JP2015514893A - 空中で風力エネルギーを生産するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
グライダは、例えば胴体と主翼とを備え、主翼は翼を構成している、あるいは翼を備えている。このような構成において、縦軸は本質的には胴体に対して平行であり、横軸は主翼に対して平行であり、垂直軸は縦軸と横軸の両方に対して垂直である。グライダが、適切に画定された基本軸を有する他の飛行機の形状、例えば全翼機、であってもよいということは、当業者の理解するところであろう。
第1運転モードは、
― グライダを第1フライトパターンに沿って操作し、風にさらされているグライダの翼によって揚力を発生させるステップと、
― 揚力によってテザーを引っ張り、テザーを繰り出してリールを回転させるステップと、
― リールの回転を、特にリールに接続された回転電気機械によって、電力に変換するステップとを備え、
第2運転モードは、
― グライダを第2フライトパターンに沿って操作し、テザーの引張を減少させるステップと、
― 特にリールに接続された回転電気機械を用いて、リールを回転させることによって、テザーをリールに巻き取るステップとを備えることを特徴とする方法によって解決される。
本発明は、本発明の一般的な意図を制限することなく、例示的な実施例に基づいて、以下に説明される。実施例では、文章では詳細に説明されていない本発明に係わる開示内容の全ての詳細に関し、明確に図が参照されている。図は以下の形態で示されている。
図1は、本発明による風力から電力を生産するシステムの、例示的な実施例を示している。
グライダ10は、テザー44を介して地上ステーション40に接続されている。テザー44は、好ましくはグライダ10の重心30に近接して設けられた接続手段において、グライダ10に取付あるいは接続されている。こうすることで、テザー44への荷重の変化によって、飛行中のグライダ10のバランスが著しく損なわれることはない。
テザー44を回復させるため、すなわちテザー44をリール42に巻き取るために、回転電気機械46は、発電機というよりはむしろモータとして運転される。必要な電力は、電気貯蔵および/あるいは分配システムによって供給あるいは搬送される。
テザー44の引張を可能な限り小さくして、テザー44を巻き取るための消費電力を最小限にし、テザー44の引張を可能な限り速くして、無駄な時間、すなわちシステムが電力を生産しない時間を最小限にすることが好ましい。これらの目標は、テザー44の巻き取りを制御し、目標リール速度を保持することによって達成されることが好ましく、目標リール速度は、具体的にはグライダ10が地上ステーション40に近づく速度によって決定され、例えばグライダ10の対気速度に基づいていてもよい。
制御スキームは、フライト制御手段64と、地上ステーション制御手段66と、マスター制御手段62とにモジュラー設計を提供している。
10 グライダ
12 胴体
14 主翼
16 尾翼
18 対気速度センサ
20 補助翼
22 昇降舵
24 方向舵
30 重心
32 縦軸
34 横軸
36 垂直軸
40 地上ステーション
42 リール
44 テザー
46 回転電気機械
48 張力センサ
50 風
52 高揚力フライトパターン
54 低揚力フライトパターン
62 マスター制御手段
64 フライト制御手段
66 地上ステーション制御手段
68 遠隔制御装置
Claims (13)
- グライダ(10)を備え、風(50)から電力を生産するシステムであって、
前記グライダ(10)は、翼(14)と、前記グライダ(10)が空中にある時にピッチング、ローリングおよびヨーイングをさせる機載された操縦手段(20,22,24)と、該操縦手段(20,22,24)を操作するフライト制御手段(64)と、テザー(44)の接続手段とを備え、
該システムは更に地上ステーション(40)を備え、該地上ステーション(40)は前記テザー(44)のためのリール(42)と、該リール(42)に接続された回転電気機械(46)と、前記リール(42)および前記回転電気機械(46)を操作する地上ステーション制御手段(66)とを備え、
該システムは更に、該システムを少なくとも2つの運転モードで交互に運転するマスター制御手段(62)を備え、
該システムの第1運転モードは、空中にある前記グライダ(10)の前記翼(14)が風(50)にさらされると発生する揚力を用いて前記テザー(44)を繰り出し、それによって生じる前記リール(42)の回転から、前記回転電気機械(46)を用いて電力を生産するべく備えられ、
該システムの第2運転モードは、前記回転電気機械(46)を用いてリール(42)を回転させることによって、前記テザー(44)を前記リール(42)に巻き取り、システムの回復を行うべく備えられていることを特徴とするシステム。 - 前記フライト制御手段(64)は、自動フライト運転のための第1フライト制御モードと、手動操作のための、特に前記フライト制御手段(64)に有線あるいは無線接続された遠隔制御装置(68)を介した操作のための、第2フライト制御モードとを提供していることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記システム、特に前記グライダ(10)は更に、前記グライダ(10)の対気速度を測定する対気速度センサ(18)を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のシステム。
- 前記グライダ(10)は、前記フライト制御手段(64)および前記マスター制御手段(62)の両方を組み合わせた制御装置を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システム、特に前記地上ステーション(40)は更に、前記テザー(44)の張力を測定する張力センサ(48)を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記地上ステーション制御手段(66)は、特に前記テザー(44)が繰り出されている時に、前記テザー(44)の所定の目標張力を保持するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記地上ステーション制御手段(66)は、特に前記テザー(44)が巻き取られている時に、所定の目標リール速度を保持するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記テザー(44)は、前記グライダ(10)と前記地上ステーション(40)との間に、送電線および/あるいはデータ伝送路を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のシステム。
- 風(50)から電力を生産するシステムの運転方法であって、
前記システムは、テザー(44)に接続されたグライダ(10)と、前記テザー(44)のためのリール(42)を有する地上ステーション(40)とを備え、
前記システムは、電力を生産するための第1運転モード、およびシステムの回復を行うための第2運転モードで交互に運転され、
前記第1運転モードは、
― 前記グライダ(10)を第1フライトパターン(52)に沿って操作し、前記風(50)にさらされている前記グライダ(10)の翼(14)によって揚力を発生させるステップと、
― 前記揚力によって前記テザー(44)を引っ張り、前記テザー(44)を繰り出して前記リール(42)を回転させるステップと、
― 前記リール(42)の回転を、特に前記リール(42)に接続された回転電気機械(46)によって、電力に変換するステップとを備え、
前記第2運転モードは、
― 前記グライダ(10)を第2フライトパターン(54)に沿って操作し、前記テザー(44)の引張を減少させるステップと、
― 特に前記リール(42)に接続された前記回転電気機械(46)を用いて、前記リールを回転させることによって、前記テザー(44)を前記リール(42)に巻き取るステップとを備えることを特徴とする方法。 - 前記テザー(44)の繰出は、特に前記グライダ(10)の対気速度の関数として予め定められた、前記テザー(44)の目標張力を保持するよう制御されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記テザー(44)の巻き取りは、特に前記グライダ(10)の対気速度の関数として予め定められた、目標リール速度を保持するよう制御されることを特徴とする請求項9あるは10に記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステムのグライダ(10)であって、
風(50)にさらされると揚力が発生する翼(14)と、該グライダ(10)が空中にある時に、該グライダ(10)をピッチング、ローリングおよびヨーイングさせる機載された操縦手段(20,22,24)と、該操縦手段(20,22,24)を操作するフライト制御手段(64)と、テザー(44)の接続手段とを備え、
前記グライダ(10)は、該システムを少なくとも2つの運転モードで交互に運転する、前記フライト制御手段(64)とマスター制御手段(62)とを組み合わせた機載された制御装置を備えることを特徴とするグライダ。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステムによって、および/あるいは請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法を実行することによって、風(50)から電力を生産するグライダ(10)の使用であって、
前記グライダ(10)は、風(50)にさらされると揚力が発生する翼(14)と、前記グライダ(10)が空中にある時に、前記グライダ(10)をピッチング、ローリングおよびヨーイングさせる機載された操縦手段(20,22,24)と、前記操縦手段(20,22,24)を操作するフライト制御手段(64)と、テザー(44)の接続手段とを備え、
前記グライダ(10)は、特に請求項12に記載のグライダ(10)であることを特徴とするグライダ(10)の使用。
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