。继电器199可以被配置成与泵190的触发相结合地释放棘轮和杠杆156。在一些实施例中，棘轮和杠杆156的释放可以在泵190触发之后发生。在其他实施例中，棘轮的释放可以延迟延长的时间段。

当在直接储能装置151中希望存储能量时，继电器199可以被配置成通过向相应的部件传输控制信号来脱开离合器146并接合棘轮和杠杆156。

在另一实施方式中，继电器199被连接到间接储能装置171的部件上。在一个实施例中，继电器可以通过连接件194连接到离合器179，通过连接件192连接到离合器175，并通过连接件193连接到棘轮和杠杆184。当希望从间接储能装置171产生能量时，继电器199可以被配置成分别利用经过连接件194、192和193传输的控制信号自动接合离合器179，脱开离合器175并脱离棘轮和杠杆184。一旦棘轮和杠杆184被脱离，质量体178下降，通过发电机182的操作而产生能量。

当希望在间接储能装置171中存储能量时，继电器199可以被配置成分别利用经过连接件194、192和193传输的控制信号自动脱开离合器179、接合离合器175且接合棘轮和杠杆184。在将动力输入到转化器172中时，质量体178通过转化器172经由接合离合器175的旋转输出的传递而被提升，且质量体172的提升将能量存储在间接储能机构171中。此外，继电器199可以被配置成控制多个质量体间接储能机构(例如，见图2B)。继电器199可以被配置成自动控制多个质量体间接储能机构的各元件。在一个实施例中，双质量体间接储能机构的每一侧可以由继电器199独立控制。继电器199可以被配置成接合和脱开连接到双质量体的每一个的相应的离合器(例如，图2B中，离合器253和256连接到质量体262，且在图2B中离合器206和203连接到质量体212)，以用于双质量体的每一个质量体，在能量存储和能量产生之间转换。在一个实施例中，接合离合器156且脱开离合器253将双质量体间接储能机构的一侧配置成能量产生。棘轮和杠杆254的释放结合离合器256的接合将质量体262下降所产生的力传递到发电机208中，以产生能量。相反，脱开离合器256且接合离合器253配置用于能量存储的那一侧(典型地在棘轮和杠杆254接合的情况下)，将转化器251的旋转输出转变成质量体262的提升。

双质量体间接储能系统的第二质量体被配置成以类似的方式进行能量存储和能量产生。接合离合器206且脱开离合器203将双质量体间接储能机构的相对半部配置成用于能量产生。释放棘轮和杠杆204且离合器206接合将下降的质量体212所产生的力作为旋转输入传递到发电机208。通过离合器206脱开且离合器203接合，第二质量体被配置成通过将输入到转化器201内的能量转变成质量体212的提升来存储能量。能量存储典型地包括棘轮和杠杆204的接合，以确保质量体212在能量存储过程中不会下降。

在又一个实施方式中，开关161A和161B可以分别安装在腔室102和130中。来自开关161A和161B的信号可以通过连接件191A-191B被继电器199接收到。继电器199能够被配置成响应于从开关161A和161B接收的信号将直接储能机构101和151在能量存储和能量产生之间转换。在一个实施例中，开关161A可以提供表示质量体108已达到理想高度且准备好产生能量的信号。在另一实施例中，开关161B能够提供表示质量体132已达到理想高度且准备好产生能量的信号。

在一些实施方式中，直接储能机构的状态与所连接的间接储能机构的状态相结合地转换。在一个实施例中，当能量被直接储能机构产生时，间接储能机构被配置成基于控制直接和间接储能机构的继电器所形成的自动配置来存储所产生的能量。当能量被直接储能机构存储时，间接储能机构可以被配置成按需要存储或释放能量。多质量体间接存储机构可以连接到多于一个直接储能机构上。这种配置允许多质量体间接储能机构并行地提供能量存储和能量产生。在其他设定中，可以使用多个间接储能机构。多个间接储能机构的配置和使用可以基于位置和/或需要的能量输出需求来改变。

例如，安装地点可以改变，河流可以轻易改造用来安装多个直接和间接储能机构。如下面更详细讨论的，自然出现的水可以被建闸，以产生高的水位，由此可以提取能量。当被高的水位所提升的质量体被允许下降时，例如在棘轮和杠杆释放时,将水从闸门释放会降低水位，由此提供存储能量的排放。参照图4，示出了沿着河道的系统的示例性实现方式，该河道包括建闸的水坝，用于增加在与直接储能机构相关联的水腔室内的水位。另外，具有在高度上提供变化的地理地貌(瀑布、坡流等)的河道能够提供水的变化的高度，这可以被采用来产生直接储能机构的提升。在一些实施方式中，水腔室可以沿着河道成对定位，且第一腔室被正常的河流所填充，而第二腔室位于低水位，由一出流道连接到第一腔室上。在一些实施例中，各腔室能够从自然产生路地块挖掘或者沿着河岸建造。在其他实施例中，第一腔室可以沿着河岸定位，且取决于河岸的地貌，第二腔室作为高水位或低水位腔室。

出流道可以包括涡轮机，以在成对的直接储能机构之间产生额外能量。这种配对可以提供与上面相对于图1A至1D所示的系统所描述的循环系统类似的系统，除了对于河道的自然流动或者其他水体提供对高水位储池的填充的实现方式中，泵190可以被忽略。

如图4所示，直接储能机构以400和450标识。水腔室402被三个侧面限定，其中第四个侧面开放于水体。在一些实现方式中，水腔室402可以包括用于封闭水腔室402的闸门(未示出)，由此使得水闸门404完全阻挡水体406来实现设置在漂浮件410上的质量体408的提升需要的时间最小化。在一些实施方式中，这种用于封闭水腔室的闸门可以被使用，替代水闸门404。图4示出直接储能机构的可以沿着水体实现的一些特征，且不需要示出直接储能机构的所有特征。直接能量系统450的部件是系统400的部件的镜像，且相同的附图标记已用于表示所镜像的部件。为了清楚起见，适于绕绞盘412缠绕缆绳422的配重已从图4中省略。缆绳422连接到绞盘412和质量体408(例如，重物)和漂浮件410上。缆绳422在滑轮414和416上延伸，滑轮适于改变质量体408的操作所施加的力的方向。水闸门404可以被打开以降低水体406的水位。在棘轮和杠杆释放时，水闸门404的打开及相应的水腔室402内的水位的相应下降允许质量体408下降。随着质量体408响应于例如棘轮和杠杆的释放而下降，产生能量。绞盘412在增速器418的控制下转动，增速器允许它的输出到发电机420，以产生能量。在一些实施方式中，直接能量系统可以包括离合器(未示出)，用于使质量体408可以在发电机402不工作的情况下运动。

水位的变化也可以通过关闭水腔室402来实现。排水可以用来减小封闭腔室内的水位。另外，水可以从腔室402泵出以允许质量体408下降。质量体、绞盘、增速器和发电机的尺寸可以根据理想的能量输出/存储目标来改变。设施的尺寸也可以根据水体的地理特征来变化。例如，具有自然产生的在高度上变化很大的水体可以容纳更大的水腔室。另一实施例是具有大的海岸线的水体，其可以容纳更大数量的储能机构。另外，水体可以用作水源，用于在循环能量产生系统(例如，图1A-1D)中的开放循环，且随后的低水储池远离水体定位，且可以通过重力的操作或者通过结合泵机构，随后的循环可以被执行以提供能量存储和输出。图4示出直接储能机构400和450的设施。根据一些实施所实现的能量输出被用于提供间接储能机构。在一些实施方式中，每个直接储能机构可以连接到间接存储机构。在一些实施方式中，多个直接储能机构可以连接到一个间接储能机构。此外，根据一些实施方式，直接储能机构可以连接到电网。在一些实现方式中，直接储能机构可以被配置成长时间存储能量。一旦质量体被提升，它们的提升的质量体的势能被用于几乎无限的存储周期，而没有能量损失。

假设在1500rpm下最佳工作的发电机和两英寸直径-1500转每分钟(rpm)的绞盘(例如，图1中的114)基于所连接的质量体3000英寸的运动而产生1分钟的能量输出。假设相同的发电机，提供1：3000的输入旋转对输出旋转比的增速器允许基于质量体(例如，图1中的108)下落1英寸而产生一分钟的能量输出。质量体尺寸被确定成允许增速器操作，例如提供操作增速器所必须的输入力。在操作中，增速器被配置成控制质量体的下落速率，允许在质量体下降过程中由储能系统(直接或间接)恒定产生能量。这种系统的容量可以被延展到在所连接的质量体的可实现的运动范围内提供巨大的能量排放周期。在一些实施方式中，改变发电机的尺寸和输出(例如，图1中的110)也允许更高程度的能量输出和/或更大能量输出时间的实现。另外，改变质量体(例如，质量体108)的尺寸允许通过直接储能装置(例如，101)的其他元件(例如，所连接的增速器)的适当尺寸来增加能量输出。

间接存储机构

根据一个方面，可以认识到商业上可利用的能量产生系统可以被实现，其在任何体积上有效地存储能量。实际上，任何能量源可以通过有效存储来放大，以实现可使用范围的能量输出及可使用范围的输出时间。图2A所示的是间接储能机构200的示例性实施方式。间接储能机构200包括用于将不同类型的能量转化成存储在装置200中的机械能的转化器201。不同类型的能量可能需要不同类型的转化器(例如，电机将电能转化成机械能，内燃机将化学、化石燃料或矿物质转化成机械能，磨盘将人力、动物力或者水力转化成机械能，涡轮机将蒸汽、水的势能或者风能转化成机械能)。

减速器202用于减小来自转化器201的输入旋转的速度，并提供更慢的增大扭矩的输出旋转。离合器203将驱动轴214A-B连接和断开，以在能量存储(加载)过程中传递来自由转化器201所操作的减速器202的力。离合器203在用于加载的存储过程中被连接”on”。离合器203在排放过程中被断开”off”。

离合器206被用于连接和断开驱动轴214C-D，以将能量传递到增速器207，该增速器操作发电机208。在释放(质量体下降)过程中，离合器206被连接”on”，且在一些实施方式中，在存储(质量体提升)过程中，离合器被断开”off”。具有棘轮杠杆(ratchet lever)216的棘轮204用于将质量体或重物212保持到位。可以采用其他机构以在能量被存储时防止驱动轴214在质量体212所施加的力的作用下旋转。根据一个实施方式棘轮和杠杆被配置成允许驱动轴214B-D的操作，以用于存储能量，但是一旦存储被停止，棘轮和杠杆将自动闭锁，由此防止被存储的能量的排放。

在一些实施方式中，能量然后可以通过脱离杠杆216来释放。在一个实施例中，杠杆216从棘轮204脱开，以允许绞盘205的解缠绕运动，所述绞盘容纳连接到质量体212上的缆绳209。在一些实现方式中，杠杆216的释放可以通过控制系统(未示出)自动实现，所述控制系统响应于提供关于系统200的状态信号的传感器(未示出)。在一个实施例中，控制系统响应于来自关于质量体的高度或其他位置信息的传感器的信号，所述信号表示质量体已达到理想高度。在另一实施例中，任一个绞盘的旋转可以被监控且与质量体的位置相关联。绞盘205也提供用于改变驱动轴214B-C旋转所产生的力的传递。滑轮210和211进一步提供用于改变力的方向，所述力通过缆绳209施加以提升质量体212。滑轮210和211可以被操作来支撑、改变力的方向且导引缆绳209。在一些实施方式中，额外的滑轮可以被结合进来，以提供另外的稳定性和/或对质量体212的支撑。为了清楚的目的，间接储能机构200被示出具有两个滑轮210、211。

增速器207调整质量体212(例如，沉重的重物)的运动所导致的驱动轴214C-D的速度。增速器207尺寸被确定成实现匹配发电机208的工作参数(例如，速度和扭矩)的输出。发电机208被用于将机械能转化成电能，以执行各种任务。发电机208能够用于特定机器的能量源，作为备用能量源和/或可以直接连接到电网(城市或其他地方的)。发电机208的尺寸和理想的输出可以根据所需的实现方式来改变。在一实现的例子中，恒定能量产生的需求可以是控制因数。通过例如以1000W输出为目标，质量体可以被提升到各种高度，以提供持续几小时、几天或甚至几个月的1000W能量产生。质量体的提升可以随着时间、以较小缓慢的增量的形式发生，直到实现了用于期望的输出时间的期望高度。

通过将多个间接储能机构链接到一起，可以在延长的时间段上恒定地产生非常大的动力输出。间接储能机构200的各种部件的尺寸可以针对几乎任何可识别的输出水平和几乎任何可识别的排放时间范围来配置。但是，增速器所提供的比率中的变化通常需要质量体212的尺寸(重量)的变化。简单增加增速器所提供的比率而不调整质量体有可能导致机构200不能工作。增加增速器207所提供的比率典型地要增加质量体212的尺寸，以便提供充足的力来操作增速器发电机组合。

任何发电机的动力输出的大小应该确定成与增速器207和质量体212相兼容。在一些实施方式中，特定的发电机被选择，以提供理想的动力输出，且系统的剩余元件的尺寸确定成操作发电机以实现理想的能量输出及任何理想的输出时间。质量体(例如，质量体212)随着它被提升而提供势能。随着质量体212被提升，棘轮204和杠杆216能够自动防止质量体212下降。在闭锁状态下，间接储能机构200在杠杆216释放时按需提供预定动力水平的能量输出。

图2B中所示的是间接储能机构250的另一实施方式。为了清楚的目的，相同部件已被标注了相同附图标记。间接储能机构200和250之间的主要工作差异在于间接储能机构包括两个质量体212和262。在这种配置下，间接储能机构250可以接收能量且将接收的能量转化成其中一个质量体的提升，而同时通过另一质量体的下降来输出能量。

间接储能机构250包括镜像的结构201-212及251-262，且两个部分与发电机208相接口。结构201-212如上面针对图2A所示和所描述的间接储能机构200那样操作。结构251-262的结构和配置将在下面更加详细地描述。间接储能机构250包括转化器251，用于将不同类型的能量转化成在装置250内存储的机械能量。不同类型的能量可以需要使用不同类型的转化器(例如，将电能转化成机械能的电机，将化学、化石燃料或者矿物质转化成机械能的燃烧发动机、将人力、动物力或水力转化成机械能的磨盘、将蒸汽、水势能或风能转化成机械能的涡轮机)。

减速器252用于降低来自转化器251的输入旋转的速度，并提供更慢的增加扭矩的输出旋转。离合器253连接和断开驱动轴264A-B，以在能量存储(质量体262的加载/提升)过程中传递来自减速器252的力，该减速器252由转化器251操作。离合器253在用于加载(质量体262的提升)的存储过程中被连接”on”。离合器253在其相应的排放阶段过程中被断开”off”。

离合器256被用于连接和断开驱动轴264C-D，以在离合器256接合时将能量传递到相应的增速器257，该增速器257操作发电机208。发电机208能够被配置成接收来自任一个增速器207或257的输入旋转，且响应于所提供的输入产生能量作为输出。在一些实施方式中，发电机208被配置成一次仅接收一个输入旋转，从而，当离合器206接合时，离合器256脱开，以确保从相对侧的旋转不在同时传递到发电机208。虽然在一些实施方式中，发电机208可以被配置成同时从两侧接收输入旋转，但是在一些实现方式中，可以在208处采用多于一个发电机，以有助于能量输出。

在能量产生过程中，离合器256被连接，且在一些实施方式中，在存储过程中，离合器被断开。具有棘轮杠杆266的棘轮254被用于将质量体或重物262保持到位。可以采用其他机构以在能量被存储时防止驱动轴在质量体262所施加的力的作用下旋转。根据一个实施方式，棘轮和杠杆被配置成允许驱动轴264B-D操作用于能量存储，但是只要存储停止，棘轮和杠杆将自动闭锁，由此防止被存储的能量的排放。

在一些实施方式中，能量然后能够通过脱开杠杆266而得以释放。在一个实施例中，杠杆266从棘轮254脱离，以允许绞盘255的解缠绕运动，该绞盘容纳连接到质量体252的缆绳259。在一些实现方式中，杠杆256的释放可以通过控制系统(未示出)自动实现，所述控制系统响应于提供关于系统250的状态信号的传感器(未示出)。在一个实施例中，控制信号响应于来自传感器的关于质量体的高度或其他位置信息的信号，所述信息表示质量体已达到理想高度。在另一实施例中，任何一个绞盘的旋转可以被监视且与质量体的位置相关联。绞盘255也提供力传输中的变化，所述力是驱动轴254B-C的旋转所产生的。滑轮260和261进一步提供被缆绳259施加以提升质量体262的力的方向上的变化。滑轮260和261可以操作，以支持、改变力的方向，并引导缆绳259。在一些实施方式中，额外的滑轮可以被结合进来，以提供额外的稳定性和/或对质量体262的支撑。为了清楚的目的，间接储能机构250被示作具有两个滑轮260、261用于质量体262。

增速器257调整质量体262(例如，沉重的重物)的运动所导致的驱动轴264C-D的速度。增速器257尺寸被确定成实现与发电机208的工作参数(例如，速度和扭矩)匹配的输出。在一个实施例中，增速器被配置成接收输入旋转，向发电机208产生增加速度和减小扭矩的输出旋转。发电机208用于将机械能转化成电能，以执行各项任务。在一个实施方式中，通过将多个间接储能机构链接在一起，非常大的动力输出可以在延长的时间段上恒定地产生。间接存储机构250的各个部件的尺寸可以针对几乎任何可识别的输出水平和几乎任何可识别的排放时间范围来配置。但是，增速器所提供的比率上的变化通常需要质量体262的尺寸(重量)进行变化。简单增加增速器所提供的比率而不调节质量体有可能导致机构不能工作。增速器257所提供的比率的增加通常需要质量体262的尺寸增大，以便提供充足的力来操作增速器发电机组合。

任何发电机的动力输出的大小应确定成与增速器257和质量体262匹配。在双质量体实施方式中，不同的重量可以用于质量体262和212，它们各自连接到增速器(例如，增速器207和257)，所述增速器被配置成与相应的质量体一起工作。在一些实施方式中，特定的发电机被选择以提供理想的动力输出，且系统的剩余元件的大小确定成操作发电机，以实现所述理想的动力输出及任何理想的输出时间。在一些实施方式中，双质量体212和262允许通过间接储能机构一致且恒定的能量输出，这是因为间接储能机构的一半一直可以产生能量。随着相应的质量体被提升，质量体(例如，质量体212和262)提供势能。随着相应质量体(212或262)被提升，相应的棘轮204/254和杠杆216/266能够被接合，以防止相应的质量体212/262自动下降。在闭锁状态下，间接储能机构250在任一个杠杆216/266释放时按需要提供预定动力水平的能量输出。多质量体间接储能机构可以与各种能量产生设施结合使用，包括图1A至1D所公开的循环过程。

根据一个方面，无限制的能源产生可以连接到间接储能机构上，以产生这样的系统，该系统提供用于恒定的动力输出，而无论对无限制的能源的约束如何。例如，太阳能产生可以联系到间接存储上，一部分所产生的能量被转移到所连接的间接存储装置。在太阳光变得不可用的情况下，适当尺寸的间接储能机构能够提供在任何时间段上的能量排放。

在一个方面中，所提供的是类似于图1A至1D中的循环和产生能量系统的系统，其中，能量产生循环被耦接到能量存储循环。在各种实施方式中，整个系统可以在任何期望的时间段上产生恒定的能量。尤其是，通过存储在白天时间内产生的一部分能量且在黑暗期间，例如，夜间排放所存储的能量，太阳和间接系统可以提供24小时的能量产生。另外，各种尺寸的间接能量机构可以被配置成与这种系统一起使用。质量体和所连接的提升机构(例如，转化器和减速器组合)的大小可以被确定成花费几天、几周、几个月和甚至几年来提升质量体。类似尺寸的发电机构(例如，发电机和增速器组合)可以在几天、几周、几个月和甚至几年上产生相应的排放。

其他能量产生系统可以连接到间接存储机构上。例如，通过手动提升重物产生的能量可以被使用。存储元件(重物)的大小可以为容纳从物理用力所花费的能量。在一些实施方式中，储能机构可以为了便携性而配置。例如，质量体能够是适当大小的腔室。该腔室可以被可获得的材料填充，以实现足够重量的质量体。这允许间接储能机构的便携性，以用于每天使用，即使在远程位置，而没有轻易接近的传统能量源(无论有限的还是无限的)。这种实现方式取决于手动用力作为能量输入，但是仍可以在延长的时间段上提供可使用的能量排放。

在一个实施例中，间接储能机构包括以下元件：

质量体，该质量体在被提升时，能够存储在加载过程中输入到系统中的能量且在下降过程中导致能量被产生；

增速器，该增速器被配置成控制所述质量体的下降速率，并在能量输出过程中向发电机提供最佳的旋转速度和扭矩；

减速器，所述减速器被配置成在存储过程中提供所需的扭矩以提升质量体，该减速器包括至少与所述增速器所提供的相同的机械优点；

发电机，所述发电机被配置成提供可使用能量排放周期；及

至少一个离合器。

表1提供了潜在输出时间的计算的示例。该示例性计算假设绞盘2英寸的圆周，且发电机具有737.6英尺-磅/秒，及为了方便，大约1500转每分钟的工作需求来最佳地产生能量。

表1

质量体(重物)	增速器(比率)	高度	绞盘圆周	排放时间
					73760磅	1：100	30英寸	2英寸	1分钟
73760磅	1：100	150英尺	2英寸	1小时
					73760磅	1：100	1500英尺	2英寸	10小时
737760磅	1：1000	3英寸	2英寸	1分钟
					737760磅	1：1000	15英尺	2英寸	1小时
737760磅	1：1000	150英尺	2英寸	10小时
					2213280磅	1：3000	1英寸	2英寸	1分钟
2213280磅	1：3000	5英尺	2英寸	1小时
					2213280磅	1：3000	50英尺	2英寸	10小时
737600000磅	2个增速器，1：1000和1：1000	.150英尺	2英寸	10小时
					737600000磅	2个增速器，1：1000和1：1000	1.5英尺	2英寸	100小时
737600000磅	2个增速器，1：1000和1：1000	15英尺	2英寸	1000小时

直接储能机构

在本发明的另一方面中，直接储能机构可以被采用以提供商业上可使用的能量排放。直接储能机构所输出的能量可以被设置成在几小时、几天、几个月和甚至几年的时间段上提供排放。图3A示出直接储能机构300的实现方式。机构300包括用于将机械力转化成电能的发电机301。不同水平的能量输出需要使用具有不同操作特性的不同的发电机。发电机301与增速器302和质量体309的选择相结合地确定大小，以提供理想的输出水平和/或排放时间。

增速器302被用于调整在增速器302和发电机301之间的驱动轴314A的速度和扭矩，且进一步调整质量体309的下降。离合器303连接和断开驱动轴314B-C，以在能量排放过程中传递力且在加载过程中断开驱动轴314B-C。离合器303在存储(加载)过程中和在释放(排放)过程中断开(关闭)。离合器303被连接(打开)，以驱动增速器302和发电机301的操作。

可以提供具有棘轮杠杆316的棘轮304，其能够被配置成防止质量体309下降。可以采用其他机构以在存储能量时防止驱动轴314C在质量体309施加的力的作用下旋转。根据一个实施方式，棘轮304和杠杆316被配置成允许驱动轴314C操作以存储能量(即，提升质量体)，但是一旦存储停止，棘轮304和杠杆316自动防止被存储的能量的排放(即，质量体的下降)。在一些实施方式中，通过释放杠杆316，可以释放能量。在一个实施例中，棘轮杠杆316从棘轮304脱开以允许运动。通过控制系统(未示出)的操作，杠杆316的释放可以自动发生。在操作过程中控制系统也能够接合和脱离离合器303。

第一绞盘306在提升质量体309的过程中缠绕缆绳307B。第一绞盘306被配置成响应于配重311的下降而缠绕缆绳307B。配重311由缆绳307A连接到第二绞盘305。滑轮308A、308B、308C和308D被配置成使得力的方向改变。元件308A至308D分别在能量存储和排放过程中被采用，且导引质量体309和配重311的上升和降低。虽然308A至308D被示作滑轮，但是本领域技术人员应理解可以采用其他结构。图3A中所示的是一对滑轮308C-D和308A-B，及连接第一绞盘306和第二绞盘305到相应的重物或质量体311和309的一根缆绳。所示出的是一根缆绳和一对滑轮。本领域技术人员应容易理解到可以使用挂在多个滑轮上的多跟缆绳来将绞盘连接到质量体。为了清楚的缘故，缆绳307A-307B被示为单独的缆绳且不意图在于限制。

第一绞盘306通过缆绳307B连接到质量体309。在操作中，随着质量体309被第二绞盘305上的配重311的下降的操作而提升，第一绞盘306转动。配重311的大小确定成适应缆绳307A、307B的重量，且也能够被配置成适应系统中的阻力，该阻力是由于摩擦或其他类似的力。缆绳307A、307B可以是能够被扭转的多股金属缆绳、链连接或设计为承受沉重的存储元件(重物)操作中所涉及到的应力和应变的其他结构。在一些实现方式中，链联接是优选的，这是因为例如利用与绞盘306和/或305相结合的齿(未示出)，该链联接精确控制质量体309的上升和下降的能力。本领域技术人员应理解到额外的元件(例如，滑轮308A、308B、308C和308D)能够按需要使用，以支撑更重的质量体309和/或更重的配重311。为了清楚的目的，在图3A中仅仅示出了用于每个重物的两个滑轮，但是可以采用用于每个重物的不同数量的滑轮。

增速器302被提供来调整质量体309的下降的速度。漂浮件310和例如水位将控制质量体309上升的速度。根据一些实施方式，任何水源可以用于提升质量体309。在一些实现方式中，降水可以被累积在水腔室(未示出)中。随着水位增加，漂浮件310被配置成将质量体309提升到理想高度。典型地，所存储的水被释放，以产生低的水位。在一些实施例中，这可以通过泵的操作来发生，这在图1A至1D所示的实施例中示出，或者通过排放管的操作。在其他实施例中，水腔室可以被设计成以其他方式释放水。且在又一实施例中，其他系统可以使用被收集的水用于其他目的。一旦水位已减小，质量体被配置成响应于棘轮和杠杆的释放而排放能量，直到它返回到休止位置。

额外的特征可以被结合到直接储能机构300中，以提供水位的增加。例如，雨水累积器可以将水供给到包含质量体309和漂浮件310的水腔室内。在一些实现方式中，任何降水可以被收集并用于填充水腔室。可以认识到在高处收集降水有助于质量体309和310的提升。例如，通过重力操作而提供一定体积的水的雨水累积器不需要额外的能量输入来产生潜在的巨大能量存储。雨水或雪可以起到这个作用，提供水源，而不需要能量输入。

参照图3A，增速器302尺寸被确定成实现与发电机301的工作参数相匹配的旋转速度和扭矩。另外，由于在杠杆316释放之前质量体309不能下降，没有损失地存储势能的能力几乎是无限制的。实际上，需要考虑的问题是，存储时间的最大长度受到存储机构(例如，存储机构300)的各部件的结构完整性的限制。与不同尺寸的增速器和质量体(重物)相组合，其他实现方式可以用于实现不同的发电机输出。尽管如此，根据一些实施方式，储能机构应该被配置成提供在至少一个小时的范围上的排放时间。其他实现方式可以被构造用于在几个小时、几天、几周和甚至几年的量级上的排放时间。在一些实施方式中，更小规模的操作是理想的，且例如与手工输入相接合，在几分钟范围内的排放时间更适合于特定的实现方式。

如上面描述的，发电机301将机械能转化成电能，以执行各种工作。如上面对于间接储能机构所描述的，发电机301可以用于特定机器的源动力，作为备份能量源，且/或可以直接连接到电网(城市或其他地方)。发电机的尺寸和理想输出可以根据理想的实现方式来变化。本领域技术人员应认识到储能结构的各种部件的尺寸可以为任何识别的输出水平和任何识别的排放时间范围来配置。但是，增速器中的变化典型地需要质量体的尺寸(重量)的变化。简单地增加增速器所提供的比率而不调节质量体有可能导致机构不能工作。在增速器所提供的机械比率中的增加通常需要质量体尺寸的增大，以便提供充足的力来操作增速器。

图3B中示出的是另一直接储能机构，其中能量以存储在高处的水的形式被供给。在一个实施方式中，机构350被配置成在高层的建筑物中操作。建筑物的通常操作提供存储在高处的水，例如，作为饮用水。其他水源包括使得建筑物可居住所需的排放水。在一个实施例中，这些在高处的水源能够被收集在容器362中。该容器被缆绳355连接到第一绞盘354。缆绳355拉过滑轮356和357。第一绞盘354连接到轴375A和离合器353上。当离合器353接合时，第一绞盘的旋转通过轴传递到增速器352。增速器允许输入旋转并向发电机351提供减小扭矩的输出旋转。可以提供各种输入对输出比率。在一个实施方式中，该比率至少为1：100。水源(通过例如在358处示出，水龙头)用于填充容器362。一旦填满，容器362被允许下降。通过轴375A的操作及第一绞盘354和第二绞盘354A的转动，容器362的下降导致第二容器362A的上升。

第二绞盘354A也连接到轴375A。绞盘354A的旋转缠绕缆绳355A并提升第二容器362A。缆绳355A被滑轮357A和356A导引和支撑，滑轮改变被提供的力的方向，以提升第二容器362A。如图所示，第二容器362A在达到其最低位置时排出其有效载荷。例如，第二容器可以包括水龙头359A，在该水龙头打开时允许第二容器被排水。当第一容器362和第二容器362A被清空时系统350提供第一容器362和第二容器362A中任一个的上升，且当它们填满时提供第一和第二容器362和362A中任一个下降。

第一容器362的下降转动第一绞盘354和轴375A，将第一绞盘354的旋转传递到第二绞盘354A，这会提升第二容器362A。此外，绞盘354的旋转通过轴375B和接合的离合器353被传递到增速器352。增速器352控制容器的下降速率，并将其输出经轴375D提供到发电机351。发电机351基于其工作参数产生能量。在一些实施例中，发电机的工作参数基于所需的能量输出来确定，且也可以基于所需的能量输出时间来确定。一旦发电机特性被确定，系统的剩余元件能够被配置成提供发电机所需的工作参数。例如，增速器352A尺寸可以确定成提供与特定发电机的所需扭矩和旋转速度相匹配的输出。容器362和362A可以被配置成具有尺寸确定成操作增速器352的载荷重量。

如图所示，在存储期间，及在有效负载的排放和加载过程中，闭锁机构可以被采用来将容器362和362A保持到位。例如，装置360A、361A、360和361(带钩的杆和带钩的托架对)提供闭锁机构的实例，其能够被用于将容器362和362A保持到位。闭锁机构可以被配置成承受容器在完全重量下的力。可替代的是，控制器(未示出)可以构造成管理容器362、362A的排放和填充，使得容器的相反重量有助于防止运动。

在质量体362的加载完成之前，容器362A能够保持满。当需要能量产生时，存储在质量体362A内的负载可以被释放，允许机构350操作。排放机构359A举例示出为出口和龙头359，但是，可以采用其他排放机构。例如，质量体可以构造有带闸的底部(未示出)。在闸锁释放时，质量体362内容纳的负载可以被快速释放，允许质量体362下降且相应地产生能量。

图3B在356、357、356A和357A处示出的是滑轮，该滑轮被配置成导引缆绳355和355A，且在存储元件(重物)362和362A的上升和下降过程中提供支撑和改变所施加的力的方向。滑轮356、356A、357和357A仅仅是可以被用来导引缆绳355和355A且提供支撑和改变施加的力的方向的装置的示例。另外，虽然为了清楚的目的，机构350被示出每个容器具有一根缆绳，但是可以采用额外的缆绳来支撑容器的操作重量和它们的重物，及额外的滑轮或者其他机构可以被用来提供进一步的支撑和改变在操作下产生的力的方向。

从质量体362排出的水可以被进一步利用来产生和/或存储额外的能量。出口可以连接到设计成在水流动时产生能量的涡轮机。在一个变型中，水排放可以与其他直接储能机构，例如图3A所示的机构，相组合。水排放可以用于增加水位，其导致另一直接储能系统的漂浮件/质量组合的提升。

一对管和龙头358、358A连接到在高处存储的相应水的供给。在一些实施方式中，在高处的水的供给能够通过废水来提供。在其他实施方式中，在高处的水的供给可以利用降水累积器来实现，该降水累积器例如放置在建筑物的房顶上。在一些实现方式中，容器362和362A可以被配置成在下降过程中承担另外的负载。这种实现方式尤其适于建筑物，其中排放水可以在每个建筑物的房顶上获得。增速器能够被配置成接收容器，例如362和362A内的可利用重量，且通过采用可变的增速器来保持用于发电机351的最佳旋转速度。基于在操作中的质量体，例如质量体362的重量，增速器352提供不同的旋转比率(输入旋转对输出旋转)且在运动下的容器的重量增加或减小时在它们之间转换。

在一些实施方式中，直接储能机构350能够被配置成执行如同图1A的直接储能机构101和151的操作。例如，容器362和362A也可以被构造有漂浮件(未示出)，用于在流体腔室(未示出)中操作。此外，直接储能机构350能够连接到一个或多个间接储能机构(例如，间接储能机构200和/或250)。此外，多个直接储能机构(例如，101、151、300和350)可以向一个或多个间接储能机构(例如，171、200和250)供给能量。

表II提供潜在输出时间的计算示例。该计算示例假设两英寸的绞盘、具有737.6英尺-磅/秒且为了方便大约1500转每分钟的操作需求以最佳地产生能量的发电机。

表II

质量体(重量)	增速器(比率)	高度	绞盘圆周	排放时间
					73760磅	1：100	30英寸	2英寸	1分钟
73760磅	1：100	150英尺	2英寸	1小时
					73760磅	1：100	1500英尺	2英寸	10小时
737760磅	1：1000	3英寸	2英寸	1分钟
					737600磅	1：1000	15英尺	2英寸	1小时
737600磅	1：1000	150英尺	2英寸	10小时
					2212800磅	1：3000	1英寸	2英寸	1分钟
2212800磅	1：3000	5英尺	2英寸	1小时
					2212800磅	1：3000	50英尺	2英寸	10小时
737600000磅	两个增速器，1：1000和1：1000	.150英尺	2英寸	10小时
					737600000磅	两个增速器，1：1000和1：1000	1.5英尺	2英寸	100小时
737600000磅	两个增速器，1：1000和1：1000	15英尺	2英寸	1000小时

排放时间

根据一个方面，无论能量源(有限的、无限的、直接储能机构等)，利用公知的原则就可获得长时间段的排放时间，该原则关于代表势能的在高处的物体与刚性控制机构相接合，用于控制在高处的物体的下降速度。例如，在图5中所示的是在动能和势能之间相互作用的传统模型。图5中所示的是用于将给定重量的物体提升到预定高度或者在给定操作高度范围内的转化器501。在这个实施例中，质量体512被假设为737.6lbs。通过滑轮510、511运行的缆绳509将质量体512连接到发电机508(假设1500rpm的操作速度)。缆绳509被围绕绞盘505缠绕(例如，假设绞盘具有两英寸的圆周)。这种结构允许电能的产生。但是，本领域技术人员应容易理解到施加于500中所示的这种系统上的限制。在加载过程中，转化器501接收输入能量且将其转化成轴515A上的旋转力。轴515A连接到第一离合器503。当加载时，第一离合器503被接合。第一离合器连接到轴515B-C和绞盘505。515A的旋转通过轴515B-C传递到绞盘505。绞盘505的旋转提升质量体512。绞盘512通过滑轮510-511缠绕的缆绳509连接到质量体512。

一旦希望产生能量，质量体512被从高处(例如，3000英寸)释放，第一离合器503被脱离，且第二离合器506被接合，用于产生能量。第二离合器506将质量体512下降所产生的力传递到发电机508。绞盘505的旋转导致轴516A的旋转。轴516A连接到第二离合器506且第二离合器连接到轴516B。当接合时，第二离合器将轴516A的旋转传递到轴516B。轴516B连接到发电机508。从而，第二绞盘的旋转操作发电机508。基于发电机508的每分钟1500转的操作特性，可以实现最长的输出时间段，如图所示，为1分钟。

对于所提供的实施例，为了提供一分钟的持续时间，物体512必须被提升到至少250英尺或25层。当然，这是假设圆周两英寸的绞盘。更大圆周的绞盘将必然需要更大的距离，以提供甚至一分钟的排放的可能性。从而，提供更长时间段排放的问题由对重物能够被提升的距离上的物理限制而提出。在图6中，需要提升类似物体612以提供发电机608的一小时能量输出的高度被示出大约15000英尺，所述发电机608在1500rpm下工作。提升物体更高以便为储能机构实现可利用的排放时间的技术方案并不可行。如图6所示，即使对于圆周仅两英寸的绞盘605，物体612将需要定位在180000英寸(15000英尺)的高度处，以便实现一小时的排放时间。真实世界所施加的限制将阻止以这种简单的方式提升和下落原理的应用。同样，本领域技术人员将甚至不能实施这个实例，这是因为提供15000英尺的缆绳609而不会将绞盘605的圆周改变到工作参数之外的能力将是很大的问题。实际上，世界上最高的结构为2600英尺高一点。

理解到可使用的能量存储机构需要考虑运动范围的限制，这导致重新设计这样的系统，以提供耦接到高比率增速器的显著尺寸的存储元件(质量体)，以便平衡在物理可实现的高度范围内的动力输出及提供长排放时间的需求。

为了扩展图5和6所提出的假设，在图7和图8中示出了具有类似工作参数的间接能量存储机构的示例。绞盘705被假设为相同圆周(即，两英寸)，且发电机708被假设具有相同的工作特性(即，在大约1500rpm下最佳地发电)。如图所示，转化器701连接到减速器702和第一离合器703上。当第一离合器703接合时，动力输入到转化器701中导致轴715A旋转。轴715A的旋转提供向减速器702的输入。减速器702被配置成接收输入旋转并提供降低速度、增加扭矩的输出旋转到轴715B。在一些实施例中，减速器被配置成提供100：1的比率，在其他实施例中为1000：1的比例，而在又一实施例中为3000：1，在其他实施方式中，不同的构造可以采用不同的比率。轴715B将旋转通过接合的第一离合器703传递到轴715C和715D。棘轮和杠杆704可以被采用，以防止轴715C和715D的反向旋转。轴715C-715D的旋转转动绞盘705，以提升质量体712。绞盘705通过缆绳709连接到质量体712上。缆绳709被滑轮710和711导引和支撑。

一旦需要产生能量，质量体712从高处(例如，30英寸)释放，第一离合器703被脱离，且第二离合器706接合，用于能量产生。质量体712的下降所产生的力被滑轮710-711重新定向，并转动绞盘705。绞盘705连接到轴716A。轴716A被连接到第二离合器706。第二离合器706连接到轴716B，该轴716B连接到增速器707。绞盘的旋转通过轴716A-B及接合的第二离合器706传递到增速器707。增速器707被配置成控制质量体712的下降，并通过轴716C提供减小扭矩的输出。该输出被配置成匹配发电机708的工作需求。在一些实施例中，增速器被配置成提供1：100比率，在其他实施例中，提供1：1000比率，且在又一实施例中，提供1：3000的比率。可以提供不同的比率。在一些设定中，发电机的工作参数可以控制所使用的比率。

绞盘705的旋转通过轴716A-716B和接合的离合器706传递到增速器707。增速器707通过轴716C向发电机708提供倍增的速度和/或减小扭矩的输出。串联地实现增速器允许实现大的排放时间。例如，图8中所示的是在806处的增速器，该增速器耦接到807处的第二增速器(每个增速器例如被配置成提供1：1000的操作比率)，第二增速器连接到质量体812(例如，重量为737600K lbs)。基于重物(例如质量体812)移动大约2英寸，可以实现100小时的排放。这种构造可以延展到提升类似尺寸的质量体到五十英尺的高度，以实现整体上30000小时的排放时间。理论上这些系统具有几乎无限的潜力来存储和排放能量。

存储元件(质量体)

可以构想到质量体、增速器和发电机组合的各种构造，以与在此公开的能量存储和产生机构/系统(直接、间接、循环、整合的、手动操作的等)结合使用。这个公开内容不应被阅读以限制将任何质量体实施到特定的系统或机构。而是，应理解为所提供的各种实施例意在使得各种部件可以一起使用，作为替代或者成各种组合。

在一个实施方式中，大重量的质量体可以利用现有的结构来实现。例如，建筑物(高层、摩天大厦等)可以用作能量存储和/或产生系统中的质量体。间接和直接存储机构二者得益于巨大重量的使用。大重量的质量体的使用允许相应质量体非常小的运动的情况下在长时间上更大能量输出的存储和排放。在一些实现方式中，较小的运动是在相对应的长时间段上执行的(对于充分重量的质量体(重物)可以允许几年的排放时间)，使得较小的运动对于相应建筑物的居住者来说可以忽略。其他巨大结构也可以使用或构建，以与能量存储和产生系统结合使用，同时提供其他目的。在一些实现方式中，将需要与提升质量体一样长的时间来下降。在这些实现方式中，建筑物的提升可以在几个月和甚至几年的时间段上发生，在此使得在加载和排放过程中该运动不可察觉。其他实现方式考虑使用浮动城市和位于其中的结构，这种实现方式就其本性而言考虑构成环境的结构的一些可察觉的运动。本领域技术人员也应理解到也可以构想到很小的实现方式。

在一些实施例中，质量体可以包括空的腔室，该腔室可以按需要填充。在其他实施例中，间接和/或直接存储机构可以为便携性而设计，且填充有任何物体的质量体可以在安装场所获得。灰尘、石头和/或水是可以用于填充质量体的腔室以获得工作重量的轻易获得的材料。在其他实施方式中，任何给定重量的物体可以在高处找到。可以认识到高层建筑物包括在正常工作条件下的高处的水源。在高处收集水允许从这些物体所具有的势能中直接产生能量。

在又一个实施方式中，如下面进一步讨论的，手动操作的能量系统可以被实现，以利用设备附近的沉重物体。再次，灰尘、石头和/或水(作为例子)可以提供所需的重量，以允许直接或间接能量系统操作。典型的，这种实现方式包括使用较小规模(较小重量)的质量体，而非大质量体(重物)，其中的一些在上面详细讨论。应认识到巨大的和较小尺寸的质量体可以用于任何能量存储实现方式中，这取决于所需的能量输出水平和所需的输出时间。确定部件尺寸以配合各种动力需求的能力允许在实现方式上的广泛可变性。另外，将直接和间接系统耦接提供了整合的能量存储和产生。整合的存储和产生增加了将能量系统针对排放所需输出和所需时间配置的能力。

手动操作装置

根据本发明的另一方面，储能系统可以使用和存储任何可获得能源来提供可使用的能量排放。在一个实现方式中，质量体可以与手动操作的绞盘一起使用，以将质量体提升到高处。手动操作的绞盘通常被配置成可在家庭环境下使用，在家庭环境下，整个动力消耗相比于例如连接到城市电网的实现方式而言相对较小。在家庭设置中，质量体通常可以发现在数十吨重量级，但是在各种实施方式中，可以实现更大的和/或更小的质量体。

手动操作的间接储能机构900的实施例在图9中示出。发电机901适当地确定尺寸以用于家庭设置(100W那么小的发电机可以被有效采用)。在一个实施例中，220W发电机用于匹配典型的家庭消耗。

发电机901连接到增速器902，增速器被配置成基于质量体912的下降向发电机901提供最佳的旋转速度和扭矩。增速器902被进一步构造成通过其操作来控制质量体912的下降速度。在能量排放过程中，离合器903提供增速器902和质量体912之间的连接。棘轮和杠杆904确保在需要排放之前轴918不会旋转并释放所存储的能量。绞盘905通过缆绳915将轴918连接到质量体912。缆绳915可以由能够支撑质量体912的重量的任何缆绳、链、导线、绞合电缆或甚至在一些实现方式中绳索和合成纤维制成。支撑质量体912的不同结构布置可以用于在多个缆绳、系绳等上分配重量，以使得不同材料能够被用作缆绳915。缆绳915通过滑轮913-914缠绕并连接到质量体912上。为了方便，附件被示为围绕质量体912的四个点，它们连接到缆绳915的单个点上。本领域技术人员将轻易理解到可以使用不同的附件结构。另一个实施例可以包括通过质量体912的中心的钻孔，质量体之下的附件通过特别适配的镀层(plating)确保附件的完整性。在附接质量体方面可以采用各种其他结构，用来与绞盘和/或增速器发电机组合一起使用。

仍参照图9，离合器905通过减速器907接合手动绞盘911。减速器907减小输入运动，以提供较慢的增加扭矩的输出旋转。所提供的扭矩被配置成足以通过绞盘905的操作来提升质量体912。驱动链轮和链908将手动绞盘911连接到轴920上。在操作下，轴920连接到减速器907，减速器转动绞盘915并提升质量体912。手动绞盘911能够被配置成由手操作。在一些实现方式中，手动绞盘911包括允许通过用户的腿所产生的运动带来的物理移动来操作的结构。为了清楚的目的示出的是其中手动绞盘911通过旋转操作的示例，但是其他实现方式可以采用用户施加的垂直移动和/或纵向力。多个手动曲轴911可以被采用来提供额外的提升。在一些实施方式中，额外的提升被配置成在短时间段内实现高度，在一些实施方式中，多个曲轴被采用来提升较重的重物。

一些实现方式提供了可变比率增速器902。利用可变增速器，不同的重物可以被采用来提供更大的排放时间或更高的能量输出，尽管在典型的实现方式中，使用增加的排放时间。图10所示的是可变重量质量体1012的示例。为了清楚的目的，仅仅可变重量质量体的基本元件被示出。在1002A处，预定重量的部件被配置成与闭锁机构一起使用。闭锁机构例如可以包括销1004和轭部1006，但是可以采用其他闭锁机构。根据一个实施方式，每个部件1002A被配置成与一个手动曲柄最佳的操作。在一个实施例中，一个手动曲柄的操作在理想的时间段内提升单个存储部件1002A到高处，在下降过程中提供相对应的或更长的排放。发电机901的工作参数基于重物的下降及增速器902提供的控制提供理想的输出水平和时间。

在一个实施方式中，用户的增加允许提升更大的质量体。例如，多个手动绞盘(例如，图9中的911)可以连接到驱动轴(例如图9中的920)上。每个额外的手动绞盘增加为提升质量体1012所提供的力。在一些实施方式中，多个手动绞盘可以被连接，以产生用于可变重量质量体1012的提升力。每个手动绞盘也可以被配置成接合或脱开驱动轴，该驱动轴传递提升力。质量体1012的重量基于每个所接合的手动绞盘来设定。例如，在一个手动绞盘被接合和操作时，第一部件1002A被提升。在另一实施例中，当两个手动绞盘被连接和操作时，第一1002A和第二1002B部件被提升。在又一个实施例中，当八个手动绞盘被接合和操作时，部件1002A-1002H被提升。在其他实施例中，额外的部件(例如，1002A至1002H)可以与额外的手动绞盘相结合地使用。在一些实施方式中，手动绞盘本身可以构造成通过加入更大的输入(例如通过额外的操作者)而提供更大的提升力。在另一实施方式中，手动曲轴对存储部件的比率可以改变。在一些实施例中，额外的用户和手动曲轴可以被采用来增加质量体被提升到高处的速度。

根据另一方面，家庭实现方式可以利用直接能量存储。具有自然水供给、水井、蓄水层、池塘或其他水源的家庭例如可以与直接储能系统相结合地使用，提供有效的能量存储和输出。直接能量系统可以利用井水作为水源在家庭设置中实现，该井水通过漂浮件的操作提升水腔室内的质量体。水可以通过用户例如结合手操作的泵进行的能量输入来供给。在一个变型中，泵可以供给水来提升质量体。

已如此描述了至少一个实施方式的多个方面，应理解对于本领域技术人员来说可以轻易做出各种变型、修改和改善。这种变型、修改和改善旨在为本公开的一部分且意在处于本公开的范围之内。于是，前面的描述和附图仅作为示例，本公开的范围应该从所附权利要求及其等价物的正确解释来确定。

Claims (28)

1.一种储能系统，该储能系统被配置成积累能量用于排放，所述储能系统包括：

间接储能组件，该间接储能组件被配置成接收能量输入，该间接储能组件包括：

转化器，所述转化器被配置成在来自能量源的能量输入时，提供输出旋转；

减速器，所述减速器被耦接到所述转化器，其中，所述减速器被配置成接收来自所述转化器的输入旋转并提供减小的输出；及

质量体，所述质量体耦接到所述减速器，其中，所述质量体被配置成在被所述减速器的减小的输出旋转升高时产生势能，其中所述间接储能组件被进一步构造成响应于所述质量体的下降提供能量排放；及

至少一个直接储能组件，所述至少一个直接储能组件被配置成产生输入到所述间接储能组件的能量，所述直接储能组件包括：

质量体；

增速器，所述增速器被耦接到所述质量体，其中所述质量体被配置成在下降时向所述增速器提供输入旋转，且其中所述增速器被配置成从所述输入旋转产生减小扭矩的输出旋转；及

发电机，所述发电机耦接到所述增速器，其中所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转而产生能量。

2.如权利要求1所述的储能系统，其中，所述减速器被进一步构造成以至少一百比一的比率提供减小的旋转输出。

3.如权利要求1所述的储能系统，其中，所述减速器被进一步构造成相对于输入旋转增加减小的旋转输出的扭矩。

4.如权利要求1所述的储能系统，其中，所述间接储能组件进一步包括：

增速器，所述增速器耦接到所述质量体，其中所述质量体被配置成在下降时向所述增速器提供输入旋转，其中所述增速器被配置成从所述输入旋转产生减小扭矩的输出旋转；及

发电机，所述发电机耦接到所述增速器，其中所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转产生能量。

5.如权利要求4所述的储能系统，其中，所述间接储能组件的增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比率。

6.如权利要求4所述的储能系统，其中，所述间接储能组件的质量体被配置成具有最大高度，且至少所述间接储能系统的增速器被配置成控制所述质量体的下降速率，以实现总的下降时间。

7.如权利要求6所述的储能系统，其中，所述总的下降时间为至少一个小时。

8.如权利要求4所述的储能系统，其中，至少所述间接储能组件的增速器和发电机被配置成控制下降速率。

9.如权利要求4所述的储能系统，其中，所述间接储能组件进一步包括第一离合器，所述第一离合器被配置成将质量体与增速器接合和脱离。

10.如权利要求4所述的储能系统，其中，所述间接储能组件进一步包括第二离合器，所述第二离合器被配置成将质量体与所述转化器接合和脱离。

11.如权利要求4所述的储能系统，其中，所述间接储能组件进一步包括闭锁机构，该闭锁机构被配置成在接合时防止所述质量体下降，且其中所述闭锁机构被进一步构造成在接合时允许所述质量体由所述减速器的减小的旋转输出而提升。

12.如权利要求1所述的储能系统，其中，所述直接储能组件的增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比率。

13.如权利要求12所述的储能系统，其中，所述直接储能组件的质量体被配置成具有最大高度，且至少所述直接储能系统的增速器被配置成控制所述质量体的下降速率，以实现总的下降时间。

14.如权利要求13所述的储能系统，其中，所述总的下降时间为至少一个小时。

15.如权利要求1所述的储能系统，其中，所述直接储能组件进一步包括：

用于提升质量体的装置，其中所述装置被配置成将质量体从具有很小或没有势能的休止位置提升到具有高势能的升高位置。

16.如权利要求15所述的储能系统，其中，所述至少一个直接储能组件进一步包括流体腔室。

17.如权利要求15所述的储能系统，其中，所述流体腔室被配置成向所述用于提升的装置提供流体高度，且所述用于提升的装置进一步被配置成响应于所述流体高度的增加而提升所述质量体。

18.如权利要求15所述的储能系统，其中，还包括出口，所述出口被配置成允许所述流体从所述流体腔室中排放。

19.如权利要求18所述的储能系统，其中，所述出口连接到第二直接存储组件和涡轮机中的至少一个，其被配置成产生能量，以输入到间接储能组件中。

20.如权利要求16所述的储能系统，其中，还包括自然的流体源。

21.如权利要求20所述的储能系统，其中，所述自然的流体源包括池塘、河流、湖泊、港湾、潮汐水体、径流、洪水和降水中的至少一种。

22.如权利要求1所述的储能系统，其中，所述直接储能组件还包括闭锁机构，所述闭锁机构被配置成在接合时防止所述质量体下降，且所述闭锁机构被进一步构造成在接合时允许所述质量体的提升。

23.一种间接储能系统，该间接储能系统被配置成接收能量输入，所述间接储能系统包括：

转化器，所述转化器被配置成在来自能量源的能量输入时，提供输出旋转；

减速器，所述减速器被耦接到所述转化器，其中，所述减速器被配置成接收来自所述转化器的输入旋转并以至少一百比一的比率提供减小的旋转输出；及

质量体，所述质量体耦接到所述减速器，其中，所述质量体被配置成在被所述减速器的减小的旋转输出升高时产生势能，其中所述间接储能系统被进一步构造成响应于所述质量体的下降提供能量排放。

24.如权利要求23所述的间接储能系统，其中，所述减速器被进一步构造成相对于输入旋转增加所述减小的旋转输出的扭矩。

25.如权利要求1所述的间接储能系统，其中，还包括：

增速器，所述增速器耦接到所述质量体，其中所述质量体被配置成在下降时向所述增速器提供输入旋转，其中所述增速器被配置成从所述输入旋转产生减小扭矩的输出旋转；及

发电机，所述发电机耦接到所述增速器，其中所述发电机被配置成响应于所提供的减小扭矩的输出旋转产生能量。

26.如权利要求25所述的间接储能系统，其中，所述间接储能组件的增速器被进一步构造成提供至少一比一百的输入对输出比率。

27.如权利要求25所述的间接储能系统，其中，所述质量体被配置成具有最大高度，且至少所述增速器被配置成控制所述质量体的下降速率。

28.如权利要求25所述的间接储能系统，其中，其仅响应于所述质量体的下降而产生能量。

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