JP2020506350A - 静水圧的に補償される圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム - Google Patents
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- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
Description
本出願は、2017年2月1日に出願された「Integrated Air And Water Temperature Control For Underground CAES System」という標題の米国仮特許出願第62/453,278号明細書;2017年2月1日に出願された「Water Pressurized Isobaric Compressed Air Energy Accumulator With Low Pressure Bulkhead and Density Change Prevention Line」という標題の米国仮特許出願第62/453,300号明細書;2017年2月1日に出願された「Integrated Thermal Storage in Isobaric Compressed Air Energy Storage System」という標題の米国仮特許出願第62/453,306号明細書;および、2017年2月1日に出願された「Multi Point Energy Storage Method」という標題の米国仮特許出願第62/453,315号明細書の優先権を主張する。これらの出願のそれぞれの全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
補助ガス放出
蓄熱サブシステム
熱交換器
複数のガス・アクセス・ポイント
Claims (113)
- 圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムであって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、
a) 1次的な開口部、上側壁部、下側壁部、および、前記上側壁部および下側壁部によって少なくとも部分的に境界を定められるアキュムレーター内部を有する、アキュムレーターであって、前記アキュムレーターは、使用中のときに液体の層の上に圧縮ガスの層を含有するためのものである、アキュムレーターと、
b) 前記アキュムレーターから間隔を離して配置されているガス圧縮機/膨張機サブシステムと、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムと連通している上側端部、および、使用中のときに前記アキュムレーターの前記圧縮ガス層の中へ圧縮ガスを搬送するために、前記アキュムレーター内部と連通している下側端部を有する、ガス導管と、
c) 前記1次的な開口部に隣接する下側端部、前記下側端部から間隔を離して配置されている上側端部、および、シャフト側壁部を有するシャフトであって、前記シャフト側壁部は、前記下側端部から前記上側端部へ上向きに延在しており、所定の量の液体を含有するためのシャフト内部の境界を少なくとも部分的に定めており、前記シャフトは、液体供給導管を介して液体供給源/シンクに流体接続可能になっている、シャフトと、
d) パーティションであって、前記パーティションは、前記1次的な開口部をカバーしており、前記アキュムレーター内部を前記シャフト内部から分離しており、前記パーティションは、前記シャフト内部と連通している外側表面、および、前記アキュムレーター内部と連通している対向する内側表面を有している、パーティションと、
e) 補助ガス放出導管を含む補助ガス放出サブシステムであって、前記補助ガス放出導管は、前記アキュムレーター内部と連通している入口部、および出口部を有しており、前記補助ガス放出導管は、ガス導管から間隔を離して配置されており、前記アキュムレーター内の前記ガスの層からのガスの放出を促進させるように構成されている、補助ガス放出サブシステムと
を含み、
f) 使用中のときに、前記圧縮ガスの層および前記液体の層のうちの少なくとも1つが、前記パーティションの前記内側表面に当接し、前記パーティションの前記内側表面に内部アキュムレーター力を働かせ、前記シャフト内の前記所定の量の液体が、前記パーティションの前記外側表面に当接し、前記パーティションの前記外側表面に外部対抗力を働かせ、それによって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中である間に前記パーティションに作用する正味の力が、前記アキュムレーター力と前記対抗力との間の差になっており、前記アキュムレーター力よりも小さくなっている、圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記補助ガス放出導管は、前記パーティションを通って延在している、請求項1に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記補助ガス放出導管は、前記シャフト内部に流体連通しており、前記補助ガス放出導管から出て行くガスが、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の液体の中へ放出されるようになっている、請求項1または2に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- ガス放出弁が、前記補助ガス放出導管の中に位置決めされており、前記ガスの放出を許容するように選択可能に開閉可能になっている、請求項3に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス放出弁は、一方向弁であり、前記一方向弁は、前記ガスの層から前記シャフトの中への前記ガスの放出を許容し、前記シャフトからの液体が前記補助ガス放出弁を通って前記アキュムレーターの中へ流れることを許容しない、請求項4に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス放出弁は、圧力作動式弁であり、前記圧力作動式弁は、閉じた構成に向けて付勢されており、また、前記圧縮ガスの層の中の圧力が事前設定された圧力閾値限界に到達するときに、自動的に開けられる、請求項4または5に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記補助ガス放出弁は、遠隔から作動可能であり、補助放出システム・コントローラーによって制御される、請求項4から6のいずれかに一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記シャフト内部の中の前記液体と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間の流体連通を提供する液体導管をさらに含み、それによって、液体は、前記圧縮ガスの層の圧力の変化に応答して、前記シャフト内部と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間に流れることが可能である、請求項1から7のいずれかに一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記補助ガス放出導管を含む、請求項8に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、ガイド導管をさらに含み、前記ガイド導管は、前記補助ガス放出導管を介して出て行く前記ガスを受け入れるために前記補助ガス放出導管出口部に近接して位置決めされている入口端部と、前記入口端部から間隔を離して配置されている出口端部と、前記入口端部と前記出口端部との間に延在している導管側壁部とを有している、請求項1から9のいずれかに一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガイド導管の少なくとも一部分は、前記シャフトの中に配設されている、請求項10に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガイド導管の内部は、前記シャフト内部と流体連通しており、それによって、前記ガス放出導管の内部が、前記シャフト内の前記所定の量の液体の第1の部分を含有している、請求項10または11に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- ガスが前記ガス放出導管から放出されるときには、放出される前記ガスは、前記ガイド導管を通って上向きにトラベルし、前記第1の部分の液体の少なくともいくらかを前記ガイド導管内から前記シャフト内部の中へ変位させる、請求項12に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- ガスが前記補助ガス放出導管から放出されているときに、前記ガスは、前記シャフトを通って上向きにトラベルするときに、前記ガイド導管内に拘束されており、前記ガイド導管の外部にある前記シャフト内部の部分の中へ膨張しない、請求項12または13に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガイド導管の前記出口端部は、前記シャフト内の前記所定の量の液体の自由表面の上方に配設されている、請求項1から14のいずれかに一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガイド導管の前記出口端部は、周囲雰囲気と連通している、請求項1から15のいずれかに一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムであって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、
a) 1次的な開口部、上側壁部、下側壁部、および、前記上側壁部および下側壁部によって少なくとも部分的に境界を定められるアキュムレーター内部を有する、アキュムレーターであって、前記アキュムレーターは、使用中のときに液体の層の上に圧縮ガスの層を含有するためのものである、アキュムレーターと、
b) 前記アキュムレーターから間隔を離して配置されているガス圧縮機/膨張機サブシステムと、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムと連通している上側端部、および、使用中のときに前記アキュムレーターの圧縮ガス層の中へ圧縮ガスを搬送するために、前記アキュムレーター内部と連通している下側端部を有する、ガス供給導管と、
c) 前記1次的な開口部に隣接する下側端部、前記下側端部から間隔を離して配置されている上側端部、および、シャフト側壁部を有するシャフトであって、前記シャフト側壁部は、前記下側端部から前記上側端部へ上向きに延在しており、所定の量の液体を含有するためのシャフト内部の境界を少なくとも部分的に定めており、前記シャフトは、液体供給導管を介して液体供給源/シンクに流体接続可能になっている、シャフトと、
d) パーティションであって、前記パーティションは、前記1次的な開口部をカバーしており、前記アキュムレーター内部を前記シャフト内部から分離しており、前記パーティションは、前記シャフト内部と連通している外側表面、および、前記アキュムレーター内部と連通している対向する内側表面を有している、パーティションと
を含み、
e) 前記圧縮ガスの層および前記液体の層のうちの少なくとも1つが、前記パーティションの前記内側表面に当接し、前記パーティションの前記内側表面に内部アキュムレーター力を働かせ、前記シャフト内の前記所定の量の液体が、前記パーティションの前記外側表面に当接し、前記パーティションの前記外側表面に外部対抗力を働かせ、それによって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中である間に前記パーティションに作用する正味の力が、前記アキュムレーター力と前記対抗力との間の差になっており、前記アキュムレーター力よりも小さくなっている、圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記シャフト内部の中の前記液体と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間の流体連通を提供する液体導管をさらに含み、それによって、液体は、前記圧縮ガスの層の圧力の変化に応答して、前記シャフト内部と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間に流れることが可能である、請求項17に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の第1の端部は、前記パーティションの前記外側表面に近接しており、前記シャフトと流体連通している、請求項18に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記パーティションを通過している、請求項18または19に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の第2の端部は、前記液体の層の中に沈められており、また、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中であるときに、前記ガスの層から流体的に隔離されたままになっている、請求項18から20のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガスの層の圧力が、追加的なガスを前記圧縮ガスの層の中へ搬送することによって増加されるときには、前記内部アキュムレーター力の大きさが増加され、液体が、前記アキュムレーターの中の前記液体の層から前記シャフト内部へ前記液体導管を通して搬送され、また、前記圧縮ガスの層の前記圧力が、前記圧縮ガスの層からガスを放出することによって減少されるときには、前記内部アキュムレーター力の前記大きさが減少され、液体が、前記シャフト内部から前記アキュムレーターの中の前記液体の層へ前記液体導管を通して搬送される、請求項18から20のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記パーティションを横切る圧力差は、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中であるときに、約0.3atmから約6atmの間にある、請求項17から22のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮機/膨張機サブシステムは、
a) 少なくとも第1の圧縮段を備えたガス圧縮機であって、前記第1の圧縮段は、空気供給源から空気を引き込み、前記空気を圧縮し、圧縮空気を、前記ガス導管を介して前記圧縮ガス層の中へ搬送するように構成されている、ガス圧縮機と、
b) 少なくとも第1の膨張段を備えたガス膨張機と、
c) 前記アキュムレーターの前記圧縮ガス層から圧縮空気を受け入れるための、および、前記圧縮空気の膨張から電気を発生させるための、前記ガス膨張機によって駆動される第1の発電機と
を含む、請求項17から23のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記第1の膨張段は、前記ガス供給導管と流体連通している、請求項24に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、2次的なガス導管をさらに含み、前記2次的なガス導管は、前記ガス供給導管から間隔を離して配置されており、前記第1の膨張段および前記アキュムレーター内の前記圧縮ガスの層を流体接続している、請求項24に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記空気供給源は、周囲雰囲気を含む、請求項24から26のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の膨張段から出て行く空気は、周囲雰囲気へ放出される、請求項24から27のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記シャフト内部を通過しており、前記所定の量の液体の中に少なくとも部分的に沈められている、請求項17から28のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記シャフトの外部にある、請求項17から29のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記アキュムレーターの前記上側壁部は、実質的に平面的になっており、実質的に水平方向に配向されている、請求項17から30のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管の前記下側端部は、前記アキュムレーターの前記上側壁部の高いポイントに位置決めされている、請求項17から31のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記パーティションを通過している、請求項17から32のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記パーティションの下を通っている、請求項17から32のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記液体導管内に少なくとも部分的に配設されている、請求項17から32のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記パーティションの下を通るフロー・チャネルを含み、前記ガス供給導管は、前記フロー・チャネル内に配設されており、前記パーティションの下を通っている、請求項35に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記アキュムレーターは、少なくとも部分的に地下に埋め込まれており、前記シャフトの前記上側端部は、地上にある、請求項17から36のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体供給源は、水体を含む、請求項17から37のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体供給導管は、前記シャフトの前記上側端部に向けて前記シャフト内部と流体連通している、請求項17から38のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記液体供給導管の中に配設されているフロー制御弁をさらに含み、前記フロー制御弁は、閉位置へ移動可能であり、前記閉位置では、前記シャフトと前記液体供給源との間の流体連通が中断されている、請求項17から39のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記シャフトの前記上側端部は、周囲雰囲気に開放している、請求項17から40のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記パーティションは、開閉式の再シール可能なアクセス人道をさらに含み、前記アクセス人道は、アキュムレーター内部へのアクセスを提供するように開閉可能になっている、請求項17から41のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記パーティションは、前記1次的な開口部をシールするように位置決めされているバルクヘッドを含む、請求項17から42のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記パーティションは、コンクリート、石、金属、複合材料、およびプラスチックのうちの少なくとも1つから少なくとも部分的に形成されている、請求項43に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記アキュムレーターは、少なくとも部分的に地下に埋め込まれており、前記パーティションは、少なくとも部分的に地面から構成されている、請求項17から44のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムであって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、
a) 1次的な開口部、上側壁部、下側壁部、および、前記上側壁部および下側壁部によって少なくとも部分的に境界を定められるアキュムレーター内部を有する、アキュムレーターであって、前記アキュムレーターは、使用中のときに液体の層の上に圧縮ガスの層を含有するためのものである、アキュムレーターと、
b) 前記アキュムレーターから間隔を離して配置されているガス圧縮機/膨張機サブシステムと、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムと連通している上側端部、および、前記アキュムレーターの中の前記圧縮ガス層と前記圧縮機/膨張機サブシステムとの間に圧縮ガスを搬送するために、アキュムレーター内部と連通している下側端部を有する、ガス供給導管と、
c) 前記1次的な開口部に隣接する下側端部、前記下側端部から間隔を離して配置されている上側端部、および、シャフト側壁部を有するシャフトであって、前記シャフト側壁部は、前記下側端部から前記上側端部へ上向きに延在しており、所定の量の液体を含有するためのシャフト内部の境界を少なくとも部分的に定めており、前記シャフトは、液体供給導管を介して液体供給源/シンクに流体接続可能になっている、シャフトと、
d) 少なくとも、第1の圧縮熱交換器であって、前記第1の圧縮熱交換器は、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムの中へ搬送されているガスと前記シャフト内に含有されている前記所定の量の液体との間で熱を交換するように構成されている、第1の圧縮熱交換器と、
e) パーティションであって、前記パーティションは、前記1次的な開口部をカバーしており、前記アキュムレーター内部を前記シャフト内部から分離しており、前記パーティションは、前記シャフト内部と連通している外側表面、および、前記アキュムレーター内部と連通している対向する内側表面を有している、パーティションと
を含み、
前記圧縮ガスの層および前記液体の層のうちの少なくとも1つが、前記パーティションの前記内側表面に当接し、前記パーティションの前記内側表面に内部アキュムレーター力を働かせ、前記シャフト内の前記所定の量の液体が、前記パーティションの前記外側表面に当接し、前記パーティションの前記外側表面に外部対抗力を働かせ、それによって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中である間に前記パーティションに作用する正味の力が、前記アキュムレーター力と前記対抗力との間の差になっており、前記アキュムレーター力よりも小さくなっている、圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムは、少なくとも第1の圧縮段および第2の圧縮段を含み、前記第1の圧縮熱交換器は、前記ガス供給源と前記第1の圧縮段との間に流体接続されており、前記第1の圧縮機段の中へ搬送されているガスと前記シャフト内に含有されている前記所定の量の液体との間で熱を交換するように構成されており、
a) 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、第2の圧縮熱交換器をさらに含み、前記第2の圧縮熱交換器は、第1の圧縮段と第2の圧縮段との間に流体接続されており、前記第2の圧縮機段の中へ搬送されているガスと前記シャフト内に含有されている前記所定の量の液体との間で熱を交換するように構成されている、請求項46に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記第1の圧縮熱交換器は、少なくとも部分的に前記シャフト内に配設されている、請求項46または47に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムは、第1の膨張段および第2の膨張段を含み、第1の膨張熱交換器が、前記アキュムレーターと前記第1の膨張段との間に流体接続されており、前記第1の膨張段の中へ搬送されているガスと前記シャフト内に含有されている前記所定の量の液体との間で熱を交換するように構成されており、
a) 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、第2の膨張熱交換器をさらに含み、前記第2の膨張熱交換器は、第1の膨張段と前記第2の膨張段との間に流体接続されており、少なくとも部分的に前記シャフト内部の中に配設されており、それによって、前記第2の膨張熱交換器は、前記第2の膨張段の中へ搬送されているガスと前記シャフト内に含有されている前記所定の量の液体との間で熱を交換するように構成されている、請求項46から48のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記第1の圧縮熱交換器は、前記第2の膨張熱交換器を含む、請求項49に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の圧縮熱交換器は、前記第2の膨張熱交換器から間隔を離して配置されている、請求項49に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の熱交換器は、ラジエーターを含み、前記ラジエーターは、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の液体の中に浸漬されている少なくとも1つの空気経路と、前記所定の量の液体の外側から前記ラジエーターの入口端部へ延在している空気入力導管と、前記ラジエーターの出口端部および前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムに流体接続している空気出口導管とを有している、請求項46から51のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムは、関連の膨張段および圧縮段のペアを含み、膨張段および圧縮段のそれぞれのペアは、それぞれの熱交換器を設けられており、前記熱交換器は、圧縮サイクルの間に、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の液体と前記圧縮段によって圧縮されることとなるガスとの間で熱を交換するように構成されており、また、膨張サイクルの間に、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の液体と前記膨張段によって膨張させられたガスとの間で熱を交換するように構成されている、請求項46に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給源は、周囲雰囲気である、請求項46から53のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の圧縮熱交換器は、前記シャフト内に除去可能に装着されている、請求項46から54のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記シャフト内部の中の前記液体と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間の流体連通を提供する液体導管をさらに含み、それによって、液体は、前記圧縮ガスの層の圧力の変化に応答して、前記シャフト内部と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間に流れることが可能である、請求項46から55のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の上側端部は、前記パーティションの前記外側表面に近接している、請求項56に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記パーティションを通過している、請求項56または57に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の下側端部は、前記アキュムレーター内の前記液体の層の中に沈められており、また、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中であるときに、前記アキュムレーター内の前記ガスの層から流体的に隔離されたままになっている、請求項56から58のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガスの層の圧力が、追加的なガスを前記圧縮ガスの層の中へ搬送することによって増加されるときには、ガス力の大きさが増加され、液体が、前記アキュムレーターの中の前記液体の層から前記シャフト内部へ前記液体導管を通して搬送され、また、前記圧縮ガスの層の前記圧力が、前記圧縮ガスの層からガスを放出することによって減少されるときには、前記ガス力の前記大きさが減少され、液体が、前記シャフト内部から前記アキュムレーターの中の前記液体の層へ前記液体導管を通して搬送される、請求項46から59のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記シャフト内部を通過しており、前記所定の量の液体の中に少なくとも部分的に沈められている、請求項46から60のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記シャフトの外部にある、請求項46から61のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記パーティションを通過している、請求項46から62のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の圧縮熱交換器は、少なくとも1つの直接接触式熱交換器を含む、請求項46から63のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の圧縮熱交換器に進入する水は、前記シャフトから引き出され、前記第1の圧縮熱交換器から出て行く水は、前記シャフトへ戻される、請求項46から64のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムであって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、
a) 1次的な開口部、上側壁部、下側壁部、および、前記上側壁部および下側壁部によって少なくとも部分的に境界を定められるアキュムレーター内部を有する、アキュムレーターであって、前記アキュムレーターは、使用中のときに液体の層の上に圧縮ガスの層を含有するためのものである、アキュムレーターと、
b) 前記アキュムレーターから間隔を離して配置されているガス圧縮機/膨張機サブシステムと、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムと連通している上側端部、および、圧縮ガス層の中へ圧縮ガスを搬送するために、前記アキュムレーター内部と連通している下側端部を有する、ガス導管と、
c) 前記1次的な開口部に隣接する下側端部、前記下側端部から間隔を離して配置されている上側端部、および、シャフト側壁部を有するシャフトであって、前記シャフト側壁部は、前記下側端部から前記上側端部へ上向きに延在しており、所定の量の液体を含有するシャフト内部の境界を少なくとも部分的に定めており、前記シャフトは、液体供給導管を介して液体供給源/シンクに流体接続可能になっている、シャフトと、
d) 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムと前記アキュムレーターとの間に流体連通した状態で設けられている蓄熱サブシステムであって、それによって、サーマル・エネルギーは、所定の退出温度で前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムから出て行く前記圧縮ガスから抽出され、前記蓄熱サブシステムの中に貯蔵され、前記蓄熱サブシステムから出て行く前記ガスの前記温度は、前記退出温度よりも低い貯蔵温度まで低減される、蓄熱サブシステムと、
e) パーティションであって、前記パーティションは、前記シャフトの前記下側端部に位置決めされており、また、前記1次的な開口部をカバーしており、前記アキュムレーター内部を前記シャフト内部から分離しており、前記パーティションは、前記シャフト内部と連通している外側表面、および、前記アキュムレーター内部と連通している対向する内側表面を有している、パーティションと
を含み、
前記圧縮ガスの層および前記液体の層のうちの少なくとも1つが、前記パーティションの前記内側表面に当接し、前記パーティションの前記内側表面に内部アキュムレーター力を働かせ、前記シャフト内の前記所定の量の液体が、前記パーティションの前記外側表面に当接し、前記パーティションの前記外側表面に外部対抗力を働かせ、それによって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中である間に前記パーティションに作用する正味の力が、前記アキュムレーター力と前記対抗力との間の差になっており、前記アキュムレーター力よりも小さくなっている、圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記蓄熱サブシステムは、複数の段の蓄熱装置を含む、請求項66に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムの少なくとも一部分は、地下に位置付けされている、請求項66または67に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス導管の上側部分は、前記圧縮機/膨張機サブシステムと前記蓄熱サブシステムとの間に延在しており、前記ガス導管の下側部分は、蓄熱サブシステムとアキュムレーターとの間に延在しており、前記シャフト内部の中に少なくとも部分的に延在している、請求項66から68のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス導管の前記上側部分は、前記シャフトの外部にある、請求項69に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、顕熱蓄熱段および潜熱蓄熱段のうちの少なくとも1つを含む、請求項66から70のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、1つまたは複数の相変化材料を含む、請求項71に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、第1の相変化材料を利用する第1の潜熱蓄熱段と、異なる第2の相変化材料を利用する第2の蓄熱段とを含む、請求項72に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 膨張プロセスの間に、前記アキュムレーターから出て行くガスが、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムに到達する前に、前記蓄熱サブシステムを通過し、それによって、前記アキュムレーターに進入する前記圧縮ガスから抽出された前記サーマル・エネルギーの少なくとも一部分が、前記アキュムレーターを出て行く前記ガスの中へ再び導入され、膨張の前に前記ガスの前記温度を前記貯蔵温度からより高い退出温度へ上昇させる、請求項66から73のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムの容量は、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムの前記圧縮局面持続期間または前記膨張局面持続期間のいずれかに基づいて選択される、請求項66から74のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムの少なくとも一部分は、前記シャフト内に配設されており、それは、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の液体の中に少なくとも部分的に沈められている、請求項66から75のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の液体の中に沈められている、請求項76に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムの少なくとも一部分は、前記アキュムレーター内に配設されている、請求項66から75のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムの全体が、前記アキュムレーター内に配設されている、請求項78に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、前記アキュムレーター内の前記液体の層の中に少なくとも部分的に沈められている、請求項78または79に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、加圧されたチャンバー内に配設されている、請求項66から75のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記加圧されたチャンバーは、地下にある、請求項81に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記加圧されたチャンバーは、前記アキュムレーターの中の前記ガスの層と流体連通している、請求項81または82に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記蓄熱サブシステムの内部および前記加圧されたチャンバーと流体連通している調整器弁をさらに含み、前記調整器弁は、前記蓄熱サブシステムの前記内部と前記加圧されたチャンバーとの間の閾値圧力差を維持するように構成されている、請求項83に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムは、第1の圧縮段と、前記第1の圧縮段から下流にある少なくとも第2の圧縮段とを含み、前記蓄熱サブシステムは、前記第1の圧縮段と前記第2の圧縮段との間に流体連通している第1の蓄熱段と、前記第2の圧縮段と前記アキュムレーターの中の前記ガスの層に流体連通している第2の蓄熱段とを含む、請求項66から84のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムは、第1の膨張段と、前記第1の膨張段から下流にある少なくとも第2の膨張段とを含み、前記蓄熱サブシステムは、前記アキュムレーターの中の前記ガスの層と前記第1の膨張段との間に流体連通している第3の蓄熱段と、前記第1の膨張段と前記第2の膨張段との間に流体連通している第4の蓄熱段とを含む、請求項66から85のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムは、第1の圧縮段と、前記第1の圧縮段の下流にある少なくとも第2の圧縮段と、第1の膨張段と、前記第1の膨張段の下流にある少なくとも第2の膨張段とを含み、前記蓄熱サブシステムは、第1の蓄熱段を含み、前記第1の蓄熱段は、前記第1の圧縮段と前記第2の圧縮段との間に流体連通しており、また、前記第1の膨張段と前記第2の膨張段との間に流体連通している、請求項66から84のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記蓄熱サブシステムは、第2の蓄熱段を含み、前記第2の蓄熱段は、前記第2の圧縮段と前記アキュムレーターとの間に流体連通しており、また、前記アキュムレーターと前記第1の膨張段との間に流体連通している、請求項87に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記シャフト内部の中の前記液体と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間の流体連通を提供する液体導管をさらに含み、それによって、液体は、前記圧縮ガスの層の圧力の変化に応答して、前記シャフト内部と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間に流れることが可能である、請求項66から88のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の第1の端部は、前記パーティションの前記外側表面に近接しており、前記シャフトと流体連通している、請求項89に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記パーティションを通過している、請求項89または90に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の第2の端部は、前記液体の層の中に沈められており、また、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中であるときに、前記ガスの層から流体的に隔離されたままになっている、請求項89から91のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガスの層の圧力が、追加的なガスを前記圧縮ガスの層の中へ搬送することによって増加されるときには、ガス力の大きさが増加され、液体が、前記アキュムレーターの中の前記液体の層から前記シャフト内部へ前記液体導管を通して搬送され、また、前記圧縮ガスの層の前記圧力が、前記圧縮ガスの層からガスを放出することによって減少されるときには、前記ガス力の前記大きさが減少され、液体が、前記シャフト内部から前記アキュムレーターの中の前記液体の層へ前記液体導管を通して搬送される、請求項66から92のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記シャフト内部を通過しており、前記所定の量の液体の中に少なくとも部分的に沈められている、請求項66から93のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記シャフトの外部にある、請求項66から94のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記ガス供給導管は、前記パーティションを通過している、請求項66から95のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムであって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、
a) 1次的な開口部、上側壁部、下側壁部、および、前記上側壁部および下側壁部によって少なくとも部分的に境界を定められるアキュムレーター内部を有する、アキュムレーターであって、前記アキュムレーターは、液体の層の上に圧縮ガスの層を含有している、アキュムレーターと、
b) 前記アキュムレーターおよび第1の膨張段から間隔を離して配置されている少なくとも第1の圧縮機を有するガス圧縮機/膨張機サブシステムと、
c) 前記第1の圧縮段と連通している上側端部、および、前記圧縮ガス層の中へ圧縮ガスを搬送するために、前記アキュムレーター内部の中の第1の場所と連通している下側端部を有する、第1のガス導管と、
d) 前記1次的な開口部に隣接する下側端部、前記下側端部から間隔を離して配置されている上側端部、および、シャフト側壁部を有するシャフトであって、前記シャフト側壁部は、前記下側端部から前記上側端部へ上向きに延在しており、所定の量の液体を含有するシャフト内部の境界を少なくとも部分的に定めており、前記シャフトは、液体供給導管を介して液体供給源/シンクに流体接続可能になっている、シャフトと、
e) パーティションであって、前記パーティションは、前記シャフトの前記下側端部に位置決めされており、また、前記1次的な開口部をカバーしており、前記アキュムレーター内部を前記シャフト内部から分離しており、前記パーティションは、前記シャフト内部と連通している外側表面、および、前記アキュムレーター内部と連通している対向する内側表面を有している、パーティションと
を含み、
前記圧縮ガスの層および前記液体の層のうちの少なくとも1つが、前記パーティションの前記内側表面に当接し、前記パーティションの前記内側表面に内部アキュムレーター力を働かせ、前記シャフト内の前記所定の量の液体が、前記パーティションの前記外側表面に当接し、前記パーティションの前記外側表面に外部対抗力を働かせ、それによって、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中である間に前記パーティションに作用する正味の力が、前記アキュムレーター力と前記対抗力との間の差になっており、前記アキュムレーター力よりも小さくなっている、圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。 - 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、第2のガス導管をさらに含み、前記第2のガス導管は、前記第1のガス導管から間隔を離して配置されており、前記第2のガス導管は、下側端部と上側端部とを有しており、前記下側端部は、前記アキュムレーター内部の中の第2の場所と連通しており、前記上側端部は、前記第1のガス導管の前記上側端部から間隔を離して配置されており、前記第1の膨張機と流体連通している、請求項97に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、第3のガス導管をさらに含み、前記第3のガス導管は、前記第1のガス導管および前記第2のガス導管から間隔を離して配置されており、前記第3のガス導管は、下側端部と上側端部とを有しており、前記下側端部は、前記アキュムレーター内部の中の第3の場所と連通しており、前記上側端部は、前記第1のガス導管の前記上側端部および前記第2のガス導管の前記上側端部から間隔を離して配置されており、また、前記第1の膨張機から間隔を離して配置されている第2の膨張機と流体連通している、請求項98に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1のガス導管、第2のガス導管、および第3のガス導管のうちの少なくとも1つは、前記シャフト内部を通って延在しており、前記シャフトの中に含有されている所定の量の水の中に沈められている、請求項99に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1のガス導管だけが、前記シャフト内部を通って延在しており、前記シャフトの中に含有されている前記所定の量の水の中に沈められており、前記第2のガス導管および第3のガス導管は、外部前記シャフトの外部にある、請求項100に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の膨張機は、前記第2の膨張機から独立して動作可能である、請求項99から101のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、第3の膨張機をさらに含み、前記第3の膨張機は、前記第1の圧縮機に近接しており、前記第1のガス導管の前記上側端部と流体連通している、請求項97から102のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記第1の圧縮機は、前記シャフトに近接しており、前記第1の膨張機は、前記シャフトから間隔を離して配置されている、請求項97から103のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、前記シャフト内部の中の前記液体と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間の流体連通を提供する液体導管をさらに含み、それによって、液体は、前記圧縮ガスの層の圧力の変化に応答して、前記シャフト内部と前記アキュムレーターの中の前記液体の層との間に流れることが可能である、請求項97から104のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の上側端部は、前記パーティションの前記上側表面に近接している、請求項105に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管は、前記パーティションを通過している、請求項105または106に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記液体導管の下側端部は、前記アキュムレーター内の前記液体の層の中に沈められており、また、前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムが使用中であるときに、前記アキュムレーター内の前記ガスの層から流体的に隔離されたままになっている、請求項105から107のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガスの層の圧力が、追加的なガスを前記圧縮ガスの層の中へ搬送することによって増加されるときには、ガス力の大きさが増加され、液体が、前記アキュムレーターの中の前記液体の層から前記シャフト内部へ前記液体導管を通して搬送され、また、前記圧縮ガスの層の前記圧力が、前記圧縮ガスの層からガスを放出することによって減少されるときには、前記ガス力の前記大きさが減少され、液体が、前記シャフト内部から前記アキュムレーターの中の前記液体の層へ前記液体導管を通して搬送される、請求項97から108のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 少なくとも前記第1のガス供給導管は、前記シャフト内部を通過しており、前記所定の量の液体の中に少なくとも部分的に沈められている、請求項97から109のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 少なくとも前記第1のガス供給導管は、前記シャフトの外部にある、請求項97から109のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 少なくとも前記第1のガス供給導管は、前記パーティションを通過している、請求項97から109のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
- 前記圧縮ガス・エネルギー貯蔵システムは、蓄熱サブシステムをさらに含み、前記蓄熱サブシステムは、前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムから下流に、および、前記アキュムレーターの上流に流体連通した状態で設けられており、それによって、所定の退出温度で前記ガス圧縮機/膨張機サブシステムから出て行く圧縮ガスが、前記蓄熱サブシステムを通過し、それによって、サーマル・エネルギーが、前記圧縮ガスから抽出され、前記蓄熱サブシステムの中に貯蔵され、前記蓄熱サブシステムから出て行く前記ガスの温度が、前記退出温度よりも低い貯蔵温度まで低減される、請求項97から112のいずれか一項に記載の圧縮ガス・エネルギー貯蔵システム。
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