JP2005530074A5 - - Google Patents

Claims (16)

1. 風のエネルギーによる発電とそれを貯蔵するシステムであって、
   少なくとも２つの種類に分けられて予め決められた場所に配置された複数の風車ステーションを備え、
   予め決められた数の第１型の風車ステーションは、第１の風力タービンと、直接使用のために風のエネルギーを電気エネルギーに変換するのに独占的に供するようになっている発電機とを持っており、
   予め決められた数の第２型の風車ステーションは、風により得られたエネルギーを、少なくとも１つの貯蔵タンクに貯蔵するのに独占的に供するようになっている第２の風力タービンを持っており、前記第２型の風車ステーションには、空気を前記貯蔵タンクの中に圧縮するための少なくとも１つの圧縮機が設けられ、前記タンクから圧縮空気を解放するための少なくとも１つの膨張機が設けられ、圧縮空気のエネルギーを電気エネルギーに変換する第２の発電機が設けられていることを特徴とするシステム。
2. 以下のグループから選ばれた少なくとも1つの特徴を備えている請求項１に記載のシステム。
   ａ．解放され膨張した前記圧縮空気を暖めるための少なくとも１つの加熱装置；
   ｂ．太陽エネルギーから熱を得る少なくとも１つの加熱装置；
   ｃ．前記少なくとも1つの圧縮機から熱を引き出す少なくとも1つの加熱装置または量
   ｄ．それ自体のエネルギー源を使用する少なくとも1つの加熱装置；
   ｅ．前記タンクの中を通る複数の管を持っていて、前記管の中を加熱された流体が通ることにより、前記タンク内の空気の温度を高める少なくとも1つの熱変換器；及び
   ｆ．前記システムに結合して作動し、前記圧縮空気が解放されて膨張することにより生ずる冷たい空気を冷蔵の目的に使用することを可能とする少なくとも1つの冷却装置。
3. 直接使用のエネルギーの提供と貯蔵用エネルギーの提供とを同時に切り替えることができる予め決められた数の混成型ステーションを更に備えており、
   前記混成型ステーションは、機械的力を発生する風力タービンと、前記混成型ステーションで発生した前記機械的力を分割する分割機とをそれぞれ備え、
   前記分割機は、直接使用のための電力を発生する第１のコンバーターと、少なくとも１つのタンクに貯蔵する圧縮空気エネルギーを発生する第２のコンバーターとの間の機械的力の量の調整と同時分配とをすることができる請求項１に記載のシステム。
4. エネルギーを生成し貯蔵する方法であって、
   風力タービンと、直接使用のために風のエネルギーを電気エネルギーに変換するのに供するようになっている発電機とをそれぞれ持つ予め決められた数の第１型の風車ステーションを設け、
   風により得られたエネルギーを、少なくとも１つの貯蔵タンクに貯蔵するのに供するようになっている第２の風力タービンを持つ予め決められた数の第２型の風車ステーションを設け、
   前記第２型の風車ステーションには、空気を前記タンクの中に圧縮するための少なくとも１つの圧縮機が設けられ、前記貯蔵タンクから圧縮空気を解放するための少なくとも１つの膨張機が設けられ、圧縮空気のエネルギーを電気エネルギーに変換する第２の発電機が設けられており、
   直接使用のための風のエネルギーの電気エネルギーへの変換及び／または風により得られたエネルギーの貯蔵のために供するようになっている第３の風力タービンを持つ混成型風力ステーションを備え、前記混成型風力ステーションは、直接使用のエネルギーの提供と貯蔵用エネルギーの提供とを切り替えることができることを特徴とする方法。
5. 以下のグループから選ばれた少なくとも1つのステップを備えている請求項１に記載の方法。
   ａ．前記複数の風車ステーションが置かれる地域における風の履歴と、前記複数のステーションからのエネルギーが使用される地域の需要特性とに基づいて、前記第１型、第２型及び混成型の風車ステーションの前記予め決められた数を決定する。
   ｂ．直接使用の風車ステーションが６５％、エネルギー貯蔵の風車ステーションが３５％の割合を基にして前記第１型、第２型及び混成型の風車ステーションの前記予め決められた数を決定する。
   ｃ．前記少なくとも１つの貯蔵タンクの大きさ、圧縮機の容量、膨張機の容量、設置される風車ステーションの総数、予備のエネルギ−供給源としての補助バーナーの利用、解放して膨張させる圧縮空気を暖めるための１以上の加熱装置の利用を含むその他の設計すべき事項を考慮する。
   ｄ．特定の場所において、１年の予め決められた期間に得られた、毎日の風及びエネルギー需要の履歴を考慮する。
   ｅ．前記第１及び第２型の風車ステーションの設置すべき総数の推定を、１年の最悪に不釣合な予め決められた期間に基づいて行う。
   ｆ．前記１年の予め決められた期間として季節を用いる。
6. エネルギーを生成し貯蔵する風の農園であって、
   少なくとも３つの種類に分けられて予め決められた場所に配置された複数の風車ステーションを備え、
   予め決められた数の第１型の風車ステーションは、第１の風力タービンと、直接使用のために風のエネルギーを電気エネルギーに変換するのに供するようになっている発電機とを持っており、
   予め決められた数の第２型の風車ステーションは、風により得られたエネルギーを、少なくとも１つの貯蔵タンクに貯蔵するのに供するようになっている第２の風力タービンを持っており、
   前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、空気を前記少なくとも１以上の貯蔵タンクの中に圧縮するための少なくとも１つの圧縮機と、圧縮空気を前記少なくとも1つの貯蔵タンクから解放する少なくとも1つの膨張機と、圧縮空気のエネルギーを電気エネルギーに変換する第２の発電機とを協働しており、
   予め決められた数の混成型風車ステーションが、直接使用のための風のエネルギーの電気エネルギーへの変換及び／または風により得られたエネルギーの貯蔵のために供するようになっている第３の風力タービンを持っていることを特徴とする風の農園。
7. 以下のグループから選ばれた少なくとも1つの特徴を備えている請求項６に記載の風の農園。
   ａ．解放され膨張した前記圧縮空気を暖めるための少なくとも１つの加熱装置；
   ｂ．太陽エネルギーから熱を得る少なくとも１つの加熱装置；
   ｃ．前記少なくとも1つの圧縮機から熱を引き出す少なくとも1つの加熱装置または量
   ｄ．それ自体のエネルギー源を使用する少なくとも1つの加熱装置；
   ｅ．前記タンクの中を通る複数の管を持っていて、前記管の中を加熱された流体が通ることにより、前記タンク内の空気の温度を高める少なくとも1つの熱変換器；及び
   ｆ．前記圧縮空気が解放されて、膨張する時に生ずる冷たい空気を、冷蔵の目的に使用する少なくとも1つの冷却装置。
8. 前記第３の風力タービンは、機械的力が発生するように設けられ、
   前記混成型ステーションで発生した機械的力を分割する分割機を備え、
   前記分割機は、直接使用のための電力を発生する第１のコンバーターと、少なくとも１つのタンクに貯蔵する圧縮空気エネルギーを発生する第２のコンバーターとの間の機械的力の量の調整と同時分配とをすることができる請求項６に記載の風の農園。
9. 風のエネルギーによる発電とそれを貯蔵するシステムであって、
   少なくとも２つの種類に分けられて予め決められた場所に配置された複数の風車ステーションを備え、
   予め決められた数の第１型の風車ステーションは、風力タービンと、直接使用のために風のエネルギーを電気エネルギーに変換するのに独占的に供するようになっている発電機とを持っており、
   予め決められた数の第２型の風車ステーションは、風により得られたエネルギーを少なくとも１以上の貯蔵タンクに貯蔵するのに適用する風力タービンを持っており、
   前記第２型の風車ステーションには、空気を前記貯蔵タンクの中に圧縮するための少なくとも１つの圧縮機が設けられ、前記タンクから圧縮空気を解放するための少なくとも１つの膨張機が設けられ、圧縮空気のエネルギーを電気エネルギーに変換する第２の発電機が設けられていることを特徴とするシステム。
10. 以下のグループから選ばれた少なくとも1つの特徴を備えている請求項９に記載のシステム。
    ａ．解放され膨張した前記圧縮空気を暖めるための少なくとも１つの加熱装置；
    ｂ．太陽エネルギーから熱を得る少なくとも１つの加熱装置；
    ｃ．前記少なくとも1つの圧縮機から熱を引き出す少なくとも1つの加熱装置または量
    ｄ．それ自体のエネルギー源を使用する少なくとも1つの加熱装置；
    ｅ．前記タンクの中を通る複数の管を持っていて、前記管の中を加熱された流体が通ることにより、前記タンク内の空気の温度を高める少なくとも1つの熱変換器；及び
    ｆ．前記システムに結合して作動し、前記圧縮空気が解放されて膨張する時に生ずる冷たい空気を冷蔵の目的に使用することを可能とする少なくとも1つの冷却装置。
11. 直接使用のエネルギーの提供と貯蔵用エネルギーの提供とを同時に切り替えることができる予め決められた数の混成型ステーションを更に備えており、
    前記混成型ステーションは、機械的力を発生する風力タービンと、前記混成型ステーションで発生した機械的力を分割する分割機とをそれぞれ備え、
    前記分割機は、直接使用のための電力を発生する第１のコンバーターと、少なくとも１つのタンクに貯蔵する圧縮空気エネルギーを発生する第２のコンバーターとの間の機械的力の量の調整と同時分配とをすることができる請求項９に記載のシステム。
12. 以下のグループから選ばれた少なくとも1つの特徴を備えている請求項９に記載のシステム。
    ａ．前記複数の風車ステーションが置かれる地域における風の履歴と、前記複数のステーションからのエネルギーが使用される地域の需要特性とに基づいた前記第１及び第２型の風車ステーションの予め決められた数。
    ｂ．直接使用の風車ステーションが６５％、エネルギー貯蔵の風車ステーションが３５％の割合に基づいた前記第１及び第２型の風車ステーションの予め決められた数。
    ｃ．前記第１及び第２型の風車ステーションの前記予め決められた数は、前記少なくとも１つの貯蔵タンクの大きさ、圧縮機の容量、膨張機の容量、設置される風車ステーションの総数、予備のエネルギ−供給源としての補助バーナーの利用、解放して膨張させる圧縮空気を暖めるための１以上の加熱装置の利用を含むその他の設計すべき事項を考慮する。
    ｄ．前記第１及び第２型の風車ステーションの前記予め決められた数は、所定の場所において、１年の予め決められた期間に得られる毎日の風及びエネルギー需要の履歴を考慮する。
    ｅ．前記第１及び第２型の風車ステーションの前記予め決められた数は、１年の最悪に不釣合な予め決められた複数の期間に基づいて見積られている。
    ｆ．前記１年の予め決められた複数の期間とは複数の季節である。
    ｇ．前記第２型の風車ステーションは、貯蔵用エネルギーの提供に独占的に供される。
13. 予め決められた場所にエネルギーを提供できる複数の風力タービンステーションを有する風の農園の運営方法であって、
    ａ．予め決められた時間間隔の間の前記風の農園の風の有効履歴を取得し、
    ｂ．前記予め決められた時間間隔の間の前記予め決められた場所のエネルギー需要履歴を決定し、
    ｃ．前記予め決められた時間間隔の間の前記有効履歴と前記エネルギー需要履歴とを比較し、１年における風の有効履歴がエネルギー需要履歴に最小に適合する期間または複数の期間を決定し、
    ｄ．設置及び／または使用される風力タービンの総数を、使用される各風力タービンの全断面積に基づいて決定し、このとき１年の前記最小に適合する期間または複数の期間の間における風の有効履歴及びエネルギー需要履歴並びに比較を考慮し、
    ｅ．直接使用のエネルギーの提供に供する風力タービンの総数と、貯蔵用エネルギーのエネルギーの提供に供する風力タービンの総数との間の割合を決定し、このとき１年の前記最小に適合する期間または複数の期間の間における風の有効履歴及びエネルギー需要履歴並びに比較を考慮し、
    ｆ．前記割合に基づいて、直接使用のエネルギーの提供に供される予め決められた数の風力タービンステーションと、貯蔵用エネルギーのエネルギーの提供に供される予め決められた数の風力タービンステーションとを備えることを特徴とする方法。
14. 直接使用のエネルギーの提供と貯蔵用エネルギーの提供とを切り替えることができる、予め決められた数の混成型風力タービンステーションを備える追加のステップを備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 以下のグループから選ばれた少なくとも1つのステップを備えている請求項１３に記載の方法。
    ａ．前記予め決められた時間間隔を２４時間の期間とする。
    ｂ．前記１年の期間または複数の期間を一年の複数の季節とする。
    ｃ．風力タービンの総数を、断面積＝X*P／（C*0.5*Rho*U³）の式によって決定する。ここに、Xは、風力履歴とエネルギー需要履歴とのカーブの比較を考慮した係数であり、Pは前記予め決められた時間間隔のピークのエネルギー需要であり、Cは選択された風力タービンの寸法に基づいており、“Rho”は0.076 lbs-mass/cu.ft.であり、Uは50 ft/秒である。
    ｄ．前記予め決められた時間間隔の間において前記風の有効履歴とエネルギー需要履歴との間に大きな不適合があるかどうか、及び／または、前記予め決められた時間間隔の間において太陽力のような他のエネルギー源の有効性を考慮することに基づいて開始の前記係数Xを決定する。
    ｅ．６５％の直接使用と３５％のエネルギー貯蔵とに最初に設定される前記割合と、前記風の有効履歴及びエネルギー需要履歴並びに比較に基づいて調整される前記係数Xとを、貯蔵に利用できるエネルギー量が使い果たされないように計算されたシステムを設計するために決定する。
16. 前記予め決められた時間間隔の間の前記風の有効履歴とエネルギー需要履歴とを比較し、１年における風の有効履歴がエネルギー需要履歴に最大に適合する期間または複数の期間の間を決定し、以下のグループから選ばれた少なくとも1つのステップを備えている請求項１３に記載の方法。
    ａ．最大に適合する期間または複数の期間の間に、連続的で間断ない体制で予め決められた場所にエネルギーを提供することが求められる直接使用とエネルギー貯蔵とに供される風力タービンステーションの総数を決定する。
    ｂ．最小に適合及び最大に適合する期間または複数の期間の間に必要とされる直接使用とエネルギー貯蔵の風力タービンステーションの総数の差を決定する。
    ｃ．前記直接使用のエネルギーの提供に供する風力タービンの総数と、貯蔵用エネルギーのエネルギーの提供に供する風力タービンの総数との間の第２の割合を決定し、１年の前記最大に適合する期間または複数の期間の間の前記風の有効履歴及びエネルギー需要履歴並びに比較を考慮する。