JP2016513776A - 水中に設置されるエネルギー蓄積システム - Google Patents

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Abstract

エネルギー蓄積・解放システム(200)が提供される。システム(200)は水中に展開され、プラットフォーム(220)を備える。システムは、また、水底に貯蔵される少なくとも1つの重量物と、第1の上昇位置および第2の上昇位置の間で少なくとも1つの重量物を移動可能なホイストシステムと、を備える。システムの遠隔操作付加装置はホイストシステムに結合され、水底の少なくとも1つの重量物を位置決めして、少なくとも1つの重量物に結合されるよう構成される。ホイストシステムは、少なくとも1つの重量物が遠隔操作付加装置に結合されたときに、少なくとも1つの重量物を、第1の上昇位置から第2の上昇位置へ選択的に引き上げる。システムは第1の上昇位置および第2の上昇位置の間で前記少なくとも1つの重量物を移動させる際に、エネルギーを蓄積および解放する。【選択図】図2

Description

関連出願の相互参照
本発明は2013年3月14日に出願された米国仮特許出願番号61/782,153の優先権を主張しており、その全体が参照として本願に組み込まれている。
本発明は全体としてエネルギー蓄積システムに関し、特に水中に設置されるエネルギー蓄積システムに関する。
発電所規模のエネルギー蓄積システムは、エネルギー生成の幾つかの相互に関連したゴールを実現することを必要とする。現在、これらのゴールはエネルギー生成システムの効率性の増加、消費者の需要変化への適応、および代替再生可能なエネルギー源の配備への支持を含む。多くのエネルギー蓄積システムおよび方法が存在する。これらの既存のシステムおよび技術は一連の制約に遭遇し、そのために、発電所規模での設置要求に完全には適応できない。
エネルギー生成システムの効率性は、電気エネルギーは生成されると直ちに使用しなければならないという事実に直面している。そうでないと電気エネルギーは消失する。電気エネルギーの需要は日々の時間帯により変化し、夜間等のオフ・ピーク時間帯にはエネルギーは余剰となり、昼間のピーク時間帯には要求エネルギー需要に対し不足する。オフ・ピーク時間帯の余剰エネルギーを蓄積可能とし、蓄積されたエネルギーをピーク時間帯に送電することで、エネルギー蓄積システムはエネルギー生成システムおよび送電するエネルギーの効率性および価値が増加する。
消費者は使用したい時に電気エネルギーがそこに存在することを期待している。この期待に応えるため、電力会社は蓄積エネルギーの形態で利用可能な十分な予備容量を確保する必要がある。このエネルギーは電力送電システムの安定性を確保するために、数秒または数分で使用可能とする必要がある。
風力発電、太陽光発電等の再生可能エネルギー源は化石燃料への依存を減少させ、グローバル環境変化の原因である二酸化炭素の生成を減少させる。しかしながら、風力発電、太陽光発電等の再生可能エネルギー源は、その間欠的な特性のために、定常的な送電を可能とするエネルギー蓄積方法を必要とする。風力発電の場合には、風力の増加・減少によって出力が大きく変動する。同様な問題は太陽光エネルギーシステムにおいても発生し、昼間時間帯にのみ動作するだけでなく、雲の通過が太陽光エネルギーシステムの出力を減少、あるいは消失させる。風力発電、太陽光発電等の間欠的なエネルギー源と連結して動作するエネルギー蓄積システムは、送電線網および消費者に対して、間欠的エネルギーの遅延した定常供給を提供する。
効率性を増加し、消費者需要に適応し、風力発電、太陽光発電等の代替再生可能エネルギーの展開を可能とする、多数の種類の発電所規模のエネルギー蓄積方法が存在する。これらの蓄積システムは、バッテリー、キャパシタ電気蓄積等の化学的蓄積、フライホイール等の運動エネルギー蓄積、揚水式の重力位置エネルギー蓄積を含む。化石燃料でさえ(非再生可能だが)、数100万年に亘る植物への太陽光エネルギーの自然の圧力によるエネルギー蓄積である。
エネルギー蓄積の既存の方法は、コスト、技術、環境問題等の1つ以上の制約を有する
。これらの制約のために、エネルギー蓄積システムは効率性増加の要請と、風力発電、太陽光発電等の代替再生可能エネルギーの設置とに完全に適応できない。
エネルギー蓄積システムの既存の方法の一群の制約は、大規模エネルギー蓄積システムの設置要求とコストに関する。エネルギー蓄積方法の投資コストは非常に高く、方法から得られる利益を上回る。加えて、方法の設置場所の要求は、現在の環境あるいは場所において商用的な価値、あるいは可能性において、あまりに制約的である。例えば、ある場所はポンプ揚水式エネルギー蓄積用の大規模貯水槽を建造するには、環境保護のための地域規制によって適切ではない。人口増加のために、大がかりな発電所規模を可能とする設置場所を探すことがますます困難となっている。さらに、蓄積方法は典型的な発電所規模の要求に適合する規模拡張性を持たない可能性がある。例えば、化学的バッテリーで1キロワットを蓄積するための空間は膨大である。
エネルギー蓄積方法の基本的な技術に基づく他の制約が提起される。1つの共通的制約は、充電/放電サイクルの回数が発電所規模への適用を可能としなくなる可能性がある。例えば化学的バッテリーの場合には、周期的に莫大な費用で取り換えが必要となる。加えて、可動部品の摩擦によってフライホイールは徐々にエネルギーを浪費するように、蓄積エネルギーは時間経過とともに劣化する。
加えて、現在可能なエネルギー蓄積システムに対する環境意識が高揚している。例えば、ポンプ式揚水システムは低位置貯水池から高位置貯水池に水をポンプ揚水することで動作する。これらの大規模貯水池は、典型的には、既に存在する生態系を排除した場所に建設される。他の例としては、限定的なライフサイクルを有する化学的バッテリーは、寿命とともに環境廃棄されるという問題を発生する。
エネルギー蓄積システムの必要性を既存システムの制約に沿って考慮すると、エネルギー生成の効率性を増加し、風力発電、太陽光発電のような代替再生可能エネルギーの展開を可能とし、コスト、規模拡張性、および環境インパクトに関連する制約の無いエネルギー蓄積システムが必要である。
先行技術の欠点が克服され、エネルギー蓄積・解放システムを、ある態様で設置することによって付加的な利点が提供される。システムは水中に設置され、プラットフォームを含む。システムは少なくとも1つの水底に貯蔵された(例えば、置かれた)重量物、および少なくとも1つの重量物を第1の上昇位置と第2の上昇位置の間で移動可能であるホイストシステムを含む。システムの遠隔操作付加装置はホイストシステムに結合され、水底の少なくとも1つの重量物に結合されて配置される。ホイストシステムは、遠隔操作付加装置に結合された時に、第1の上昇位置から第2の上昇位置へと、少なくとも1つの重量物を選択的に引き上げる、あるいは引き下げる。システムは少なくとも1つの重量物が第1の上昇位置と第2の上昇位置の間を移動する際にエネルギーを蓄積および解放する。
本発明の技術によって、追加の特徴および利点が実現される。本発明の他の実施形態は以下に詳細に記載し、本発明の特許請求の範囲で考慮される。
本発明の1つ以上の形態が、明細書の結論として、例えば特許請求の範囲として特に指摘し厳格に規定される。本発明の、前述あるいは他の特徴、利点は、図面を参照して説明する以下の詳細な説明から明らかである。
本発明の1つ以上の態様に基づくネルギー蓄積・供給システムのブロック図である。
本発明の1つ以上の態様に基づく水中に設置されるエネルギー蓄積・解放システムを示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、システムのプラットフォームの実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づくシステムのプラットフォームの他の実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、ホイストシステムの実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様の、ウィンチを含んでも良い、ホイストシステムの実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、遠隔操作付加装置の1つの実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、水底の複数の重量物によって形成されるパターンを示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、重量物を貯蔵し準備する構成を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、重量物の1つの実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、重量物上位管理部の上面図を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、図11の重量物上位管理部と共に使用する重量物の実施形態を示す。
本発明の1つ以上の態様に基づく、重量物上位管理部を有するプラットフォームの実施形態を示す。
図面を参照して、本発明の態様、特徴、利点、および詳細の非限定的例示を以下に説明する。既知の材料、加工ツール、処理技術の説明、等は本発明の詳細を不必要に曖昧にしないよう省略する。しかしながら、本発明の詳細な説明および個別の例示は、本発明の実施形態を示す際に、非限定的な例示として与えられることを理解すべきである。当業者であれば明らかな本発明の概念を特徴付ける範囲内において、本開示に対する様々な代替、修正、追加、そして/または、調整が可能である。
エネルギーの収集、蓄積、生成用システムを開示する。1つの実施形態では、システムは受信したエネルギーを位置エネルギーに変換し、その位置エネルギーを蓄積し、後でその位置エネルギーを電気エネルギーに変換する機械的プラットフォームを提供する。1つの実施形態では、システムは、例えば、海、湖、あるいは他の水中に、浮動、潜水、半潜水するプラットフォームを含む。ここで使用する用語「プラットフォーム」は、潜水可能浮動物または半潜水可能な船体、荷船、船舶、他の構造物、それらの複合物、等の全ての構造物を意味する。1つの実施形態では、プラットフォームは引張部材またはケーブルから懸架される1つ以上の重量物を支持するよう構成されている。重量物は1つ以上のホイ
ストシステム(例えば、ウィッチまたは滑車装置)によって重力に逆らって引き上げられ、第1の上昇位置から第2の上昇位置へ重力によって引き下げられる。1つの個別の例では、ホイストシステムはウィンチ、巻き上げドラム、モータおよび発電機を含んでも良い。他の実施形態では、ホイストシステムは全ての一般的な昇降システムであっても良い。発電機は引張部材を経由しての重量物の第1から第2の上昇位置への移動によって電気を生成する引張部材に結合される。1つの例では、水中内の個別の環境条件に依存して、引張部材に加えてヒーブ緩衝装置を使用しても良い。蓄積されたエネルギーは重量物が引き下げられた際に、解放される。重量物の引き下げは、電気エネルギーを生成するようにモータ/発電機を駆動する。1つの実施形態では、これはウィンチのドラムを回転させることで実現される。電気エネルギーは、次に、例えば送電線網へ送電されるように条件付けられていても良い。
1つの実施形態では、1つ以上の重量物がプラットフォームの近傍に貯蔵される、または引張部材に何らの付属物無しに水底に置かれる。単独の引張部材またはケーブルが、例えば水底に貯蔵された多数の重量物用に使用することが可能である。引張部材はスプーリング・ドラムまたは滑車に巻かれ、例えば、水底へ重量物を引き下げる、プラットフォームへ他の重量物を引き上げる等のような、複数の操作が可能なように構成されている。
他の実施形態では、システムは、例えば、無線位置システムを介しての重量物の動的管理を含む。無線位置システムは、例えば水底に貯蔵された重量物の位置および識別の信号送受が可能である。1つの態様では、システムは引張部材の端部に取り付けられた、1つ以上の遠隔操作付属装置(「ROAD」)を使用する。1つの実施形態では、ROADは三方向に移動可能であり、三軸の回りを回転可能であり、水底に貯蔵された1つの重量物を探し出し回収可能である。少数のROAD、例えば、ホイストシステムあたり、1つ以下のROADを、重量物を回収あるいは位置決めの目的に用いても良い。他の実施形態では、ROADは、例えば水底より上位の上昇位置に重量物を配置する、重量物上位管理部用に用いても良い。
以下に図面を参照して説明する。理解の容易のため寸法は図示せず、各図面を通して同一構成物または類似の構成物には同じ参照番号を付与する。さらに、下2桁が同じ数字である異なる参照番号は同一または類似の構成物である。
図1は、本発明の1つ以上の態様での、エネルギー蓄積・解放システム100のブロック図である。図示した実施形態では、システム100は、第1の上昇位置と第2の上昇位置との間で、少なくとも1つの重量物103を移動可能であるホイストシステム101を含む。1つの例では、第1の上昇位置および第2の上昇位置は1000メートルから5000メートル離れている。
実施形態に図示されているように、遠隔操作付加装置(「ROAD」)102はホイストシステム101に結合され、水底の少なくとも1つの重量物103の位置に位置決めされ、結合されるよう構成されている。ROAD102は、また、少なくとも1つの重量物103を識別するよう構成されていても良い。ホイストシステム101は、ROAD102へ装着された少なくとも1つの重量物103を、第1の上昇位置から第2の上昇位置へ選択的に引き上げる、あるいは引き下げる。システム100は少なくとも1つの重量物103が第1の上昇位置および第2の上昇位置の間で移動する際に、エネルギーを蓄積および解放する。
1つの実施形態では、システム100はホイストシステム101に操作的に結合されるモータ/発電機110を含む。そのような実施形態では、モータ/発電機110(例えば、モータ/発電機110のモータ構成要素)は、少なくとも1つの重量物103を低位の
第1の上昇位置から、高位の第2の上昇位置へ移動させるエネルギー(例えば、電気エネルギー)を使用する。そして、電気エネルギーは少なくとも1つの重量物103の重力位置エネルギーの形態で蓄積される。
同様に、システム100は少なくとも1つの重量物103が、(例えば、モータ/発電機110の発電機構成要素を用いて)、高位の第2の上昇位置から、低位の第1の上昇位置へ移動するときに、エネルギー(例えば、電気エネルギー)を発生する。システム100はモータ/発電機110を介して送電線網106へエネルギーを送電しても良い。
操作中に、システム100は送電線網内に余剰エネルギーが存在する、オフ・ピークエネルギー消費時間帯にエネルギーを蓄積するよう使用されても良い。続いて、ピークエネルギー消費時間帯では、システム100は送電線網にエネルギーを送電しても良い。そのような操作は送電線網あるいはシステムを通して、電力の最適消費を可能とする。
図2は、本発明の1つ以上の態様での、水中に設置されたエネルギー蓄積・解放システム200を図示する。図示された実施形態では、システム200はプラットフォーム220を含む。1つの実施形態では、プラットフォーム220は水上で移動可能である。プラットフォーム220の移動は、プラットフォーム220の低部位230内に配置されている推進システムを介して実現されても良い。システム200は重量物203を位置決めして結合されるように構成されている。多数の重量物203が異なる場所に配置され、水底において適切な座標によって識別されても良い。1つの例では、推進システムは舵あるいは操舵力を含んでも良い。他の例では、推進システムはプラットフォーム上、あるいはプラットフォームより上位位置に位置しても良い。
1つの実施形態では、システム200は沖設置変電所205、および水中から離れた、送電線網207に近接した沿岸に配置された沿岸設置変電所206を含む。沖設置変電所205および沿岸設置変電所206はエネルギー蓄積・解放システム200を具備し、例えば、直流または交流高電圧線等の適切なエネルギー送電技術を使用しても良い。
図3は、本発明の1つ以上の態様における、エネルギー蓄積・解放システムのプラットフォーム320の1つの実施形態を示す。プラットフォーム320は、1つ以上のホイストシステムを含んでも良い。図示された実施形態では、10個のホイストシステムが図示されている。1つの個別の実施例としてのみ図示されたように、ホイストシステムのそれぞれは、引張部材304およびウィンチシステム305を含む。
1つの実施形態では、引張部材304は、第1の端部および第2の端部を有し、そこに結合された少なくとも1つの重量物303を支持することが可能であり、第1の上昇位置(例えば、水底)および第2の上昇位置(例えば、プラットフォーム)の間で移動するための長さを有する。この図示された非限定的な実施形態では、ウィンチシステム305はプラットフォーム320上に設置されている。プラットフォーム320は、例えば、船舶または他の浮遊構造体であっても良い。ウィンチシステム305は引張部材304の第1の端部へ操作的に装着され、引張部材304の長さは制御によって調整可能に構成されている。例えば、ウィンチシステム305は、水底から重量物303を取り出し、重量物303を貯蔵するよう、引張部材304と結合して使用されても良い。図示されているように、システム300は巻きドラム無しのウィンチシステムに対応し、引張部材の両端部は交互に重量物を運搬可能である。
図3に図示された実施形態において、プラットフォーム320は複数の重量物303を貯蔵・準備するよう構成されている重量物上位管理システムを含む。重量物を貯蔵・準備するために、重量物上位管理システムは重量物を操縦し、そして/または、移動させる。
例えば、重量物303はレール・システム上に貯蔵されても良い。ピークエネルギー消費時間帯ではエネルギーは送電線網に送電され、重量物303は多数のホイストの全てに配置され、制御状態で水底へ引き下げられる。このことによって、ホイストシステムに連動して設置されている1つ以上のモータ/発電機を使用して、重量物の重力位置エネルギーが電気エネルギーに変換されることになる。重量物上位管理システムは複数の重力物303をホイストシステムに取り付ける、あるいはホイストシステムから離すように構成されている。特に、重量物をプラットフォーム320から重量物のそれぞれを連続的に水底に引き下げるように構成されている。1つの構成では、重量物はぶどうのふさ状パターン308に配置される。
1つの例では、システムによって送電線網に送電されるエネルギーが実質的に平坦となるよう、多数のホイストは重なりあって動作する。他の例では、沖設置変電所は生成されたエネルギーを調整するために、例えば、送電線網への途中にある沿岸変電所に送電する前に、電圧または電流特性を修正しても良い。
図4は、本発明の1つ以上の態様に基づく、エネルギー蓄積・解放システムのプラットフォームの他の実施形態を示す。これらの実施形態は例示的に示すものであり、これらの1つ以上の実施形態は本発明のシステムのプラットフォームを提供するために結合されても良い。多様な実施形態の態様を設置条件に依存して適用可能であり、移動プラットフォームの場合には波浪に基づく動作および引張りを最小化するよう使用しても良い。これらのプラットフォームの全ては、プラットフォームが完全に移動可能、または、例えば、制限領域内で円形、曲線、または線形に移動可能となるように、推進システムを含んで設計しても良い。他の実施例では、プラットフォームの移動は必要な限り正確に、または、固定位置に動的に維持されても良い。
1つの実施形態では、単一点固定式の貯水槽形状(「SPAR」形状)プラットフォーム400を使用しても良い。SPAR形状プラットフォーム400はデッキ部分を支持する大きな円筒形状部分を含む。円筒は水の密度より高密度材料を用いて底部に重みが置かれ、結果として、SPAR形状プラットフォーム400の重心は構造体の低位箇所に位置する。好ましくは、SPAR形状プラットフォームは潮流に関連する移動を最小化する。プラットフォームの他の実施例では、プラットフォームは固定式システム、または貯水槽である必要はない。
他の実施形態では、半潜水型プラットフォーム401が使用されても良い。半潜水型プラットフォーム401はその浮力を水面下に位置する平底部分から得る。そのことによって、水面での波動を避け良い安定性を提供する。
さらなる実施形態では、非常に大規模可変バラスト型の多目的メガプラットフォーム402が設置されても良い。メガプラットフォーム402は本発明のシステムの大規模実施形態を支持するよう使用しても良い。1つの実施例では、メガプラットフォーム402は様々な水深に柔軟に設置可能となり、エネルギー蓄積・解放システムを有する他の機能または設備と共同設置することが可能となる。
他の実施形態では、浮体式海洋石油・ガス生産貯蔵積出設備(「FPSO形状」」スタイルのプラットフォームが使用されても良い。FPSO形状プラットフォーム403はスピードおよび/または設置の容易性が課題である場所での確実な適用において好ましい。1つの実施形態では、FPSO形状プラットフォーム403は油輸送タンカーまたは他の船舶の改装船舶から建造されても良いし、それを目的に建造されても良い。
図5は本発明の1つ以上の態様でのホイストシステムの実施形態を示す。
図示されているように、2個のウィンチ501,502を含む、2重ウィンチ実施形態は単独のモータ/発電機と協働動作する。このような構成では、引張部材の1つの端部はウィンチ軸に結合され、引張部材は、引張部材が巻き上げ動作である時に、ウィンチの回りに巻き上げられる。そのような構成では、2個のウィンチは連続動作のために、クラッチ503と共に動作しても良い。例えば、エネルギー解放では、ウィンチ501は、制御されてより低い位置に引き下げられ、モータ/発電機が電気エネルギーを生成するよう、第1の重量物に装着されても良い。第1の重量物が水底に達するとすぐに、第2の重量物がウィンチ502を使用して降下し始める。そのような方法で、エネルギーの連続フローがモータ/発電機によって、送電線網へ送電される。図示された実施形態では、ウィンチ501、502は線形動作である。他の実施形態では、ウィンチ501、502を有する2重ウィンチシステムは互いに並行動作するように構成されても良い。
他の実施形態では、引張部材の各端部は、連続動作するように、ROADに装着するよう構成すべきである。さらに、ウィンチおよびモータ/発電機の異なる回転比が可能となるようギアボックス505が含まれるべきである。例えば、そのような構成は、沖設置変電所へ適切に条件付けられた電力を供給するために、発電機の高速回転を可能とする。他の実施形態では、ウィンチは受動的または能動的なヒーブ補償システムを含むべきである。さらなる例では、ヒーブ補償システムはROADによって行なわれる、または装備されても良い。
図6は本發明の1つ以上の態様におけるウィンチの実施形態を示す。1つの実施形態に図示されているように、単独ウィンチ・ソリューションは単独ドラム600を含んでも良い。ドラム600は楕円形状断面であっても良い。引張部材603、604はドラム600から延びる。他の実施形態では、単独ウィンチ・ソリューションは2つ以上のドラム606、607を含んでも良い。2つ以上のドラムはウィンチシステムおよび引張部材609、610の信頼性と堅固性を増加させる点で好ましい。個別の実施形態では遠隔操作付加装置(図6参照)は引張部材の各端部に設置されても良い。例えば、2つのROADが引張部材603、604のそれぞれの上に1つずつドラム600に連結されて設置される。他の実施形態ではシステムは巻き取りドラム無しで、すなわち、重量物の引き上げ、引き下げが可能な引張部材の各端部を有して、フックシステムおよび/またはカウンタ重量物として動作可能なROADを有して、動作可能である。さらなる例では、ウィンチ無しシステムが使用されても良い。
図7は、本発明の1つ以上の態様における遠隔操作付加装置700の1つの実施形態を示す。図示した実施形態では、ROAD700は水底の複数の重量物を位置決めし、重量物と結合し、引き上げるよう、プラットフォームに対して移動するよう構成される。水底から引き上げるあるいは水底へ引き下げるために、ROAD700はカプラー701を用いて、1つ以上のホイストシステムに結合される。
1つの実施形態では、ROAD700は自動エネルギー源、および水中内で移動可能な推進システムを含む。ROAD700は三方向に移動する1つ以上のスラスタ706を含む。例えば、ROAD700はX方向、Y方向、および回転方向に動作するスラスタ706の使用によって移動できる。システムのプラットフォームが移動する1つの例では、ROAD700は水底に貯蔵された複数の重量物を位置決めし、結合するためにプラットフォームに対して相対的に移動する。
1つの実施形態では、ROAD700は重量物検出装置704を含む。重量物検出装置704は、水底の少なくとも1つの重量物を検出可能である。1つの例ではソナー・システムを含んでも良い。他の例では重量物検出装置704は、重量物を検出する光学的、無
線、レーザ、または他の技術を用いる、全ての他の検出装置を使用しても良い。例えば、ROAD700は無線位置システム703を用いて少なくとも1つの重量物を位置決めしても良い。そのような場合には、無線位置システム703は少なくとも1つの重量物に装備された受信機と通信するROAD700と連携する送信機を含み、システムは水底の位置ビーコンを含む。他の例では、ROAD700は、命令を受信、またはデータを送信するプラットフォームの監視制御およびデータ獲得システムと通信しても良い。あるいは、ROAD700は自動操作用にプログラムされても良い。
さらなる実施形態では、ROAD700は少なくとも1つの重量物上に配置された受動フックと相互接続するよう設計されている能動フックシステム709を含む。ROAD700が重量物と接続する際に、ROAD700は重量物の空気取入れ、解放バルブを活性化する活性機708を使用しても良い。
図示した実施形態では、ROAD700は調整可能バラスト710を含む。調整可能バラスト710を使用することで、ROAD700の重量物はホイストシステムの最適動作に適合する。
図8は本発明の1つ以上の実施形態における水底での複数の重量物によって形成されるパターンを示す。図示した例では、四角形で示すプラットフォームは、図3を参照して説明したプラットフォームと同様に、1から10の番号を付与した10個のホイストシステムを有しても良い。図示した実施形態では、5個のホイストシステムのそれぞれは、プラットフォームの相対する端部に配置される。他の実施形態では、あらゆる数のホイストシステムがプラットフォーム上においてあらゆる構成で配置される。
1つの例では、プラットフォーム803は左から右方向へ水面上を移動し、システムは、複数の重量物をプラットフォーム803から水底へと引き下げるよう構成されている。図示した例では、システムは、水底にパターンを形成するよう連続的に奇数番号の重量物を引き下げ、次に偶数番号の重量物を引き下げる。プラットフォーム803の移動は水底に複数の重量物のパターンを形成する。他の例ではシステムは逆に移動し、それ以前に引き下げられていた重量物をパターンに基づいて位置決めし、重量物を引き上げるよう動作しても良い。
他の例ではシステムは他のパターンで水底に配置されている複数の重量物の位置に移動し、水底から複数の重量物をプラットフォーム804に引き上げ、プラットフォーム804上に複数の重量物を第2のパターンで貯蔵するよう構成されている。そのような場合には、ROADはプラットフォーム804に対して移動し、水底の複数の重量物の位置に移動・結合し、重量物を引き上げるように構成されている。1つの実施形態では、重量物は水面上で自由に浮遊して貯蔵される。他の実施形態では重量物は、水面上に位置するよう、または水面より僅かに下の位置、例えば、波浪あるいは天候の影響を受けない位置で動作するよう設計されている第2の軽重量船舶上に貯蔵される。
図9は本発明の1つ以上の態様による重量物を貯蔵・準備する構成(例えば、パターン)を示す。これらのパターンは固定されたプラットフォームを含むエネルギー蓄積・解放システムの構成のために選択される。そのような場合、ROADは重量物をその最終位置に移動するよう使用される。
図9は、内部に重量物を保持する機械的な構造体を用いる異なる容器棚構成を示す。構造901は隣接容器パターン内に重量物を貯蔵することができる。構造902は並行した列内に重量物を貯蔵できる。構造903は単一列内に重量物を貯蔵できる。他の構成は構造体を用いなくても良く、安定板910を有する、または適切な形状を有し機械的構造体
を必要としなで重量物を貯蔵可能とする重量物分散輪郭を有する重量物907を使用しても良い。
図10は、本発明の1つ以上の態様における重量物1000の1つの実施形態を示す。図示した実施形態では、重量物1000は実質的に浮揚性であるように、空気バラストを収容・制御する形状である。そのような実施形態では、バルブ1001は重量物1000内に、特にチャンバー1004内に、空気を満たし、バルブ1002から水を注入あるいは排出する。1つの例では、重量物1000は同期した操作を行う多数のチャンバーを含んでも良い。バルブはプラットフォームの装置から操作される、またはROADから操作されても良い。図示したように、重量物1000は水中での移動に対する抵抗力が最小となる形状である。他の例では、重量物1000を水底で直立姿勢に保つ形状、および/または、構造をしていても良い。1つの実施形態では、重量物1000は、その重心を低くし、水底において重量物1000が直立するよう、その低位端部に配置される高密度物質の部位1005を含む。システムコストを最小化するために、重量物1000は低コストであるが、コンクリートまたは他の可能な充填剤のように、長期間使用可能材料で製造されるべきである。個別の例では、重量物1000は200から1000トンであり、0.5から3m/sの速度で引き上げあるいは引き下げられても良い。
エネルギー蓄積・解放システム内で操作するために、1つの実施形態では、重量物1000はSONARシステム1007と、ROADが重量物1000を識別し、位置決めし、重量物1000に結合されるようにする受動フックシステム1003と、を含む。他の例では、重量物1000は受動ブレーキシステムを含む。識別を可能とするよう、重量物1000はユニークなIDタグを含んでも良い。
図11は本発明の1つ以上の実施形態における重量物上位管理部の上面図を示す。重量物上位管理部への2つの異なるアプローチが使用されても良い。第1のアプローチでは重量物は単に部分的に浮揚性であり、その場合、プラットフォーム、その拡張部、装着構造体は重量物を上位位置に貯蔵するよう使用されても良い。第2のアプローチでは、重量物は完全に浮揚性であり、その場合、重量物は水面上に浮揚可能であっても良い。
図11に図示した実施形態では、プラットフォーム1100は水中の潮流の逆方向に移動しても良い。重量物上位管理システムは各重量物およびプラットフォーム1100の間の受動リンク1101で構成されても良く、エネルギーがシステムによって蓄積されるときに、重量物が水底から引き上げられるため、重量物1110はプラットフォーム1100に曳航されるよう構成されていても良い。例えば、1つ構成では、重量物は完全にプラットフォームに装着されず、漂流する。続いて、重量物は、例えば、ROAD、または、ROAD同様の装置を用いて、識別され、位置決めされ、集められても良い。
システムのエネルギー解放操作の間、低稼働ホイスト1103は、プラットフォーム1100と、エネルギー解放のために重量物を水底に引き下げるように設計されたホイストシステムと、に浮揚性重量物を集めるように使用されても良い。
図12は図11を参照して説明した重量物上位管理技術と共に使用される重量物の他の実施形態を示す。図示したように、重量物1200はプラットフォーム上に直立姿勢で貯蔵するための追跡システムへ重量物1200を接続する能動システム1205を含む。1つの例では、サービス・ボートが重量物1200を(断面を図示した)レール・システム1206へ接続、およびレール・システム1206から切り離すように使用されても良い。他の例では、多様なキャビンを管理するスキー・リフトで使用されているような、全ての多様な典型的機械的機構が重量物1200を管理するために使用されても良い。
図13は本発明の1つ以上の態様における重量物上位管理部を有するプラットフォーム1300の実施形態を示す。図13に図示された実施形態では、引張部材1301が、水底からプラットフォーム1300へ複数の重量物1302を引き上げる、および引き下げるために使用される。図示したようにレール・システム1304が複数の重量物1302を直立姿勢で貯蔵するよう使用されても良い。
本明細書で使用される用語は、個別の実施形態のみを説明する目的で使用され、発明の範囲を限定することを意図していない。本明細書で使用されている単数形の“a”、“an”および“the”は、記載内容が明らかに単数を指すのではない限り、複数形も同様に含むものとする。さらに、用語“comprise”(“comprises”、“comprising”等の全
ての変化形)、“have”(“has”、“having”等の全ての変化形)、“include”(“includes”、“including”等の全ての変化形)、“contain”(“contains”、“containing”等の全ての変化形)は相互に変更可能な動詞であると理解すべきである。結果として、1つ以上のステップ、または要素を“comprises”、“has”、“includes”または“contains”する方法または装置はこれらの1つ以上のステップまたは要素を保有する、しかし、これらの1つ以上のステップまたは要素のみを保有することに限定されない。同様に、1つ以上の特徴を“comprises”、“has”、“includes”または“contains”する方法のステップ、または装置の要素は、これらの1つ以上の特徴を保有する、しかし、これらの1つ以上の特徴のみを保有することに限定されない。さらに、ある方法で構成された装置または構造体は少なくともその方法で構成されている、しかし、そこに記載されていない方法で構成されても良い。
以下の請求項における機能要素を付加した、対応する構造体、材料、動作、および全ての同等な手段、またはステップは、もしあるなら、特に他の規定された要素と組み合わせた機能を実行する全ての構造体、材料、または動作を含むことを意図している。本発明の記載は、図および記載の目的のために提供されている、しかし、開示された形式の発明に限定することを意図していない。本発明の特許請求の範囲および意図から乖離しない多くの修正および変形、本発明の1つ以上の実施形態および個別の適用の原則を最良に説明するために実施形態が選択され記載されている。そして、本発明の1つ以上の実施形態を通常の当業者が理解できる程度に、考えられる個別の用途に適するよう実施形態を様々に修正することは、通常の当業者の想定の範囲において明らかである。

Claims (20)

  1. 水中に設置されるエネルギー蓄積・解放システムであって、
    前記システムは、
    プラットフォームと、
    水底に貯蔵される少なくとも1つの重量物と、
    第1の上昇位置および第2の上昇位置の間で少なくとも1つの重量物を移動可能なホイストシステムと、
    前記ホイストシステムに結合される遠隔操作付加装置と、
    を備え、
    前記遠隔操作付加装置は水底の前記少なくとも1つの重量物を位置決めして、前記少なくとも1つの重量物に結合されるよう構成され、
    前記ホイストシステムは、前記少なくとも1つの重量物が前記遠隔操作付加装置に結合されたときに、前記少なくとも1つの重量物を、前記第1の上昇位置から前記第2の上昇位置へ選択的に引き上げ、
    前記システムは前記第1の上昇位置および前記第2の上昇位置の間で前記少なくとも1つの重量物を移動させる際に、エネルギーを蓄積および解放することを特徴とするシステム。
  2. 前記プラットフォームは水上を移動可能であり、前記システムは前記水底の第1の座標位置に配置された前記少なくとも1つの重量物の第1の重量物を位置決めして前記第1の重量物に結合され、前記水底の第2の座標位置に配置された前記少なくとも1つの重量物の第2の重量物を位置決めして前記第2の重量物に結合されることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記ホイストシステムが第1端部および第2端部を有する引張部材を備え、前記引張部材は前記少なくとも1つの重量物を支持することが可能であり、前記第1の上昇位置および前記第2の上昇位置の間で移動するための長さを有し、前記プラットフォーム上に載置されるウィンチシステムは、前記引張部材の前記第1端部に操作によって結合され、前記ウィンチシステムは制御によって前記引張部材の長さを調整するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  4. 前記第1の上昇位置は前記第2の上昇位置より低い位置であり、前記システムは、さらに、操作によって前記ホイストシステムに結合されるモータ/発電機を備え、前記モータ/発電機は前記少なくとも1つの重量物を前記第1の上昇位置から前記第2の上昇位置へ移動させることでエネルギーを蓄積し、前記少なくとも1つの重量物を前記第2の上昇位置から前記第1の上昇位置へ移動させることでエネルギーを生成することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  5. 前記システムは前記モータ/発電機を介して送電線網にエネルギーを送電することを特徴とする請求項4に記載のシステム。
  6. 前記システムは前記水底に第1のパターンで複数の重量物を配置するよう構成され、前記水底から前記複数の重量物を前記プラットフォームへ引き上げ、前記プラットフォーム上で前記複数の重量物を第2のパターンで貯蔵することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  7. 前記プラットフォームは前記複数の重量物を前記第1のパターンに配置するために、前記水面上を移動するよう構成されていることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
  8. 前記遠隔操作付加装置は、前記プラットフォームに対して前記複数の重量物の位置に移動し、前記複数の重量物と結合して前記水底から引き上げることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
  9. 前記システムは、前記複数の重量物を前記プラットフォームから前記水底に引き下げ、前記水底でパターンを形成するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  10. 前記プラットフォームは前記水底の前記複数の重量物のパターンを形成するよう、前記水上を移動することを特徴とする請求項9に記載のシステム。
  11. 前記遠隔操作付加装置は前記遠隔操作付加装置を水中で移動可能とする推進システムを備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  12. 前記遠隔操作付加装置は、前記水底の前記少なくとも1つの重量物を検出可能な重量物検出装置を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  13. 前記遠隔操作付加装置は無線位置システムを用いて前記少なくとも1つの重量物の位置決めをすることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  14. 前記無線位置システムは前記少なくとも1つの重量物に対応する受信機と通信する前記遠隔操作付加装置と対応する送信機を備えることを特徴とする請求項13に記載のシステム。
  15. 前記無線位置システムはさらに前記水底の位置ビーコンを備えることを特徴とする請求項13に記載のシステム。
  16. 前記少なくとも1つの重量物は実質的に浮揚性である空気バラストを含み、制御する形状であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  17. 前記少なくとも1つの重量物は前記第1および第2の上昇位置の間で移動する間の抵抗力を最小とする形状であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  18. 前記プラットフォームは前記少なくとも1つの重量物の複数の重量物を貯蔵・準備する重量物上部管理システムを備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  19. 前記重量物上部管理システムは、前記ホイストシステムに前記複数の重量物を装備する、または前記ホイストシステムから前記複数の重量物を離すよう構成されていることを特徴とする請求項18に記載のシステム。
  20. 前記システムは前記プラットフォームから前記水底に、連続的に前記複数の重量物のそれぞれを引き下げるよう構成されていることを特徴とする請求項18に記載のシステム。
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