JP2023533746A - Ｆｆｗｎクリーンエネルギー発電プラント - Google Patents

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Abstract

重力および静水圧力は、ＦＦＷＮの２４時間／週７日／年３６５日のベースロードの１００％クリーンエネルギー発電プラントの動作の間に大幅な貢献を行うことができるかなりの力を発生させる能力を有する自然の力である。これらの自然の力が、液体を格納する高置貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気、および、強力なポンプによって生成される部分的な真空と組み合わせられ、外部発電機に接続されているそれぞれのコイルの中の１つまたは複数のヘリカルタービンを格納するパイプのコイル状セクションの長さ全体を通る約３１．３ｍ／ｓのターゲットとされる水流量速度を作り出すときに、組み合わせられたときのすべてのタービン／発電機によって電力生産サイクルの間に作り出される電気は、リターンタンクおよび単純な水変位を利用して、地面レベルタンクの中の高度に加圧された水を貯蔵タンクに戻すためにポンプによって最終的に消費される電力よりもかなり多くなる。

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０２０年７月７日に出願された仮出願第６３／０４８，８８０号に関係してその利益を主張し、それは、参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、ＦＦＷＮ(Fossil Fuel's Worst Nightmare)クリーンエネルギー発電プラントに関し、より具体的には、２４時間／週７日／年３６５日のベースロードの１００パーセントクリーンエネルギー発電プラントに関する。
水力発電プラントおよび原子力発電プラントは、化石燃料の燃焼を必要としない２つの現在のタイプのベースロード発電プラントである。歴史的には、ベースロード電力供給源として天然ガスおよび石炭火力発電プラントを交換するために使用され得る他のタイプのクリーンエネルギー発電プラントを発明するために、発明者らによって多くの試みが行われてきた。これまで、かなり大幅な量の余剰の電力を作り出すための能力を有する数少ないもののうちの１つは、海洋発電温度差（ＯＴＥＣ）発電プラントであった。
ＯＴＥＣ発電プラントは、赤道の近くの場所に見出される温かい表面水と、電力生産サイクルを完了するために表面の下方何千フィートから大きなパイプを通して上にポンプ送りされる冷たい水と、の間に、自然に生じる温度差を使用することによって、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。温かい表面水と冷たい深層水との間の温度差が摂氏約２０度である限り、ＯＴＥＣ発電プラントは、かなり大幅な量の余剰の電力を作り出すことが可能である。残念ながら、ＯＴＥＣ発電プラントを建設および維持する高いコストに起因して、また、２％から３％のＯＴＥＣ発電プラントの低い全体的な効率に起因して（それは、ポンプを稼働させるために、かつ、タービン／発電機を駆動して最終的に正味の電気エネルギーを作り出すために使用される気化された低沸点流体を液体形態に変換して戻すために、それが作り出す電気とほぼ同じ量の電気を典型的に使用する）、それは、商業的な成功とはなっていない。
風力タービンおよびソーラーパネルからの間欠的な電力は、ベースロード電力供給源を提供するために、バッテリーおよび他の形態のエネルギー貯蔵と組み合わせられ得る。しかし、太陽光は、世界的に１日平均で約４時間の電力にしか適しておらず、風力は、世界的に１日平均で６時間未満の電力にしか適していないので、それを行うことは、非常に高価である。結果として、風力、太陽光、バッテリー、および、他の形態のエネルギー貯蔵は、通常、天然ガス発電プラントからのバックアップ電力とさらに組み合わせられ、電力の信頼性の高い供給源を供給する。
最も効率的なかつ幅広く使用されるタイプのバルク（大規模の）エネルギー貯蔵のうちの１つは、揚水式水力エネルギー貯蔵（ＰＨＥＳ）である。ＰＨＥＳは、水の重力位置エネルギーの形態でエネルギーを貯蔵し、水は、長いパイプを通してより低い高度からより高い高度へポンプ送りされ、自然または人工のもののいずれかであり得る水の大型の受容部の中に貯蔵されている。低い電気需要の時間帯には、低コストのオフピーク電力が、ポンプを稼働させるために使用される。より高い電気需要の時間帯には、水が、最初にタービンを通過して電気を発生させた後に、より低い水の供給源の中へ放出されて戻される。ほとんどのケースでは、可逆式タービン／発電機は、ポンプおよびタービン／発電機の両方として作用する。
典型的な自治体の水道事業者の給水塔は、本質的に、低コストの電気が補給ポンプを稼働させるために利用可能である夜間または他の時間帯に給水塔に単に補給することによって、ＰＨＥＳ上側受容部として使用されている。そこから、高置された貯蔵されている水によって引き起こされる静水圧力が、次いで、任意の電力のさらなる大幅な使用なしに、家庭および企業に加圧水を送達するために使用される。
高置された液体供給源によって引き起こされる静水圧力は、他の有用な方法で使用されることも可能である。１つのそのような方法は、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｎｇ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ」に関するＲａｅｔｈｅｒによる特許文献１に開示されているように、重力を使用し、少なくとも５５０メートル（または、約１，８００フィート）の深さにある垂直方向の坑道の底部に位置付けられている逆浸透膜を通して脱塩された製品水を押し込むための動作圧力として静水圧力を提供し、少なくとも８００ｐｓｉの圧力を作り出すことが可能である。同じ静水圧力（それは、大気圧力によって提供される初期の圧力を含む）は、次いで、脱塩プロセスから残されたブライン水を別の垂直方向の坑道の中へ移動させるためにさらに使用され、そこで、それはほとんど表面まで上昇して戻る（Ｕ字形状のチューブの中の水が、両方の脚部の中で同じレベルを求めるのとちょうど同じように）。しかし、ブライン水は、表面に到達しない。その理由は、それがオリジナルの塩水よりも大きな密度を有するからである。したがって、坑道の上部まで残りの距離において、より大きな密度のブライン水を持ち上げるために、ポンプが必要とされ、したがって、ブライン水が塩水の供給源に戻され得る。そして、システムを通るための最大の水の量に関連する電気的なポンピングコストは、従来の逆浸透脱塩システムと比較して最小であるということを本開示は述べているが（電気的な動作コストの半分以上および２／３もの量が、従来のシステムと比較して節約される）、Ｒａｅｔｈｅｒの発明は、塩水を脱塩するための装置であり、発電プラントではない。また、電気を作り出すために使用される液体の密度の差が存在しない。結果として、本発明の実施形態が、液体がユニットの底部に到達した後に液体がその高置された供給源に戻されることを必要とする場合には、液体は、大気圧力および静水圧力の自然に生じる力に起因して、その供給源の表面において液体の同じレベルを求める潜在能力を有し、本発明のユニットの全体的な高さまたは垂直方向の長さにかかわらず、そのように行うための潜在能力を有する。
別の脱塩装置は、「Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ」に関するＷａｔｋｉｎｓによる特許文献２に開示されているように、少なくとも４６１メートル（または、約１，５００フィート）の深さを有する海水域(body of sea water)の中の静水圧力を使用し、逆浸透膜を通して海水を押し込み、脱塩プロセスを実施する。装置が動作するために、海水域と連通しているセパレーター手段入口部とセパレーター手段出口部との間に、圧力差が存在していなければならないので、ポンプが使用され、タンクチャンバーの中に部分的な真空を生成させると同時に、それは、入って来る脱塩された製品水をタンクチャンバーから陸上施設にポンプ送りする。
「Ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｗｉｎｄｍｉｌｌ」に関するＧｒｏｓｓｍａｎによる特許文献３は、圧縮空気を作り出すために風の力を使用するシステムを開示しており、圧縮空気は、タンクの中に貯蔵される。次いで、圧縮空気が、別のタンクの中に格納されている液体の圧力を増加させるために使用され、加圧液体が、次いで、液体が圧縮空気によってタンクから押し出されるまで、制御された様式で、仕事を作り出す装置（たとえば、発電機など）を活性化させて動作させるために使用される。
「Ｎａｔｕｒａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ， ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ」に関するＢｅｌｌによる特許文献４号は、液体を加圧するために自然エネルギー（たとえば、風、太陽光、波、または潮など）の少なくとも１つの供給源を使用するシステムを開示しており、加圧液体が、高圧貯蔵タンクの中に貯蔵される。次いで、加圧液体が、必要とされるときに、圧縮可能な流体（たとえば、空気または窒素など）を格納する別の高圧タンクに供給され、圧縮可能な流体（それは、１０００ｐｓｉにすでに圧縮された空気を含むことが可能である）は、供給された加圧液体によって圧縮され、それは、タンクが液体でほぼ満杯になるまで、２，０００ｐｓｉから４，０００ｐｓｉの間の圧力まで加圧され得る。次いで、高度に加圧された液体および圧縮可能な流体は、電力を作り出すために必要に応じて使用され得、圧縮可能な流体は、タンクから外へ導管を通して水力発電デバイスへ液体を押し出すように膨張し、水力発電デバイスは、制御された様式で電気を発生させるために、加圧液体を使用する。
「Ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒｅｄ ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｈｅｒｅｏｆ」に関するＭｅｒｓｗｏｌｋｅらによる特許文献５は、圧縮空気を作り出すために風力を使用するシステムを開示しており、圧縮空気は、貯蔵タンクおよび高圧空気予備タンクの中に貯蔵され、圧縮空気は、次いで、水によってほぼ充填されている他の貯蔵タンクの中に格納されている水の圧力を増加させるために使用される。次いで、水貯蔵タンクの中の圧縮空気は、必要とされるときに、水貯蔵タンクから外へタンクの底部における水出口部を通してコレクターラインの中へ水を押し込むために使用され、コレクターラインは、水貯蔵タンクの収集部に接続されており、また、水力タービンの水入口部に接続されており、それは、空にされている水貯蔵タンクから水が押し出されるまで、１度に１つの水貯蔵タンクからの高圧水を使用して、制御された様式で、電気を発生させるために使用される。
「Ｅｎｅｒｇｙ－ｓｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａ ｖｅｒｔｉｃａｌ－ａｘｉｓ ｗｉｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」に関するＤｅｎｇによる特許文献６は、圧縮空気を作り出すために垂直方向軸線風力タービンからの風力を使用するシステムを開示しており、圧縮空気は、高圧タンクの中に貯蔵される。次いで、圧縮空気は、水タンクの中の水の圧力を増加させるために使用され、水タンクの中の圧縮空気は、次いで、必要とされるときに、水タンクの下方の水出口部パイプを通して水タンクから外へ水を押し出すために使用され、水出口部パイプは、地面の近くの水力タービンと連通しており、水が水タンクから押し出されるまで、制御された様式で電気を発生させる。
タンクの中の液体の圧力を増加させるために圧縮空気を使用する４つの上述の特許は、間欠的なまたは信頼性の低い電力供給源を使用し、圧縮空気を作り出し、圧縮空気は、貯蔵タンクの中に貯蔵される。また、タンクの中の液体の圧力を増加させるために圧縮空気を使用する上述の特許は、貯蔵されている圧縮空気を使用し、タンクの中の液体の圧力を増加させ、したがって、加圧液体が、水が圧縮空気によってタンクから押し出されるまで、制御された様式で、電力を発生させるために使用され得る。また、タンクの中の液体の圧力を増加させるために圧縮空気を使用する上述の特許のいずれも、それらが消費するものよりも多い電力を作り出さない。これは、圧縮空気を作り出す非常に非効率的なプロセス、圧縮空気の圧力がタンクから外へ水を押し出すときに圧縮空気の圧力がどの程度減少するかということ（たとえば、圧縮空気がタンクから外へ水を押し出すときに、圧縮空気によって占有されるエリアが２倍にされる場合には、圧縮空気の圧力は半分にカットされる）、電力を作り出す目的のために加圧水を格納するタンクがどのように繰り返して補給されることを必要とするか、および、単一のエネルギーを作り出すデバイスを駆動することによって、限られた量の電力を作り出すために、どのように加圧水が使用されるかということに大きく起因する。
米国特許第５９１６４４１号明細書 米国特許第５３６６６３５号明細書 米国特許第４０５５９５０号明細書 米国特許第４２０６６０８号明細書 米国特許第６６７２０５４号明細書 米国特許第９５４６６４２号明細書 米国特許第５４５１１３７号明細書 米国特許第５６４２９８４号明細書
先行技術の固有の制限を考慮すると、システムの全体を通して使用される液体の圧力を劇的に増加させるために圧縮ガス（好ましくは、圧縮空気）を使用する本発明の実施形態は、いくつかの利点を有する。（１）わずかな損失を除いて（追加的な液体の定期的な追加を必要とする可能性がある）、システムの中の液体のレベルは、ほとんど変化しない。（２）圧縮空気は、本質的に、発電プラントが動作している間に、気密かつ水密の貯蔵タンクの中に捕捉され、したがって、それは、貯蔵タンクの中の液体に圧力を印加するために常に使用され得る。（３）発電プラントの初期のセットアップの後に、定期的に追加され得る任意の圧縮空気は、好ましくは、そうでなければ無駄になっていた可能性のある余剰の電力によって作り出される。（４）貯蔵タンクの中の液体を常に押す圧縮空気によって提供される圧倒的な圧力（それは、強力なポンプが、パイプのコイル状セクションの中の複数のタービンを通って流れる液体の流量速度を劇的に増加させることを可能にする）は、発電プラントの効率および電力出力を劇的に増加させる。（５）発電プラントの効率および電力出力の劇的な増加は、大量の余剰の電力を作り出すことを可能にする。
したがって、本発明の目的は、１日２４時間、１週間７日、１年３６５日、１００パーセントクリーンな電力を作り出すことである。
また、本発明の目的は、信頼性の高いベースロード電力供給源および発電プラントであることである。
また、本発明の目的は、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器を使用することであり、その中の水または他の液体の体積は、静水圧力を生成させることができ、自然に生じる力（たとえば、重力および大気圧力など）の有益な効果を促進させることができ、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器に連結されている一連のパイプまたは他の導管を通って水または他の液体が下に流れるときに、発電機を駆動するタービンを回転させる。
また、目的は、同時に電気を発生させることができるタービンおよび発電機の数を増加させるために、かつ、水または他の液体がユニットの底部に到達した後に、それが高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器に戻されなければならない垂直方向距離を制限するために、パイプのコイル状セクションを使用し、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器に連結されている一連のパイプまたは他の導管の長さを増加させることである。
また、目的は、静水圧力および大気圧力（それは、タービンを回転させて電気を発生させるために使用される高置された水または他の液体によって可能となり、または、その有益な効果がそれによって促進される）が、１つまたは複数のリターンパイプまたは他の導管を通して、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器の中の水または他の液体のレベルと平衡しているレベルへ、水または他の液体を上に押し戻すことができるようにすることであり、したがって、１つまたは複数のポンプを使用して、残りの距離において、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器の中へ水または他の液体を戻すために、より少ない電力を必要とする。
また、目的は、タービン／発電機によって作り出される電力が、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器の中へ水または他の液体を戻すために使用される１つまたは複数のポンプを稼働するために必要とされる電力の量を超えるようにし、したがって、余剰のまたは正味の正の電力の安定した供給を作り出すことである。
また、目的は、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器に加圧水または他の液体を戻すために使用されるポンプが、水または他の液体がシステムの全体を通って移動するレートを増加および制御することができるようにし、それによって、発電プラントによって作り出され得る電力の量を増加および制御することである。
また、目的は、ポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーン、および、高置された貯蔵タンクの中の水または他の液体の表面に印加される圧力を使用し、パイプのコイル状セクションの中のタービンを通る水または他の液体の流量速度を増加させることであり、したがって、水または他の液体の運動エネルギーは増加され、１分間当たりにタービンと相互作用する励起された水または他の液体の量が増加され、それによって、発電プラントによって作り出される電力の量を増加させる。
また、目的は、発電プラントがその通常動作容量またはネームプレート容量（それは、本発明のより大きな容量の実施形態では、好ましくは、発電プラントのターゲットとされる容量または最大の容量よりも約３３％少なくなることとなる）において動作するために必要とされるよりも多くのポンプまたはポンピング容量を有することであり、また、シスターポンプ(sister pump)またはバックアップポンプがシステムの中に含まれるようにすることであり、それは、電気生産を中断することなく、ポンプを定期的に休止させ、または、ポンプにメンテナンスを実施するために使用され得る。
また、目的は、圧縮空気を使用し、気密かつ水密の高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器の上側部分の中の水または他の液体の表面に印加される圧力を、大気圧力を超えて増加させ、地面レベルタンクまたは他の高容積の地面レベル流体受容部の中へ進入する前に、および、最後に、水または他の液体がシステムの全体を通って移動するレートを増加および制御するために遠心ポンプが使用されるときに、１つまたは複数の遠心ポンプのインペラの目に生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンの中へ進入する前に、パイプのコイル状セクションの中のタービンを通って下に流れる励起された水または他の液体の安定した流れの流量速度を最大化することである。
また、目的は、重力、運動量、高置された貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気からの圧力の増加、および、静水圧力を使用し、遠心ポンプのインペラの目における部分的な真空またはより低い圧力ゾーンの中へ、水または他の液体の安定した流れを提供することであり、それは、地面レベルタンクまたは他の高容積の地面レベル流体受容部の中の水または他の液体の静水圧力の増加によってさらに支援され、したがって、ポンプは、システムのエネルギー発生部分を通る水または他の液体の流量速度を最大化することが可能であり、同時に、ユニットの底部からの加圧水または他の液体を高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器の中へ戻すことが可能である。
また、目的は、リターンタンクまたは同様の導管および水変位を使用し、加圧水または他の液体をより効率的に戻すことであり、加圧水または他の液体は、好ましくは、パイプまたは他の導管の１つまたは複数のセクションを通して高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器に連通している気密かつ水密の地面レベルタンクまたは他の地面レベル流体受容部から、リターンタンクまたは同様の導管の中へ水平方向にポンプ送りされ、リターンタンクまたは同様の導管が使用するのに適当であるときに、高置された貯蔵タンクまたは他の格納容器に戻される。
また、目的は、発電プラントが動作している間に、可能な限り正確かつ効率的に、発電プラントが発電プラントの最大の容量の中で要求されたまたは所望の量の電気を作り出すことができるように、ＡＩ対応の制御システムを使用することであり、また、発電プラントが他のスマートインフラストラクチャーとしっかりと通信することができるように、ＡＩ対応の制御システムを使用することである。
これらのおよび他の目的を実現するために、本発明は、２４時間／週７日のベースロードの１００パーセントクリーンな電力の科学的に健全で環境に優しく経済的に比類のない生産のための方法およびシステムである。
本発明は、好ましくは電気を発生させる外部発電機にタービンが接続されている状態で、パイプまたは他の導管の中のタービンを回転させるために、パイプまたは他の導管を通る水または他の液体の流れを利用することによって、電気エネルギーを発生させる発電システムを含む。発電システムは、水または他の液体の流量速度および運動エネルギーを増加させるために、可能な範囲で重力の力をさらに利用し、また、システムの全体を通して液体を効率的に移動させ、１つまたは複数のポンプを使用してそれをその供給源に戻すために、可能な範囲で空気圧力および水または静水圧力をさらに利用する。
本発明の多数の実施形態が可能である。それらは、水または他の液体の供給源が、陸上に位置付けられており、上手く構築された格納容器（好ましくは、タンク）の中に貯蔵されている構成（または、実施形態）を含む。そのような場合では、貯蔵タンクは、作り出され得る静水圧力および電力の量を最大化するために、また、他の野心的な目標を満たし、依然として要件（たとえば、地域の建築基準法に関連するものなど）に準拠するために、地面レベルの上方において異なる高さに上昇または高置され得る。他の陸上ベースの構成は、地面レベルの近くに、地面レベルに、または、地面レベルの下方に位置付けられている、高置された貯蔵タンクを有する。しかし、高置された貯蔵タンクが、地面レベルの上方に位置付けられているか、または、地面レベルの近くに、地面レベルに、もしくは、地面レベルの下方に位置付けられているかにかかわらず、加圧水または他の液体が貯蔵タンクを離れると、その流れを格納して方向付けるために使用されるパイプまたは他の導管は、好ましくは、貯蔵タンクの底部に連結され、そこから開始する。
貯蔵タンクの中の液体（それは、好ましくは、クリーンな（飲用水）飲料水であるが、処理された下水、排水、異なるアルコールまたは他のタイプの凍結防止剤などのような添加剤を伴う水、または、場合によっては、飲用水よりも大きな密度を有する塩水または他の液体である）は、好ましくは、最初に、好ましくは貯蔵タンクの底部に位置付けられている放出弁を通って退出する。
タンク放出弁を通ると、水は、次いで、パイプ（または、本発明のより大きな容量の実施形態のうちのいくつかでは複数のパイプ、または、２４時間／週７日／年３６５日動作することを意図されたもの）または他の同様の導管に進入し、それは、好ましくは、比較的に短い距離にわたって（それは、好ましくは、貯蔵タンクの下方のユニットの残りの部分の高さの２０％である）、その起点において真っ直ぐ下に向かって始まっている。ダウンパイプのこの比較的に短いセクション（それは、底部よりも上部において広く開始することが可能である）は、重力の力に起因して可能な限り速いレートで水が下向きに加速することを可能にするために部分的に使用されるが、システムを下に通る水の機械的に制御された移動（それは、（少なくとも、本発明の最も優良な実施形態では）システムの１つまたは複数のポンプによって可能にされる）を与えるために、また、水の下向き流れに対してその影響を付与するための少し多くの時間およびスペースを与えるために主に使用される。好ましくは、システムの全体を通して水を急速に移動させるために、自然の力とともに機械的な手段を利用する、本発明のこれらの最も優良な実施形態では、ポンプ（それは、また、大気圧力および静水圧力に起因して貯蔵タンクの中の水のレベルまですでに押し戻され得る水を貯蔵タンクに戻すために最終的に使用される（両端部における水が同じレベルを求める状態の透明なゴムホースのＵ字形状のピースを想像されたい））は、典型的に、システムの電気発生部分の底部における水密かつ気密の潜在的な導管の中の加圧水を活用することによって、そのポンピング効率が増加されるようにし、また、それらが消費する電気の量が低減されるようにし、それは、高置された貯蔵タンクの中の水の表面から、１つまたは複数のポンプが好ましくは地面レベルタンクに直接的に接続する場所へ延在する。
重力のみによって実現され得るものを超えて水の流量速度を増加させるためにポンプを使用する本発明の実施形態では、流れる水の速度は、（最初にタンク放出弁を通過し、また、好ましくは、ダウンパイプの短いセクションの中へ真っ直ぐ下向きに流れた後に）ポンプによって制御される。この理由は、ポンプによる水の移動（それは、ポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンによって可能にされる）が、貯蔵タンクの中の水の表面（そこでは、大気圧力（または、好ましくは、圧縮空気によって提供されるより高い圧力、または、機械的な手段を通して作り出された増加された圧力）が、かなりの量の圧力によって常に押し下げる）からポンプへ延び、水の流量速度は、それがポンプの制御下にあるように、かつ、水がタービン／発電機を格納するパイプの次のセクションに到達して電気を発生し始めるまでに、ターゲットとされる速度に維持され得るように較正されるからである。
流れる水によって駆動され得るタービン／発電機の数を増加させるために、パイプおよびパイプセクションの多くの異なる構成が、本発明によって用いられ得る。パイプセクションの最も好適な組み合わせでは、流れる水がダウンパイプの短いセクションの底部に到達した後に、それは、次いで、パイプ（または、他の導管）の次のセクションに進入し、それは、好ましくは、スプリングのようにコイル状に巻かれ、子供のコイル状の飲料用ストローに外観が似ている。このようにパイプをコイル状に巻くことは、ユニットの底部へ真っ直ぐに下に延在するパイプと比較されると、ダウンパイプの底部と、パイプのコイル状セクションの端部が好ましくは地面レベルパイプにまたは地面レベルタンクもしくは他の導管の上部に連結されている場所と、の間の残りの垂直方向距離の好ましくは少なくとも８０％において、パイプの全体的な長さを１０倍以上増加させることを可能にする。
ダウンパイプの底部とユニットの底部における潜在的な導管（その主な目的は、その中の加圧水を貯蔵タンクに戻すことである）との間の利用可能なスペースにおける、１０倍以上のパイプの全体的な長さのこの劇的な増加は、本発明が非常に上手く機能する主な理由および最も重要な概念のうちの１つである。そして、当然のことながら、１０倍以上のパイプの全体的な長さの増加は、パイプの内径と比較されるときに比較的に小さな直径および周囲部を有するそれぞれのコイルによって達成できる。また、それは、貯蔵タンクの底部とパイプのコイル状セクションの端部との間の合計距離にかかわらず起こり、それは、少なくとも１つのタービン／発電機が好ましくはパイプのコイル状セクションのそれぞれのコイルの中に含まれるという事実、および、貯蔵タンクが地面レベルの上方に高置されており、パイプのコイル状セクションが地面レベルの下方に下に延在する場合には、パイプのコイル状セクションの長さがさらに増加され得るという事実を含む。
余剰の電力を作り出すために自然の力に主に依存する本発明のあまり強力でない実施形態では、給水塔から分岐する自治体の水ラインが何マイルも延在して依然として家庭および企業に加圧水を提供することがどのようにできるかということと同様に、ユニットの底部においてまたはその近くにおいて、パイプの典型的なセクションがパイプのコイル状セクションの端部に連結されている場合には、それは、加圧水を格納し、加圧水は、大気圧力および静水圧力によって貯蔵タンクの中の水のレベルまで水がすでに押し上げられることができるかということに起因して、どのように効率的に水が貯蔵タンクに戻されるかを単に向上させる以上のことを行うために使用され得る。それは、パイプの次の（地面レベル）セクションをさまざまな経路に沿って水平方向に走らせることを含み、パイプのメインセクションの全体的な長さ、および、電気を発生させるために使用され得るパイプセクションの数を拡張するようになっており、また、パイプの地面レベルセクションの中に追加的なタービン／発電機を設置することによって行われ得、それは、リターンパイプが好ましくは貯蔵タンクに向けてループして戻るときに、地面レベルパイプが移行してリターンパイプになる前に、同時に電力を作り出すことができるタービン／発電機の合計数を増加させる。
すでに述べられたように、本発明のより強力な実施形態では、好ましくは、気密かつ水密の地面レベルタンクまたは他の大容積の水受容部が存在し、それは、パイプのコイル状セクションの端部に連結されており、それは、好ましくは、ユニットの底部においてそれに直接的に連結されている複数のポンプを有する。ポンプは、好ましくは、次いで、加圧水を貯蔵タンクの中へ上に戻すためにポンプの吐出出口部に連結されているリターンパイプを使用し、または、意味のある場合には、加圧水を貯蔵タンクの中へ上により効率的に戻すために別個のリターンタンクおよび単純な水変位（それについての詳細は後述）を活用する他の手段を使用する。また、パイプの以前のセクションの内径、１分間当たりにシステムを通って循環する水のガロン数、所望の量の電気を作り出すために連続的なかつ十分な流量速度の水を提供するために必要とされるポンプの数およびサイズ、ならびに、高置された貯蔵タンクがどのように高い所に支持または保持されるかということに応じて、より大きな直径および容積の地面レベルパイプ（１つまたは複数のポンプと連通しているかまたはそれに直接的に接続されている）も使用され得る。
リターンパイプの中の水を貯蔵タンクの中の水の高さまで押し戻すために、静水圧力（大気圧力によって提供される初期の１４．７ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の圧力を含む）を使用する能力に起因して、システムによって用いられるパイプの異なるセクションの全体的な長さは、リターンパイプの中で水が到達することができる高さが影響を受けることなく、非常に長くされ得る。しかし、主に自然の力に依存する本発明の実施形態が２４時間／週７日のベースロードの１００パーセントクリーンエネルギー発電プラントになるようにするために、本発明がそこからの水の安定した流れを維持することができるように、リターンパイプ（または、パイプ）の上部を位置決めするための適正な高さを決定することが必要であることに加えて、および、結果として、水がリターンパイプから流出するレートを決定することが必要であることにも加えて、システムの全体を通して水の連続的な流れを効率的に維持するために必要とされるポンプのサイズおよび数を決定することも必要である。そのために、リターンパイプの上部が貯蔵タンクの中の水と同じ高さにおいて貯蔵タンクの隣に設置されたとすれば、リターンパイプの中の水の高さが貯蔵タンクの中の水の高さと平衡している場所の下方にリターンパイプの上部を単に低下させることによって、水は、パイプの上部から自由に流れ始め、水流のレートは、リターンパイプの上部が低下されるにつれて増加し続ける。これは、リターンパイプの内径、どれくらい多くのコイルがパイプのコイル状セクションの中にあるか、または、コイルの直径が何であるかにかかわらず、真実であり続け、水流のレートは、リターンパイプの上部がユニットの全体的な高さに対してあまり遠くに低下されなくても、非常にロバストになり始める（事故の後に消火栓から外れた消火栓のパイプが水を真っ直ぐ空中に発射することを想像されたい）。
追加的に、どのように大気圧力および静水圧力が、ユニットの全体的な高さと比較して、パイプのコイル状セクションの中のパイプの全体的な長さが非常に長くなることを可能にし、水が貯蔵タンクの中の水のレベルまでリターンパイプの中で上昇する能力に影響を与えないかということと同様に、非常に似たことが、パイプのコイル状セクションの中に設置され得るタービン／発電機の数に関しても当てはまる。そして、それぞれのタービン／発電機は、実際に、流れる水の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、本発明によって好ましくは使用されるそれぞれの個々のパイプ内タービン（タービンについての詳細は後述する）を水が通過するときに、水の流れに影響を与えるが、タービン／発電機とのその相互作用の結果として、パイプの任意の部分において水の閉塞または「逆流」は存在しないので、また、部分的には、疎水性のまたは他の特殊コーティングが、好ましくはパイプの内部壁部に適用され、摩擦を低減させるので、流れる水が好適なパイプ内タービンと相互作用した後に、水速度は、リターンパイプの開放端部を通ってシステムを退出する加圧水の流量および量によって決定される流量に迅速に戻る。これは、タービン／発電機同士の間に十分な量のスペースが存在している限り、パイプのメインセクションの中に合理的に配備され得るタービン／発電機の数が、静水圧力（大気圧力を含む）がリターンパイプの開放端部から一貫して作り出すことができる水流量速度に主に依存する本発明の一実施形態において配備され得、それは、リターンパイプの開放端部が貯蔵タンクの下方ほんの数メートルにあるかどうか、または、水がユニットの底部において可能な速度に到達することを許容されるかどうかを含むということを意味している。
重力、大気圧力、および静水圧力の自然の力のみからの利益を受けながら、パイプの異なるセクションの全体長さを通ってリターンパイプの開放端部から外へ水が自由に流れることを許容されるときに、パイプのコイル状セクションの中に多数のパイプ内タービンを含めることが、水流のレートおよび単一のリターンパイプの開放端部（または、上部）の高さにどのように影響を与えるかについてテストするために、プロトタイプが構築された。タービンがパイプのコイル状セクションのそれぞれのコイルの中に１つずつ位置付けられており、リターンパイプの上部が多くの異なる高さに位置している状態でも、パイプのコイル状セクションの中に何もないとき、および、パイプのコイル状セクションの中にタービンが存在しているときに、加圧水がリターンパイプの開放端部から外へ自由に流れた。また、テストの結果は、ガイドまたは他の水流方向制御デバイスが、電力生産を増加させるために、タービンの直前で水流を加速および圧縮するために使用され得るということを確認した。そして、当然のことながら、すべての場合において、リターンパイプの開放端部からの水の流量速度は、リターンパイプの上部が貯蔵タンクの中の水のレベルに対して高く位置していればいるほど遅くなり、リターンパイプの開放端部がパイプのコイル状セクションの底部に対して近く位置していればいるほど速くなり、それは、本発明の最も優良な実施形態においていくつかの理由のために重要になる単純な事実である。
また、発電プラントの単一のユニットが１時間当たりに作り出すことができる電気の量（または、その容量）は、かなり変化する。可能な本発明のより大きな容量の実施形態のうちのいくつかにおいて、ＦＦＷＮクリーンエネルギー発電プラントの異なる実施形態が構築され得る異なる容量は、１時間当たりの比較的に小さな数のワットから１時間当たり２００メガワット以上までの範囲にある。より大きな容量のユニットのうちのいくつかが１時間当たりに作り出すことができる電気の量を作り出すために、１分間当たりに貯蔵タンクの中へ戻される必要がある多数のガロンの水は、ユニットが可能な限り効率的にかつコスト効率良く動作される場合には、多くのポンプの使用を必要とする。ポンプの数およびサイズ、ならびに、ポンプが加圧水を貯蔵タンクの中へ戻すように構成され得る異なる方法、または、ポンプが加圧水を貯蔵タンクの中へ戻すためのより複雑なシステムの中のコンポーネントになることができる異なる方法も、幅広く変化する。
単一の地面レベルパイプおよび単一のリターンパイプを含む本発明の実施形態を使用して、水を貯蔵タンクに戻すための比較的に容易な方法は、プラットフォームの形態の支持構造体をセットアップすることであり、それは、好ましくは、ダウンパイプの隣のオープンスペースにおいて、貯蔵タンクの下方に位置付けられ、ユニットの底部からの加圧水がリターンパイプを通ってかなり速いレートで自由に流入するための水受容部を保持するために使用される。依然として上方により高くにあるメイン貯蔵タンクよりもはるかに小さな水受容部に入ると、比較的に短い距離を貯蔵タンクの中へ水をポンプ送りする能力、および、リターンパイプの開放端部または上部を通って下側水受容部の中へ自由に流れる水のレートについて行く能力（または、同様に重要なことには、１分間当たりにパイプのコイル状セクションの中のそれぞれのタービンと相互作用するガロン毎分の水の量に少なくとも等しいポンピング容量も有する）を備えた任意の数のポンプが、それを行うことができる。しかし、本発明の目的は、水を貯蔵タンクに戻すために使用されるポンプがシステムの全体を通して水の流量を増加および制御することができるようにし、それによって、ユニットによって作り出される電気の量を増加および制御することもできるようにすることであるので、本発明のちょうど説明されている実施形態（それは、重力、大気圧力、および静水圧力の自然の力の有益な効果に主に依存しており、また、余剰の電力を作り出す電力生産サイクルを成功的に完了するためにパイプのコイル状セクションの中に含まれている十分な数のコイルおよびタービン／発電機を有している）は、好適なものでなくなる。
本発明のより好適な実施形態において、可能なより低い容量の実施形態のうちの１つではあるが、静水圧力を使用し、中間水受容部の中へ水を押し上げ、水流を生成させる代わりに、また、水が貯蔵タンクに戻されるために必要とする距離を短縮する代わりに、貯蔵タンクは、もはや通気されず、代わりに、気密かつ水密にされ、したがって、貯蔵タンクの上側部分が、圧縮ガス（好ましくは、圧縮空気）によって充填され得る。どのようにユニットの底部における水の静水圧力が、貯蔵タンクの中の水の表面からシステムの中の最下点まで水深さの１０メートルまたはおおよそ３３フィートごとに１４．７ｐｓｉ（ポンド毎平方インチ）に、貯蔵タンクの中の水の表面を押し下げる空気によって提供される圧力（大気圧力は、海面レベルにおいて１４．７ｐｓｉである）を加えたものになるかということに起因して、１４．７ｐｓｉを上回る圧縮空気によって貯蔵タンクの上側部分を充填することによって、ユニットの底部における水の静水圧力は、圧縮空気の圧力の増加に相応して増加される。
静水圧力（それは、水の表面に作用する任意の圧力に加えて、上方から下向きの力を働かせる水の重量が増加することに起因して、表面から測定された深さに比例して増加する）のために、貯蔵タンクの上側部分の中へ圧縮空気を導入することによって、ユニットの底部における水の静水圧力を増加させる潜在能力に加えて、少なくとも１つのポンプが、また、気密かつ水密の接続によってシステムの中へ組み込まれているそれぞれのリターンパイプの上部に連結される。リターンパイプの上部に直接的に取り付けられることによって、ポンプは、リターンパイプを通って上がる水の流量速度を（貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気によって提供されるすべての追加的な圧力があっても、それが徐々に遅くなる代わりに）増加させることができる。その理由は、静水圧力によって提供される動作圧力が、通常は、それが水を高くに押し上げることを助けるほど、減少し始めるからである。この理由は、ポンプが、かなりの量の追加的な水流速度（特に、ポンプの入口側または吸引側からの部分がリターンパイプを通って下に戻り、次いで、パイプのメインセクションを上に通って貯蔵タンクの中の水の表面に戻ることを含む、今では閉じたシステムであるものの一部として）を作り出し、それは、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービンを通る水の流量速度を増加させる際にも非常に効果的であるからであり、それは、貯蔵タンクの中の水の表面に一定の圧力を印加する貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気によって、劇的に増加される潜在能力をすでに有している。
十分な量の圧縮空気が貯蔵タンクの上側部分の中に捕捉されていることによって、ならびに、リターンパイプの上部に連結されているシステムの中へ組み込まれているポンプによって、ならびに、ポンプの通常の動作の間にポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンが、水密かつ気密のシステムを通る水の流量速度を増加させて制御するために上手く利用されることによって、ポンプをリターンパイプに取り付ける別の利益は、どのようにそれらが発電プラントの全体的な効率および容量も増加させるかということである。実際に、適正に行われる場合には、ポンプをリターンパイプに直接的に（または、さらに良いことには、パイプのより大きな直径および容積の地面レベルセクション、または、ユニットの底部における地面レベルタンク（それは、より大きくてより強力な増加した数のポンプをシステムの中へ組み込むことも可能にする）に直接的に）取り付けることによって、閉じたシステムを生成させるために１つまたは複数のポンプを使用することは、自然の力のみを使用して可能であるものをはるかに超えて、発電プラントの容量を劇的に増加させる潜在能力を有している。それは、下向きに流れる水がポンプによって制御されるターゲットとされる流量速度を実現する機会を有したポイントを超えて動作上可能であるように、可能な限り多くのタービン／発電機をパイプのコイル状セクションの中に設置することを含み、タービン／発電機が、重力、静水圧力、および大気圧力がパイプのコイル状セクションを通って作り出すことができるものよりもはるかに速い流量速度において正常に動作する能力を持つ。
閉じたシステムを生成させるためにポンプを使用することによって、発電プラントの効率が増加させられる最も重要な方法の１つは、システムのポンプがどのように働くかということ、および、ポンプに進入する水の圧力がどのように利用され得るかということと関係しなければならない。この理由は、ポンプが動作するために必要とされる部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを作り出しながら、インペラによって比較的に少量だけ低減された後に、それぞれのポンプに進入する水の圧力は、所望の流量で貯蔵タンクの中へ水を上に戻すために必要とされる出口吐出圧力から差し引かれることができるからである。これが意味するものは、水がポンプに進入する前の水圧力が何であれ、それは、典型的に、約１４．７ｐｓｉ（または、海面レベルにおける大気圧力、および、典型的に、おおよそ、部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを生成させるために水圧力が低減されたもの）であり、それは、水がポンプに進入した後のものよりも大きいということ、および、（この場合には、どのようにシステムが構成されているかに起因して）貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気の圧力がどうであるかにかかわらず、ポンプが、ポンプに進入する水圧力と所望の流量で貯蔵タンクの中へ水を戻すために必要とされる出口吐出圧力との間の差を埋め合わせることのみを必要とするということである。また、これが意味するものは、ＡＩ対応の制御システムによってターゲットとされているどのような流量速度でも満たすために、パイプのメインセクションを通っておよびポンプの中へ水の一定の流動を押し出すのに十分に、貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気の圧力が高くなっている限りにおいて、ポンプが、その効率の差をほとんど伴わず、リターンパイプの垂直方向の長さに沿って任意の場所に位置決めされ得るということであり、それは、ポンプを稼働させるために使用される電気の量があまり変化しないということを意味している。
システムの中へ組み込まれているポンプが地面レベルパイプと連通しているかまたは地面レベルパイプに接続されている場合には、これも当てはまる。この理由は、貯蔵タンクに水を戻すために使用される１つまたは複数の導管にポンプが接続されている場所にかかわらず、ポンプは、ポンプに進入する水圧力と所望の流量で貯蔵タンクの中へ水を戻すために必要とされる出口吐出圧力との間の差を埋め合わせることのみを必要とするからである。そして、静水圧力は、水の表面に作用する任意の圧力に加えて、上方から下向きの力を働かせる水の重量が増加することに起因して、表面から下に移動する測定された深さに比例して増加し、また、静水圧力は、貯蔵タンクの中の水の表面に作用する任意の圧力を依然として含むが、上方から下向きの力を働かせる水の重量が減少することに起因して、ユニットの底部から上に移動する測定された深さに比例して減少するので、ポンプ高さが上昇または低下されるときの静水圧力の損失またはゲインは、貯蔵タンク１に水を戻すために必要とされる圧力の低減または増加に本質的に等しく、それは、貯蔵タンク１に加圧水を戻すためにポンプ１７を稼働させるために必要とされる電気の量が、ポンプ１７が位置付けられている場所にかかわらず、おおよそ同じになるということを意味している。
貯蔵タンクの上側部分の中へ圧縮空気を追加することが、ユニットの底部から貯蔵タンクの中へ水を上に戻す能力にどのように影響するかということをより良好に理解するために、貯蔵タンクの上側部分の上部１フィートが３００ｐｓｉの圧縮空気によって充填されており、貯蔵タンクの中の水の表面とユニットの底部における水との間に１００フィートが存在しているとすれば、８００フィートの高さのリターンパイプが、７７０フィートを超える水によって充填されていることとなる。言い換えれば、貯蔵タンクの上側部分の上部１フィートが３００ｐｓｉの圧縮空気によって充填されたとすれば、圧力の増加は、典型的に２０フィート高さの貯蔵タンクにさらに６５０フィート以上の高さを追加し、それを水によって充填するようなものである。そして、当然のことながら、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービンを通る水のターゲットとされる流量速度に到達して維持するために、１つまたは複数のポンプを有することが必要とされる場合には、３００ｐｓｉよりもはるかに高い圧縮空気が容易に使用され得る。
貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気によって提供される圧倒的な圧力を使用する能力は、いくつかの重要な利益を有する。そのうちの第１のものは、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービンを通って下に流れる水の流量速度を最大化する能力である。この理由は、貯蔵タンクの中の水の表面に印加される圧倒的な圧力が、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービンを通って下に流れる水の流量速度を劇的に増加させることを可能にするというだけでなく、水の運動エネルギーを劇的に増加させること、および、１分間当たりにパイプのコイル状セクションの中のタービンと相互作用する励起された水の量を劇的に増加させることも可能にするからである。そして、水の運動エネルギー、および、タービンと相互作用する励起された水の量が劇的に増加されることによって、１分間当たりにパイプのコイル状セクションの中のすべてのタービン／発電機によって作り出される電力の量も、劇的に増加される。
すでに説明されたように、本発明のより大きな容量（容量は、１時間当たりに作り出され得る電気の量を意味する）の実施形態は、１分間当たりに貯蔵タンクの中へポンプ送りされて戻されることを必要とする多数のガロンの水を満たすために、かつ、システムが可能な限り効率的にかつコスト効率良く動作するようにするために、多くのポンプの利用を必要とする。これは、パイプのコイル状セクションの底部から急速に退出する水の意図された体積を収容するために必要とされるポンプの適当な数を決定することによって、次いで、その数のポンプがパイプのより大きな直径および容積の地面レベルセクションに連結されるようにするか、または、その数のポンプが別の大容積の地面レベル導管（それは、好ましくは、好ましくはパイプのコイル状セクションの端部に連結されている気密かつ水密の地面レベルタンクまたは同様の水受容部を含む）に連結されるようにするかのいずれかによって、容易に達成され得、ポンプは、ユニットの底部においてそのピークになる水の静水圧力によってかなりより効率的にされ、次いで、貯蔵タンクの中へ上に加圧水を戻すために使用される。
また、発電プラントが通常動作またはネームプレート容量（それは、発電プラントのターゲットとされる最大の容量よりも約３３％少なくなる）において動作するために必要とされるよりも多くのポンプまたはポンピング容量を有し、また、シスターポンプまたはバックアップポンプがシステムの中に含まれるようにするという本発明の目的は、困難なく達成され得る。加圧水を格納する少なくとも１つのリターンパイプが適正な場所において上にループし、パイプのメインセクションを通る水の流量速度を増加および制御するためにポンプが使用される場合、シスターポンプの追加は、２つの分岐パイプ（または、シスターパイプ）をそれぞれのリターンパイプから分岐させ、パイプの中のベンドからの任意の複雑さを回避するために必要とされる距離を上に延在させることによって、行われ得る。次いで、それぞれのシスターパイプは、自分自身のポンプがしっかりとそれに連結されるようにし、それは、加圧水を上側リターンパイプを通して残りの距離を貯蔵タンクの中へ戻すことができる。１つまたは複数のポンプが、パイプのより大きな容積の地面レベルセクションまたは地面レベルタンクに連結されている場合、１つまたは複数のバックアップポンプは、ユニットが全容量に到達するために必要とされるポンプの中に含まれ得る。いずれかの場合（または、動作的に可能である任意の他のもの）では、ＡＩ対応の制御システムは、それぞれのポンプが等しい時間の量だけ使用および休止されることを保証し、予測分析は、任意の異常および不全を検出すること、および、発見されたときにそれらを報告することができる。そして、ポンプのうちの１つが修理または交換されることを必要とする場合には（または、単にルーチンメンテナンスを受ける場合には）、そのシスターポンプまたはバックアップポンプが、発電プラントによる電気生産を中断することなく、常時充填することができる。
また、タービン／発電機のルーチンメンテナンスは、発電プラントによる電気生産の中断なしに達成され得る。これは、どのようにタービン／発電機の発電コンポーネントが好ましくはパイプの外側に位置付けられるか、パイプの中のタービンと好ましくは一致しているコネクターによって、どこでそれがパイプに連結されるか、かつ、任意の水漏出を引き起こすことなく、かつ、他の依然として動作しているタービン／発電機による電気生産の中断を引き起こすことなく、サービスされる（または、除去および交換もされる）ことができるかということに起因している。パイプの中のタービンをサービスすることまたは除去および交換することは、少し困難であるが、いくつかの場合では、行われることができる。この理由は、水密のデバイスが、パイプの中の好ましくはヘリカルタービンを除去するための手段を格納するパイプのセクションの上方および周りのパイプに、整備工によって取り付けられることができるからである。また、水密のデバイスは、整備工を支援するために、好ましくはその中へ埋め込まれた一対の高耐久性のゴムグローブを有する。
他のタイプのパイプ内水力タービンに対するヘリカルタービン（それは、ＤＮＡの螺旋構造のように見える種類のもの）の使用は、流れる水がヘリカルタービンの回転ブレードを通過して中心回転シャフトを駆動するときに、流れる水の運動エネルギーを取得する際のそのより優れた効率に主に起因する。中心シャフトは、好ましくは、タービンの主本体部から延在する２つの端部を有する。中心シャフトの一方の端部は、好ましくは、水密のコネクター（それは、好ましくは、それ自身のブレーキングおよびロッキングシステムを有する）に接続し、それは、また、好ましくは、パイプの外側において発電機の回転シャフトに接続する。公表された結果を伴う多数のテストにおいて、Ｇｏｒｌｏｖヘリカル垂直方向軸線タービン（特許文献７および８）は、流量が２メートル毎秒程度に低い状態でも、移動する水の運動エネルギーの最大で３５％まで抽出することができた。この効率のパーセンテージは、それらがパイプ内水力発電システムの中へ組み込まれたときに同様の量の表面積を有する、より従来のファンおよびプロペラタイプタービンによって実現され得るものよりも、約３０％大きくなる。Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービンは、揚力ベースの概念の下で動作し、したがって、タービンがそれを通って流れる水の運動エネルギーを取得しているときに、水がタービンを通過する。また、Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービンは自己始動し、それは、水がそれを通過し始めるときに、それが回転し始めるということを意味する。また、研究者によるテストは、Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービンが、ほぼ一定の量のトルク（回転力）が引き起こされ、振動または水の乱れがほとんど引き起こされない状態で、高い回転毎分（ｒｐｍ）において動作することが可能であるということを示している。他のテストは、どのようにＧｏｒｌｏｖヘリカルタービンが、適当に湾曲したインサートがタービンのブレードに流体流れを通すために導管の中に設置されているときに、移動する水の運動エネルギーの最大で７０％を抽出することができ、それによって、効率および電力出力を増加させたかということを示している。また、ヘリカル垂直方向軸線タービンは、それらの水流抵抗を低減させ、かつ、それらがパイプから除去されることをより容易にする、多種多様な構成で構築され得る。これは、タービンおよび発電機が水平方向に配向されることを要求する可能性のある、本発明のより大きな容量の実施形態に関して言えば、特に当てはまる。ヘリカル垂直方向軸線タービンの代わりにヘリカル水平方向軸線タービンの使用を要求する可能性のある別の要因は、好ましくはタービンのｒｐｍを制御することを支援するためにより大きな容量のユニットにおいて使用される（これについての詳細は後述する）、発電機および付随するギアまたはトランスミッションまたは他の手段のサイズである。
ヘリカルタービンの効率および設計のレベルによって、自然の力によって提供される多数の利益、貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気、部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを生成させるための、および、それを使用して、それらのガロン毎分ポンピング容量が提供することができるいかなるメートル毎秒流量においても、ヘリカルタービンを通る水の流量速度を増加および制御するためのポンプの能力、ならびに、非常に効率的に貯蔵タンクの中へ上に水を同時に戻しながら正常に動作するように、ユニットの底部における地面レベルタンクまたは他の大容積の水受容部の中の静水圧力を十分に活用するためのポンプの能力、好ましくはパイプのコイル状セクションにおいて利用されることとなる適当に間隔を置いて配置されたかつサイズ決めされたタービン／発電機の合計数は、加圧水を貯蔵タンクの中へ戻すためにポンプが消費するものよりもはるかに多くの電気を作り出すことに困難性を有さない。実際に、本発明の大規模の実施形態では、発電プラントの効率は、特に努力しなくても、容易に２００％から３００％の間になることが可能であり、それは、ポンプがそれを作り出す際に消費するものよりも、２倍から３倍多くの余剰のまたは正味の電力が、１時間当たりに作り出されるということを意味している。そして、本発明のより大きな容量の実施形態のうちのいくつかによって間違いなく可能である効率のうちのいくつかによって、発電プラントの長い寿命にわたって電気を作り出すコストは、容易に１キロワット時当たり米国１セント未満にすることが可能であり、それは、２４時間／週７日のベースロードの１００パーセントクリーンエネルギー発電プラントにとって非常に注目に値するものである。
パイプまたは他の導管を構築または製造するために使用されることとなる材料も変化する。プラスチックから合成材料までの（または、多種多様な金属および金属合金からコンクリートもしくは鉄骨鉄筋コンクリートまでの）あらゆるものが、ユニットのサイズおよび必要とされる圧力定格に応じて使用され得る任意の他の材料とともに使用され得、また、使用される可能性が高い。
支持構造体を構築または製造するために使用される材料も、潜在的な建築材料および方法の全域にわたって変化する。これは、貯蔵タンクが適正に支持されてその上に載っている状態で、地下に安全に位置付けられることとなる発電プラントのコンポーネントの周りに構築される好ましくはチューブ状の形状の外側壁部を含む。
いくつかの場合では、本発明の実施形態は、多目的建物（たとえば、アパート建物、オフィスビル、店舗、スタジアム、病院、学校、倉庫、および多くの他の構造体など）の中へ組み込まれ、貯蔵タンクは、屋根の上方に位置付けられているかまたは屋根の一部であり、パイプのコイル状セクションは、好ましくは、建物の残りの部分のためのメイン支持構造体の延長部である支持構造体によって支持されている。発電プラントおよび建物を一緒に組み合わせることによって、建物のコストが共有され得、建物の居住者は、それらの１００パーセントクリーンエネルギーの電気暖房および給湯システムのために、かつ、それらの電気ニーズの残りの部分のために、低コストの１００パーセントクリーンな電力への直接的なアクセスを有する。また、この相互に有益な関係（貯蔵タンクコンポーネントは、多くの高層ビルの屋根の上に見出される給水塔よりも危険ではなく、電気発生および分配システムは、大型電気機器を有するよりも危険ではない）は、発電プラントのための長期的な顧客を提供することにもなり、また、建物の居住者および地域コミュニティーのためのあらゆる種類の経済的機会を生成させることにもなる。
いくつかの場合では、本発明は、非常に低い電気コストを有することによって多大な利益を得ることとなる水、下水、輸送、および、他のタイプのインフラストラクチャーなどのような、自治体のおよび民間のインフラストラクチャーの中へ組み込まれる。実際に、本発明は、既存の給水塔の中へ組み込まれ、それらをエネルギー自給自足型のものにするだけでなく、それらをクリーンエネルギーマイクログリッドに変える潜在能力さえも有し、クリーンエネルギーマイクログリッドは、それらの余剰の電力を売り、コストをさらに低減させ、必要とされる修理および更新のための支払いをすることが可能である。
いくつかの場合では、本発明の個々のユニットは、より大きな電気ニーズを満たすために一緒にグループ化される。これは、本発明の２つまたは３つの個々のユニットを含むか、または、複合発電プラントの中へ組み込まれた１００個以上ものものを含む。当然のことながら、拡張のために追加的なスペースが利用可能である場合には、追加的なユニットが、増大する電気需要を満たすために常に追加され得る。また、一緒にグループ化されるユニットは、異なるサイズになり、好ましくは、比較的に小さな２ＭＷ（メガワット）から６ＭＷの範囲のものから始まる。そして、４平方メートル（または、約１３フィート×１３フィートの土地の区画）未満を占有する１０フィート直径のコイルを有する本発明の典型的な６ＭＷから９ＭＷのユニットによって、５００ＭＷ発電プラントを支持するために必要とされる土地の量は、半エーカー未満になる。それとは対照的に、１５０ＭＷの太陽光発電所は、約６００エーカー（または、１ＭＷのソーラーパネル容量ごとに４エーカー）を必要とする。また、パイプのコイル状セクションの中に１０個のコイルを備え、２８インチのパイプ内径を有する本発明の６ＭＷから９ＭＷのユニットは、約８５フィートの非常に合理的な高さ（貯蔵タンクの高さを含む）を有し、パイプのメインセクションおよび地面レベルタンクは、条件が許せば、好ましくは地下に位置付けられている。
また、パイプのメインセクションを地下に設置することは、ユニット（それらは、互いにすぐ隣に設置され得る）が地面レベルにおいてまたはその近くにおいて水および電力の分配インフラストラクチャーを共有することを可能にし、コストを低減させる。また、掘削されたダートは、それぞれのユニットの円形の外側支持壁部の周りを埋め戻し、掘削されなければならないオリジナルのグレードレベルの下方の深さを低減させるために使用され得、また、新しいグレードレベルを上昇させ、洪水の可能性を防止する。また、貯蔵タンクの底部が地面レベルの下方のユニットの残りの部分のほとんどをカバーするようにすることは、ほとんどのケースにおいて、本発明の典型的な８５フィートの高さのユニット（貯蔵タンクに関して２０フィート、ならびに、その下のパイプおよび地面レベルタンクに関して６５フィート）におけるパイプのメインセクションの中の内径２８インチのパイプの中の液体の起こり得る凍結を防止し、また、嵐および他の自然要素に対して、ユニットの最も脆弱な部分を保護する。
本発明の６ＭＷから９ＭＷのおおよそ８５フィートの高さの実施形態は、より大きな内径のパイプを有することができるより大きな容量のユニットのうちのいくつかほど強力ではないが、それにもかかわらず、それらと共通するいくつかの重要なものを有する。すなわち、パイプのコイル状セクションの中のそれぞれのコイルが１０フィートの内径を有する場合には、それぞれのコイルの中のパイプの長さは、３１．４フィートになり、それは、パイプのコイル状セクションの中の１０個のコイルの長さが３１４フィートになることを結果として生じさせる。しかし、より重要なことには、貯蔵タンクの上側部分の中の十分な量の圧縮空気によって、複数のポンプ（好ましくは、地面レベルタンクまたは他の大容積の水受容部に直接的に接続されている）が、パイプのコイル状セクションの中の３１４フィートのパイプの中の１０個のタービンのそれぞれを通過する水の流量速度を最大化することができる。
水および電力の分配インフラストラクチャーに加えて、別の重要なタイプのインフラストラクチャー（それは、好ましくは、コストを低減させるために地面レベルにまたはその近くに位置付けられ、一緒にグループ化されている本発明のユニットによって共有され得る）は、システムの全体を通した大気圧力の有益な効果に取って代わるための圧縮空気の使用と関係がある。通常、海面レベルにおける１４．７ｐｓｉの大気圧力は、遠心ポンプのインペラによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンの中へ、ベント式貯蔵タンクの中の水を押し下げるのに十分である。しかし、ヘリカルタービンを通って下に流れる水の流量速度、および、１分間当たりにタービンと相互作用する高度に励起された水の量は、好ましくは最大化され、より高い圧力の圧縮空気が気密かつ水密の貯蔵タンクの上側部分の中に本質的に捕捉されるようにすることによって、ユニットによって取得されて電気エネルギーに変換され得る運動エネルギーの量を最大化するようになっているので、パイプのコイル状セクションの中のタービンを通って下向きに流れる水の流量速度は、重力、大気圧力、および、ポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンによって引き起こされるサイフォンのような効果によって実現され得るものを超えて、十分に増加され得る。
そのうえ、海面レベルにおける大気圧力は１４．７ｐｓｉの圧力を有しているので、貯蔵タンクの上側部分が３００ｐｓｉの圧縮空気によって充填される場合には、貯蔵タンクの上側部分の中の空気圧力は、大気圧力よりも２０倍以上大きくなる。また、貯蔵タンクの上側部分の中の３００ｐｓｉの圧縮空気は、そこで捕捉され、したがって、それは、貯蔵タンクの中の（本質的に）非圧縮性の水をパイプのコイル状セクションの中のタービンを通して常に押し下げている。そして、それが行き場を失っているので、圧縮空気によって提供される一定の圧力は、最小コストで維持され得る。
当然のことながら、本発明の非常に高い容量の実施形態において貯蔵タンクの上側部分の中の空気圧力を３００ｐｓｉよりも高い量まで増加させ、ユニットの効率を向上させ、その成功的な動作を保証することを助けることも、確かに可能である。そして、タンクの中の脱塩された製品水を陸上施設まで同時にポンプ送りしながら部分的な真空を生成させるポンプを有するタンクの中へ、逆浸透膜を通して水分子を押し込むのに十分な８００ｐｓｉの圧力によって、８００ｐｓｉ以上の圧縮空気が、貯蔵タンクの上側部分の中に必要とされ、遠心ポンプ（それは、好ましくは地面レベルタンクの中のより高い静水圧力の水をリターンタンクの中へ同時にポンプ送りしている）によって生成される部分的な真空の中へパイプのコイル状セクションの中のタービンを通って下る水の流量速度を最大化するようになっているとすれば（ここで、単純な水変位が、次いで、貯蔵タンクがどのような高さであるかにかかわらず貯蔵タンクの中へ等しい体積の水を戻す）、それが行われ得る。
揚水式水力エネルギー貯蔵（ＰＨＥＳ）システムは、典型的に、７５％から８０％の効率を有している。それは、より高い高度まで水をポンプ送りするために必要とされる７５％から８０％の電気が、水が下側水供給源の中へ放出されて戻されるときに、戻る途中に単一のタービン／発電機によって発生させられ得るということを意味する。しかし、その７５％から８０％のラウンドトリップ効率は、上側水供給源と下側水供給源との間の全体距離を水がポンプ送りされることを必要とすることによって実現される。また、それは、水が底部における単一のタービン／発電機に到達するまで水を加速させる重力の十分な効果のほとんどによって、水がパイプを通って下に流れることによって実現される。また、それは、上側水供給源と下側水供給源との間の高さが少なくとも１００メートル（３２８フィート）（通常は、それよりもはるかに多い）であることによって実現される。
パイプのコイル状セクションの中に１０個のコイルを備え、２８インチのパイプ内径を有する、６ＭＷから９ＭＷのおおよそ８５フィートの高さ（貯蔵タンクに関して２０フィート、ならびに、その下のパイプおよび地面レベルタンクに関して６５フィート）のユニットは、明らかに、１００メートル（３２８フィート）に近い高さにはない。しかし、ポンプ（好ましくは、システムの効率をさらに増加させるために、地面レベルタンクに直接的に連結されている）が、５０メートル（１６４フィート）を真っ直ぐに落下した後の水の速度と同じ速度を有するパイプのコイル状セクションを通る流量速度を作り出すために必要とされる同じ流量において、気密かつ水密の地面レベルタンクから外へ加圧水をポンプ送りすることができる場合に、パイプのメインセクションのうちのおおよそ３３１フィートのパイプによって、２８インチのパイプ内径を有するパイプのコイル状セクションを備えたユニットは、５０メートルを真っ直ぐに落下した後の水の速度と同じ流量速度で、その中の水がパイプのコイル状セクション全体を通って下に流れる潜在能力を有する。
それは、その通りである。５０メートルを真っ直ぐに落下する水の流量速度（おおよそ３１．３メートル毎秒または７０ｍｐｈ）に等しい流量速度を作り出すために必要とされる同じ流量において、ポンプが地面レベルタンクから外へ加圧水をポンプ送りすることができる限り、水は、同じ高い速度においてパイプのコイル状セクションを通って移動している。これは、いくつかの理由のために重要である。（１）所望の流量で貯蔵タンクの中へ水を上にポンプ送りするために必要とされる吐出出口圧力が集計されるときに（それは、パイプのメインセクションが１００メートルの長さである場合には、２８インチの内径のパイプを使用して約１／５の高さになる）、それは、水を１００メートル上へポンプ送りするために必要とされる吐出出口圧力の量よりも大幅に少なくなる。（２）システムの中の水の高さに起因する地面レベルタンクの中の静水圧力、および、貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気からの追加的な空気圧力に起因して、ならびに、複数のポンプが、好ましくは、地面レベルタンクから外へ加圧水をポンプ送りするために使用されるので、かつ、それぞれのポンプに進入する水の圧力は、ポンプが動作するために必要とされる部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを作り出しながら、それがインペラによって比較的に小さな量だけ低減された後に、所望の流量で貯蔵タンクの中へ上に水をポンプ送りするために必要とされる吐出出口圧力から差し引かれることができるので、ポンプを稼働させるために必要とされる電力の量は、劇的に低減される。（３）パイプのコイル状セクションの中のタービンを通って下に流れる水が、ＰＨＥＳシステムの中の水と同じ速度で移動しているとすれば、水が３１．３ｍ／ｓで移動している状態で、パイプのコイル状セクションの中の単一のタービン／発電機は、１分間当たりにそれぞれのタービン／発電機と相互作用する水の量が同じであった場合、および、それぞれのタービン／発電機の効率が同じであった場合に、逆に稼働している単一のＰＨＥＳタービン／発電機が使用する電気の７５％から８０％（揚水式水力エネルギー貯蔵システムの一般的に受け入れられる効率）を作り出すことができる。（４）そして、好ましくは本発明によって使用されるタービン／発電機が、パイプのコイル状セクション全体を通る３１．３ｍ／ｓのターゲットとされる流量を維持するためにポンプによって使用される電力の（控えめに）約３５％しか取得して電気エネルギーに変換しないときでも、その約３５％は、パイプのコイル状セクションの中の単に１つのタービン／発電機によって発生させられる。好ましくは、本発明の２８インチの内径のパイプの実施形態のパイプのコイル状セクションに、少なくとも１０個のコイルが存在し、少なくとも１つのタービン／発電機が、好ましくは、１０個のコイルのそれぞれの中にある（１０個よりも多いコイルが、２８インチの内径のパイプを備えたユニットにおいて確かに可能であるということ、または、他の内径を有するパイプのコイル状セクションが確かに可能であり、使用されることは言うまでもない）。
これがまた意味することは、ポンプを稼働させるためにキロワット時（ｋＷｈ）およびその金銭的価値においてコストがかかるものの約３５％が、また、パイプのコイル状セクションの中のタービン／発電機のそれぞれによって同時に作り出され得るということである。言うまでもなく、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービン／発電機によってシステム全体に給電するために必要とする電気の約３５％を作り出すための能力を有すること、および、その後に使用するために利用可能な非常に多くの余剰の電力を有することは、非常に素晴らしいことである。次いで、質問は、「５０メートルを真っ直ぐに落下する水によって実現され得るものと同じ流量速度を、ポンプがどのようにパイプのコイル状セクション全体を通して維持するか？」ということになる。答えは、実際に非常に簡単である。
まず、水のサイフォンのような連続的な流れは、遠心ポンプのインペラによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンによって引き起こされ得、遠心ポンプは、好ましくは、気密かつ水密の接続によって地面レベルタンクまたは他の水受容部に連結され、システムを通って移動する水の速度を増加および制御するために使用されるということに絶対的に疑いの余地はない。これは、共通の人間の経験によって容易に概念化され得る。本当に暑い日に、通常よりも幅広くて通常のストローよりも丈夫なストローを備えた大きな飲料を買ったことがある人なら誰でも立証するように、ストローの周りに自分の唇をシールし、かつ、喉の渇きを癒すためにストローを本当に強く引き込んだ後に、それらがストローを通して冷たい飲料に印加するいわゆる「吸引」が大きくなればなるほど（それは、実際には、吸引ではない。その理由は、彼らが行っていることは、彼らの口の中の空気圧力が大気圧力よりも下方におよび大気圧力に落ちると同時に、より低い圧力のエリアを埋めようと試みて液体がストローを上って彼らの口の中へ入ることを強制することによって引き起こされるからである）、彼らが消費することができる冷たい飲料が多くなる。
システムを通して水を移動させるために必要とされる部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを生成させるためのポンプの能力は、ポンプが連続的にそれを行うことができるということを除いて、同様に機能する。そして、ポンプは、気密かつ水密の接続によって地面レベルタンクまたは他の水受容部にしっかりと連結されるので、かつ、地面レベルタンクまたは他の水受容部の中の水の静水圧力は、ポンプの効率を劇的に増加させるので、かつ、システムを通して水を移動させる際に重力および運動量からの利益を得ることに起因して、かつ、タービンのｒｐｍが、好ましくは、高ワット数、高トルク発電機、および、ＡＩ対応の制御システム（これについての詳細は後述する）によって、所望の範囲の中に維持されるので、かつ、貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気からの圧力の増加が、すべてのタービンを通る水のターゲットとされる最大の流量速度を作り出すために、貯蔵タンクの中の水の表面の上の十分な量よりも多い圧力によって常に押し下げているので、ターゲットとされる最大の流量速度を作り出すために必要とされるガロン毎分（ｇｐｍ）流量にマッチするのに十分なポンピング容量を備えた十分なポンプになることを単に必要とする。そのうえ、３１．３ｍ／ｓの流量速度を作り出すために必要とされるポンピング容量にポンプがマッチすることができる場合には（それは、パイプのコイル状セクションの中の２８インチの内径のパイプを備えた本発明の例示的なユニットの電力出力を説明する目的のために、ターゲットとされる流量速度として以降で使用され（はるかに高い流量速度が、より大きな内径のパイプを備えた本発明の大容量実施形態において、確かに可能であるが）、また、ベースロード電力を作り出すために使用される通常動作流量速度よりも約３３％大きくなる）、それらは、パイプのコイル状セクション全体を通る水の同じ流量速度を維持するのに困難性を有しず、そのかなり実質的な流量に関して可能な限り最大の範囲に、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービン／発電機を使用することを可能にする。
３１．３ｍ／ｓの流量速度を作り出すために必要とされるガロン毎分流量にマッチすることを必要とされる十分なポンプおよびポンピング容量を有することは、特に複数のポンプ（多種多様な容易に利用可能なサイズのものであり、多種多様な能力を有している）が使用されるので、困難でない。たとえば、２８インチのパイプ内径を備えて１０個のタービン／発電機を格納するパイプのコイル状セクションを通る３１．３ｍ／ｓのターゲットとされる最大の流量速度を同時に維持するためにユニットのポンプが、１分当たりにおおよそ１９７，０００ガロンの水を貯蔵タンクの中へ上にポンプ送りすることを必要とする場合には、これは、ユニットの底部において地面レベルタンクまたは他の大容積の水受容部に直接的に接続する共通の遠心ポンプを使用することによって達成され得る。すべてのポンプタイプの最も高い流量を有することに加えて（遠心ポンプは、２００，０００ｇｐｍと同程度の流量に到達することができる）、遠心ポンプは、多種多様な用途で使用され得る多くのタイプおよび構成がある。また、遠心ポンプは、より低い粘度（薄い）の液体のための最良のポンプの選択肢であり、０．１２５ｈｐから５，０００ｈｐの馬力（ｈｐ）範囲を有している。しかし、おそらく、ユニットの底部に位置付けられている遠心ポンプを使用するための最も説得力のある理由は、大容量ポンプのサイズおよび重量に起因し、また、大容積の地面レベル水受容部の中の大体積の高度に加圧された水を活用するためにそれらが提供する機会に起因し、それは、ユニットの中の最も底部のポイントにおけるその最も高いポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）圧力にある。
静水圧力が水の高度によって作り出され、貯蔵タンクの中の液体の表面からインペラの目の中間点への高さまたは垂直方向距離によって測定されるので、遠心ポンプを位置付けするための理想的な場所は、提供された複数のポートを使用して地面レベルタンクまたは他の大容積の水受容部の１つまたは複数の側部に直接的に接続されている。２８インチの内径のパイプを備えたすでに説明された（第１の例）ユニットにおいて、貯蔵タンクの上部とユニットの底部との間の距離が、８５フィート（タンクに関して２０フィート、および、その下のパイプおよび地面レベルタンクに関しておおよそ６５フィート）以下である状態で、十分な量のポンプヘッド（または、吸引ヘッド（または、ポンプ入口部における圧力）と吐出ヘッド（または、所望の流量において貯蔵タンクに水を戻すためにポンプ出口部において必要とされる圧力）との間の差）を有する３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプは、稼働するのに効率的であり、説明される例示的なユニットにおいて使用される。そのうえ、３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプを使用することは、７つの３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプが困難なく１分間当たりに貯蔵タンクの中へ１９７，０００ガロンの水を上に常にポンプ送りすることを可能にするだけでなく、部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを生成させることも可能にし、それは、１分間当たりに１９７，０００ガロンの高度に加圧された水を困難なくポンプの吸引側に常に押すための動作圧力として、静水圧力（それは、貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気の圧力、および、システムの中の水の高さに起因する水圧力を含む）が使用されるために必要な条件を提供する。
いくつかの例示的なユニットに関して、メートル毎秒（ｍ／ｓ）での流量速度、および、メガワット（ＭＷ）での余剰の電力の量が、どのように決定されるかを示す前に、示される最初のものは、３１．３ｍ／ｓのターゲットとされる流量速度がどのように決定されたかということである。当然のことながら、５０メートルを真っ直ぐに落下した後にどの程度の速さで物体が移動しているかということを見出すための最も容易な方法は、単にそれをグーグルで検索する(google)ということである。しかし、これは新しい技術であり、また、自然現象を機械的なプロセスと組み合わせることによって余剰の電力を作り出すことができる非常に少ない技術のうちの１つであるので（１００年以上の歴史を持ち、米国政府およびグローバル企業を含む、多年にわたって付与された技術に関係する多くの承認された特許を有する海洋発電温度差（ＯＴＥＣ）技術と同様）、計算を行うこととする。
重力の加速度に起因して落下する物体の衝突までの時間および衝突時の速度を決定するために使用され得る２つの簡単な式が存在している。
（１） 高さ（ｈ）＝１／２重力（９．８ｍ／ｓ２）×秒の２乗（ｓ２またはｓ×ｓ）。
ｈ＝１／２ｇ×ｓ２。
５０ｍ＝４．９ｍ／ｓ２×ｓ２。
ｓ２＝５０ｍ÷４．９ｍ／ｓ。
ｓ２＝１０．２秒。
ｓ＝３．１９４秒、または、衝突までの時間。
（２） 速度（ｖ）＝重力（９．８ｍ／ｓ２）×時間（秒）。
ｖ＝ｇ×ｔ。
ｖ＝９．８ｍ／ｓ２×３．１９４秒。
ｖ＝３１．３ｍ／ｓ、または、衝突時の速度。
システムを通る水の流量が大きくなればなるほど、パイプのコイル状セクションを通って流れる水が有する運動エネルギーの量が大きくなり、また、タービン／発電機によって取得されて電気エネルギーに変換され得る運動エネルギーの量も大きくなる。３１．３メートル毎秒の流量速度がターゲットとされる流量速度として使用されると、決定されることを必要とする次のものは、２８インチの内径のパイプを備えた第１の例示的なユニットのパイプのメインセクションの中の水の量である。
１立方メートル（３．２８１１８フィート×３．２８１１８フィート×３．２８１１８フィート）＝３５．３２５立方フィート。
２８インチの内径のパイプ＝パイプの内側の１メートル当たり１４．０３２立方フィートの水。
１０００キログラム（または、１立方メートルの水）＝２，２０４．６２ポンド。
１ガロンの水＝８．３４５ポンド。
１０００キログラムの水＝２６４．１８ガロンの水。
２６４．１８ガロン（１０００ｋｇまたは１立方メートル）の水÷３５．３２５立方フィート＝１立方フィート当たり７．４７８ガロンの水。
パイプのセクションの中のエリアの１立方フィート当たり７．４７８ガロンの水によって、および、２８インチの内径のパイプの長さの１メートル当たり１４．０３２立方フィートの水によって、それぞれのメートルの２８インチの内径のパイプの長さの１メートルごとの、また、その長さの１００メートルごとの水のガロンの数が計算され得る。
１立方フィート当たり７．４７８ガロン×それぞれの２８インチの内径のパイプの長さの１メートル当たりの１４．０３２立方フィートの水＝２８インチの内径のパイプの長さの１メートル当たり１０４．９３ガロンの水。また、１０４．９３ガロン×１００メートルのパイプ＝２８インチの内径のパイプの長さの１００メートル当たり１０，４９３ガロンの水。
そして、３３１フィートの長さを有するパイプのメインセクションを有する第１の２８インチの内径のパイプの例示的なユニットによって、パイプのメインセクションの中の水の体積は、１０，４９３ガロンから１０，５００ガロンへ切り上げられ得る（１００メートル＝３２８フィート）。
したがって、第１の２８インチの内径のパイプの例示的なユニットに関してパイプのメインセクションの中の水のおおよその量が既知の状態で（１０，５００ガロン）、ユニットのための水流量速度が計算され得る。
１９７，０００ｇｐｍ÷パイプのメインセクションの中の水の１０，５００ガロン＝１分間当たり１８．７６サイクル。
６０秒÷１８．７６サイクル＝それぞれのサイクルを完了するために３．２秒。
１００メートル÷３．２秒＝パイプのメインセクションを通る水の流量速度に関して３１．２５ｍ／ｓ。
容量（１時間当たりにそれぞれの例示的なユニットによって作り出される電力のメガワットの数）を計算するために、システムの中の水が有する位置エネルギーを決定することによって開始することが最良である。これは、公式Ｅ＝ｍ＊ｇ＊ｈを使用して容易に行われ得る。ここで、
Ｅ＝ジュール（Ｊ）での作り出されるエネルギー。
ｍ＝キログラム（ｋｇ）での水の質量。
ｇ＝重力（９．８ｍ／ｓ２）。
ｈ＝メートル（ｍ）での高さ。
公式Ｅ＝ｍ＊ｇ＊ｈを使用して、１０００ｋｇ（または、１立方メートル）の水を１メートルだけ上昇させる際に貯蔵される位置エネルギー（１０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２×１ｍ）は、９，８００Ｊに等しいということが、科学コミュニティーにおいて十分に確立されている。そして、１キロワット時（ｋＷｈ）は３，６００，０００Ｊに等しいので、１０００キログラム（または、おおよそ２６４．１８ガロンの水）を１メートル（または、おおよそ３．２８フィート）上昇させることによって貯蔵される位置エネルギーは、９，８００Ｊ÷３，６００，０００Ｊ＝０．００２７２ｋＷｈである。
したがって、１０００ｋｇの水を５０メートル上昇させる際に貯蔵される位置エネルギー（１０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２×５０ｍ）は、４９０，０００Ｊになり、０．１３６ｋＷｈ（４９０，０００Ｊ÷３，６００，０００Ｊ＝０．１３６ｋＷｈ）に等しくなり、または、３１．３ｍ／ｓの我々のターゲットとされる流量速度で移動するそれぞれ１０００ｋｇ（または、おおよそ２，２００ポンド）の水が有する推定される運動エネルギーの量に等しくなる。
１分間当たりにタンクの中へポンプ送りされて戻される水の体積に関して１９７，０００ガロン毎分を使用して、１９７，０００ｇｐｍ÷２６４．１８ガロンの水（１０００キログラム＝２６４．１８ガロンの水）は、７４５回の１０００ｋｇが１９７，０００ｇｐｍになることに等しい。
１分間当たり７４５回×０．１３６ｋＷｈは、１分間当たりにそれぞれのタービンを通過する水が有する１０１ｋＷｈの運動エネルギーに等しい（または、７４５，０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ２×５０ｍ＝３６５，０５０，０００Ｊ、そして、３６５，０５０，０００Ｊ÷３，６００，０００Ｊ＝１０１ｋＷｈ）。
１分間当たりに１９７，０００ガロンの水がシステムを通って循環する状態で、１分間当たりに合計で１０１ｋＷｈの運動エネルギーがそれぞれのタービンを通過する状態で、決定されることを必要とする次の数は、１分間当たりにそれぞれのタービン／発電機によって取得されて電気エネルギーに変換され得る移動する水が有する運動エネルギーの量である。Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービンは、移動する水の運動エネルギーの最大で３５％を抽出することができるということが、公表された研究から既知であるので、次いで、以下を計算することが可能である。
１０１ｋＷｈ×３３％（この例示的なユニットにおいて使用されるヘリカル垂直方向軸線タービンの効率（また、湾曲したインサートを使用することがどのように最大で７０％の効率を作り出すことができるかということにもかかわらず））によって、１分間当たりに３３．３３ｋＷｈのエネルギーがそれぞれのタービンによって抽出され得るということを決定する。
次いで、現在のタービン駆動式発電機の一般的に受け入れられている効率がおおよそ８０％であるということが既知であるので、以下を計算することが可能である。
１分間当たりにそれぞれのタービン／発電機によって作り出される電力は、３３．３３ｋＷｈ×８０％（発電機の効率）＝２６．７ｋＷｈである。
１分間当たりに作り出される２６．７ｋＷｈの電力×６０分は、１時間当たりにそれぞれのタービン／発電機によって作り出される１，６０２ｋＷｈの電力に等しい。
１時間当たりにそれぞれのタービン／発電機によって作り出される１，６０２ｋＷｈの電力×パイプのコイル状セクションの中の１０個のタービン／発電機は、１時間当たりに１０個のタービン／発電機によって作り出される１６，０２０ｋＷｈの電力に等しい。
１０個のタービン／発電機が１時間当たりに作り出すことができる電気の合計量が決定された状態で、決定されることを必要とする次の数は、すべての１０個のタービン／発電機を通る少なくとも１９７，０００ｇｐｍの水の安定した流れを保証するために、７つの３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプによって１時間当たりに消費される電気の量である。我々の地元のポンプ販売業者の助けを得て、１分間当たりに貯蔵タンクの中へおおよそ２８，０００ガロンの水を戻すために十分な量以上のポンプヘッドを有する３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプは、約９８０ｋＷｈの電気が１時間にわたって流れることを必要とするということを知ることができた。
９８０ｋＷｈ×７個のポンプ＝６，８６０ｋＷｈ。
したがって：１６，０２０ｋＷｈ（１時間当たりの１０個のタービン／発電機の電気出力）マイナス６，８６０ｋＷｈ（１時間当たりに７つのポンプに給電するための電気入力）は、１時間当たりに第１の２８インチの内径のパイプの例示的なユニットによって作り出される９，１６０ｋＷｈの余剰の電気に等しい。
９，１６０ｋＷｈ÷１０００（１ＭＷ＝１０００ｋＷｈ）は、ユニットに関して９．１６メガワット（ＭＷ）の電力容量に等しい。
いくつかの実施形態において、配水能力が、システムの中へ組み込まれることとなる。給水塔は、飲用（飲料）水の分配のために水供給システムを加圧するのに十分な高さに構築されている水タンクを支持する高置された構造体である。給水塔は、停電の間でも水を供給することができる。その理由は、それらが、家庭用および産業用の配水システムの中へ水を押し込むために、水の高度によって作り出された静水圧力（重力に起因する）に依存するからである。しかし、それらは、電力なしで長期間にわたって水を供給することができない。その理由は、ポンプが典型的にタンクに補給することを必要とされるからである。
高置された水貯蔵タンクの使用は、古代からさまざまな形態で存在してきたが、加圧された公共の水システムのための給水塔の近代的な使用は、１９世紀半ばに開発された。典型的な給水塔を構築するために、多種多様な材料が使用され得る。ほとんどのケースでは、通常、スチールおよび鉄筋コンクリートまたは加圧コンクリートが使用されている。また、ライニング材料からの悪影響から水を保護するために、通常、特殊な内部コーティングが組み込まれている。塔の中の貯蔵部は、球形、円筒形状、楕円体であることが可能であり、または、通常、おおよそ６メートル（２０フィート）の最小高さ、および、４メートル（１３フィート）の最小直径を有する別の形状で構築され得る。また、標準的な給水塔は、典型的に、おおよそ４０メートル（１３０フィート）の高さを有している。
本発明に関して、これが意味するものは、貯蔵タンクの底部が３４メートル（または、おおよそ１１２フィート）高置された状態で、貯蔵タンクの下方の距離に関しておおよそ６５フィートの高さを使用する第１の例示的なユニットと比較して、ユニットの電気発生容量も増加されるということである。第１の例示的なユニットよりも、機能するための追加的な４７フィートの垂直方向距離を有するので、パイプのコイル状セクションのコイルの数を１０個から２０個に単に２倍にすることによって、パイプのコイル状セクションの中のタービン／発電機の数も、１０個から２０個へ２倍にされ得、ユニットの容量は、実際には２倍以上にされる。この理由は、ユニットの１３２フィート高さ（タンクに関して２０フィート、および、その下のパイプおよび地面レベルタンクに関して１１２フィート）が、高度に加圧された水を所望の流量で貯蔵タンクに戻すために３０，０００ｇｐｍポンプの吐出出口圧力が増加されることを必要とするおおよそ同じ量だけ、地面レベルタンクの中の水の静水圧力を増加させるからである。そして、パイプのメインセクションの長さをおおよそ１００メートル（おおよそ１０，５００ガロンの水体積を伴う）からおおよそ２００メートル（おおよそ２１，０００ガロンの水体積を伴う）へ２倍にすることによって、また、パイプのコイル状セクションの中のタービン／発電機の数を１０個から２０個へ２倍にすることによって、第１の例示的なユニットの９．１６ＭＷ容量は、１３２フィート高さの給水塔および配水ユニットにおける２５ＭＷ以上まで２倍以上にされる。その理由は、リターンタンクを使用して、貯蔵タンクの中へ水を上に戻すために使用される電力の量がおおよそ同じ（または、もう少し少ない）になるからである。
１９７，０００ｇｐｍ÷２００ｍパイプの中の２１，０００ガロン＝１分間当たり９．３８サイクル。
６０秒÷９．３３サイクル＝１サイクル当たり６．４秒。
２００ｍ÷６．４秒＝３１．２５ｍ／ｓ。
１９７，０００ｇｐｍ÷２６４．１８（１０００ｋｇまたは１立方メートルの水）は、７４５回の１０００ｋｇが１９７，０００ｇｐｍになることに等しい。
０．１３６ｋＷｈ×３３％×それぞれのタービン／発電機の８０％効率＝０．０３６ｋＷｈ。
０．０３６ｋＷｈ×７４５＝１分間当たり２６．８２ｋＷｈのタービン／発電機出力。
２６．８２ｋＷｈ×６０分＝１時間当たり１，６０９．２ｋＷｈの出力。
１，６０９．２ｋＷｈ×２０個のタービン／発電機＝１時間当たり３２，１８４ｋＷｈの出力。
９８０ｋＷｈ（１時間当たりにポンプを稼働させるための電気）×７個のポンプ＝７つのポンプに関して１時間当たり６，８６０ｋＷｈの電気の入力。
３２，１８４ｋＷｈマイナス６，８６０ｋＷｈ＝１時間当たり２５，３２４ｋＷｈの余剰。
２５，３２４ｋＷｈ÷１０００＝ユニットに関して２５．３ＭＷの容量。
しかし、何故そこで止まるのか？パイプのメインセクションの高さが２倍にされるので、パイプのコイル状セクションのそれぞれのコイルの直径および周囲部も同様に２倍にしてはどうだろうか？コイル直径を１０フィートから２０フィートへ２倍にすることによって、それぞれのコイルのパイプの周囲部も、３１．４フィートから６２．８フィートへ２倍になる。そして、パイプのコイル状セクションの２０個のコイルのそれぞれの周囲部を３１．４フィートから６２．８フィートへ２倍にすることによって、２８インチの内径のパイプのおおよそ２００メートル（おおよそ２１，０００ガロンの水体積を伴う）が（それは、貯蔵タンクの底部からパイプのコイル状セクションの端部が地面レベルタンクに接続する場所まで延在する）、おおよそ２００メートルからおおよそ４００メートルへ２倍にされ、パイプのメインセクションの中の水体積が、おおよそ４２，０００ガロンになる。
１９７，０００ｇｐｍ÷４００ｍパイプの中の４２，０００ガロン＝１分間当たり４．６９サイクル。
６０秒÷４．６９サイクル＝１サイクル当たり１２．８秒。
４００ｍ÷１２．８秒＝３１．２５ｍ／ｓ。
また、パイプのメインセクションの全体的な長さをおおよそ２００メートルからおおよそ４００メートルへ２倍にすること、および、パイプのコイル状セクションのそれぞれのコイルの周囲部を３１．４フィートから６２．８フィートへ２倍にすることは、パイプのコイル状セクションの２０個のコイルのそれぞれに追加的なタービン／発電機を追加することも可能にし、それぞれのタービン／発電機の間におおよそ３０フィートのパイプを依然として有する。それは、パイプのおおよそ１０６フィート高さのメインセクションの中に電気を作り出すための２０個のタービン／発電機を有する代わりに、電気を作り出すために使用されるのに利用可能な４０個のタービン／発電機が存在し、同じ７つの３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプを使用してそれを行い、再びユニットの容量を２倍以上にするということを意味する。しかし、今回、推定されるユニットの容量は、２４時間／週７日作り出されるすでに印象的な２５ＭＷを超えるベースロード電力から、５７ＭＷを超えるものへ増加する。
１９７，０００ｇｐｍ÷２６５．１８＝７４５。
０．２７２ｋＷｈ×３３％×８０％＝０．０３６ｋＷｈ。
０．０３６ｋＷｈ×７４５回＝タービン／発電機当たりに１分間当たり２６．８２ｋＷｈの出力。
２６．８２ｋＷｈ×６０分＝１時間当たり１，６０９．２ｋＷｈの出力。
１，６０９．２ｋＷｈ×４０個のタービン／発電機＝１時間当たり６４，３６８ｋＷｈの出力。
９８０ｋＷｈ×７個のポンプ＝６，８６０ｋＷｈ。
６４，３６８ｋＷｈマイナス６，８６０ｋＷｈ＝５７，５０８ｋＷｈ。
５７，５０８÷１０００＝ユニットに関して５７．５ＭＷの容量。
当然のことながら、パイプのより大きな全体的な長さおよび高さのメインセクション、ならびに、より大きな直径のコイルおよびコイルの数を備えた、本発明のユニットも可能であり、確実に地面の上方および下方に構築され、または、その両方の組み合わせで構築される。同様に、さらに大きなタービンおよび発電機は、２８インチよりも幅広い内径のパイプをそれらのパイプのメインセクションに備えたユニットにおいて、確実に必要とされる。同様に、より高い容量のユニットは、パイプのメインセクションにより大きな内径のパイプを備えたユニットの中により大きな体積の水を十分に活用するために必要とされる高い流量速度を作り出すために、より大きな容量のポンプをほとんど確実に必要とする。
ポンプのサイズに関して、および、本発明の目的を達成する際にそれらがどの程度効果的になるかに関して、異なる状況において異なるサイズのポンプをテストするために、実験が実施された。簡単にすると、すべてのこれらの異なるテストを実施した後の圧倒的な結論は、ポンプのサイズが、一方の端部において水を引き込み、それが作り出すことができる任意の流量で他方の端部からそれを推進するかまたは押し出すという、ポンプの基本的な目的には全く影響を与えないということである。ポンプの中への加圧水の一定の供給が存在している限り、テストされたポンプがより高い高度まで上に水をポンプ送りした水の体積がどのようなものであれ、１分間当たりに水の同じ体積が、パイプのメインセクション全体を通って下に流れた。
本発明のユニットの効率および潜在的な容量を最大化するための別の方法は、すべてのタービンを通るターゲットとされる流量速度を維持するために必要とされる追加的なポンピング容量とともに、パイプの１つまたは複数のメインセクションを貯蔵タンクの底部に追加することであり、それは、地面レベルタンクまたは他の大容積の水受容部により多くのポンプを追加することを含む。貯蔵タンクがユニットのパイプ部分の上方にすでに高置されて支持されるので、パイプの追加的なメインセクションを追加することは、比較的に行うのが容易である。最も難しい部分は、パイプの複数のメインセクションを、それらが互いに干渉しないように、どのように配置するかということを決定することにある。これは、任意の数の方法で行われ得る。それらは、以下を含む。（１）貯蔵タンクのいずれかの側において縁部のより近くにダウンパイプを位置付け、パイプのコイル状セクションの半分がタンクの底部の縁部から外へ延在するようにする。（２）４つのダウンパイプおよびそれらのパイプのコイル状セクションを貯蔵タンクの下に等しく間隔を離して配置された状態に位置付ける。しかし、どのようにそれが行われるかにかかわらず、貯蔵タンクおよびそれがどのように支持されるかということは、ユニットの最も高価な態様であるので、パイプの１つまたは複数の追加的なメインセクションを追加することは、経済的に意味がある。これは、パイプの追加的なメインセクションのうちの１つまたは複数が、余剰の電力を作り出すために十分なタービン／発電機を含むパイプの真っ直ぐな垂直方向のセクションになるようにすること、または、合計で余剰の電力を作り出すために十分なタービン／発電機をそれぞれが含む状態で、パイプの真っ直ぐな垂直方向のセクションをパイプのより短いコイル状セクションに追加することを含む。いずれのケースでも、十分な数のポンプを備えた別個の地面レベルタンクは、余剰の電力を作り出すために使用され得るパイプのいずれかのまたは任意の他のメインセクションが、所望のときに電力を作り出すために使用されることを可能にする。
ユニットの効率および潜在的な容量を最大化するために本発明によって使用される別の方法は、人工知能（ＡＩ）技術および機械学習（ＭＬ）技術を使用することである。すべてのポンプ、モーター、弁、タービン、発電機、可変周波数ドライブまたは可変速度ドライブ、インバーター、変圧器、および制御システムを、スマートデバイスに変えることによって、システム全体の効率は、典型的に、少なくとも５％（おそらくそれ以上）向上される。そのうえ、ユニットのすべてのデバイスおよび態様をモニタリングするためにスマートセンサーを使用することによって、任意の異常および不全が報告され、即座に対処することができ、非常にコストのかかる修理を潜在的に節約することができる。また、サイバーセキュリティー目的のためにＡＩ技術を使用することは、弱らせるサイバー攻撃の可能性を低減させることを助けるだけでなく、同様に、高価なサイバーセキュリティーサービスのコストも低下させる。しかし、潜在的にさらに重要なことには、ＡＩ技術およびＭＬ技術は、要求または所望される電気の量をユニットが自動的に作り出すことを可能にする。
任意の時間にユニットの合計容量の中で任意の量の電気を作り出すための能力を有することは、極めて有益である。これは、電気需要が電気グリッドをその限界まで押し上げる可能性があるときに、本当に暑い日または本当に寒い日に特に当てはまる。そのような場合では、ネームプレート容量（それは、好ましくは、本発明のすべてのまともなサイズのユニットの中へ埋め込まれる）の上方の過剰容量の３３％が利用され得る。どのように過剰容量の３３％が達成されるかということは、可変周波数ドライブ（ＡＣ電力）または可変速度ドライブ（ＡＣ電力もしくはＤＣ電力）（それは、好ましくは、ポンプのモーターの速度を制御するために使用される）が、以前にターゲットとされたおおよそ３１．３ｍ／ｓの最大の流量速度の代わりに、たとえば、おおよそ２８．７メートル毎秒で、パイプのメインセクションを通って下る水の流量速度を維持するようにすることによって、ユニットのネームプレート（または、通常動作）容量が単に低減されるようにするということである。
下向きに流れる水の２８．７ｍ／ｓの通常動作流量速度は、重力の加速度に起因して４２メートルを真っ直ぐに下に落ちた後の衝突時に物体が移動している速度に近くなる。そして、２８インチの内径のパイプを備えたユニットの中のパイプのコイル状セクションの中のそれぞれのタービン／発電機によって１分間当たりに取得されて電気エネルギーに変換され得る、２８．７ｍ／ｓ（または、６４ｍｐｈ）の移動する水が有する運動エネルギーの量は、水の流量速度が３１．３ｍ／ｓ（または、７０ｍｐｈ）であるとした場合よりも約３３％少なくなる。
ユニットのターゲットとされたより高い容量から通常動作容量への３３％の低減は、以下と同等である：（１）１０個のコイル、１０個のタービン／発電機、および、２８インチの内径のパイプを備えた８５フィート高さの例示的なユニットは、その時間当たりの出力が９．１６ＭＷから６．１４ＭＷへ低減されるようにし、（２）２０個のコイル、２０個のタービン／発電機、および、２８インチの内径のパイプを備えた１３２フィート高さの例示的なユニットは、その時間当たりの出力が２５．３ＭＷから１６．８５ＭＷへ低減されるようにし、（３）２０個のコイル、４０個のタービン／発電機、および、２８インチの内径のパイプを備えた１３２フィート高さの例示的なユニットは、その時間当たりの出力が５７．５ＭＷから３８．３３ＭＷへ低減されるようにする。そして、これらの低減はかなりのものであるが、例示的なユニットのための計算は、Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービンの効率が３３％であるとして行われた。以前に説明されたように、適当に湾曲したインサートがタービンのブレードへ流体流れを通すために導管の中に設置されているときに、Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービンは、移動する水の運動エネルギーの最大で７０％を抽出することができ、それによって、効率および電力出力を増加させるということをテストが示している。
Ｇｏｒｌｏｖまたは他のヘリカル垂直方向軸線タービンが本発明によって使用されるときに、湾曲したインサートが使用される場合には、２つの湾曲したインサートは、好ましくは、パイプの側壁部に沿って互いに反対側に設置される。逆に、Ｇｏｒｌｏｖまたは他のヘリカル水平方向軸線タービンが使用されるときに、２つの湾曲したインサートは、好ましくは、パイプの上部および底部に沿って互いに反対側に設置される。インサートの湾曲は、円弧を含み、一方は、タービンの前縁部の近くにあり、他方は、後退縁部の近くにあり、ブレードとパイプとの間の最小クリアランスを提供するために、湾曲したセクションが、ブレードの軌道に可能な限り近いＶ字形状のポイントに沿って交わる。そして、明らかに、インサートが使用され、ヘリカルタービンの効率を３３％から６６％へ増加させる場合には、通常動作容量で動作するときのすべての例示的なユニットの容量も２倍にされ、それは、間違いなくかなりの改善になる。
確かにユニットの容量を２倍にすることができるというほど印象的ではないが、本発明のユニットが１時間当たりに作り出す余剰の電力の効率および量を増加させるための別の方法は、より大きな容量のポンプおよび可変周波数ドライブまたは可変速度ドライブを使用することであり、それは、好ましくは、ポンプのモーターの速度を制御するために使用され、ユニットの通常動作の間にポンプによって使用される電気の量を大幅に低減させる。ポンプモーターが消費する電力は、その速度の３乗に正比例するので、ポンプが最高速度の８０％で稼働される場合には、それは、理論的には、最高負荷電力の５１％を使用する。また、それは、ポンプが最高速度の７０％で稼働される場合には（それは、可変周波数ドライブまたは可変速度ドライブを稼働させるために必要とされる電力を含む）、電力消費は、少なくとも６０％だけ低減されるということを意味する。たとえば、そして、異なる電力出力に効率的に対応するために、より小さな容量のポンプが、ユニットによって使用されるポンプに含まれ得るので、最高速度で稼働されている１０，０００ｇｐｍポンプが、最高速度の７０％で稼働される１６，７５０ｇｐｍポンプと交換される場合には、１０，０００ｇｐｍポンプおよび１６，７５０ｇｐｍポンプは、約１０，０００ｇｐｍのポンピング容量をそれぞれ有する。しかし、１６，７５０ｇｐｍポンプが最高速度の７０％で稼働され、それが最高速度で１時間当たりに消費する電気のおおよそ５２５ｋＷｈの４０％以下を使用するので、１６，７５０ｇｐｍポンプは、システムを通して１０，０００ｇｐｍを常にポンプ送りするために、１時間当たりに約２１０ｋＷｈ（５２５ｋＷｈ×４０％＝２１０ｋＷｈ）のみを使用する。それとは対照的に、最高速度で稼働されている１０，０００ｇｐｍポンプは、システムを通して１０，０００ｇｐｍを常にポンプ送りするために、１時間当たりに約２８０ｋＷｈを消費する。当然のことながら、ユニットによって使用されるすべてのポンプによって同様のことが行われた場合には、システム全体を動作させるために１時間当たりに約２５％少ない電力を使用することは、大きな改善になる。過剰ポンピング容量をそれぞれのポンプにおいて利用可能にすることも、任意の数の理由のために良いことである。
本発明の最も豊富なエネルギーを作り出す実施形態の中でも、それは、大きな水域（たとえば、大洋および海など）において動作するものである。それらの最も印象的な特徴の中でも、それは、それらのパイプのコイル状セクションが大きな距離を下に延在するようにするためのそれらの潜在的な能力である。別の印象的な特徴は、極めて容易にかつ効率的に水をその供給源に戻すためのそれらの能力である。この理由は、水が周囲の水域からユニットに進入した後に、それが表面にあるとしてもまたはより低い深さにあるとしても、ユニットの底部における底部タンクの中の水の静水圧力が、表面の下方の同じ深さにある周囲の水域の中の底部タンクの外側の水の静水圧力と同じであるからである。
タンク放出弁が貯蔵タンクの下方にあり、ダウンパイプの上部がタンク放出弁の下方にある状態の、高置された貯蔵タンクの側面図である。 パイプのコイル状セクションの短い初期上部ピースがダウンパイプの底部から延在し、パイプのコイル状セクションのいくつかのコイルにつながっている状態の、ダウンパイプの側面図である。 パイプのコイル状セクションの第１のコイルの中におよび第１のコイルの上に垂直方向に配向されているタービン／発電機の側面図である。 タービン、コネクター、および発電機の大きな側面図である。 パイプの地面レベルセクションの側面図である。 ダウンパイプ、パイプのコイル状セクション、およびパイプの地面レベルセクション、ならびに、パイプの地面レベルセクションの中の単一のタービン／発電機を含む、パイプのメインセクションの側面図である。 支持カラムおよび角度付きの上部ピースによって下を支持されている貯蔵タンクの側面図である。 ４つの支持アームがそれに取り付けられた状態の支持カラム、および、パイプのコイル状セクションのコイルのオーバーヘッド図である。 ５つの円形の外側支持壁部のオーバーヘッド図である。 ４つの支持アームを備えた円形の外側支持壁部のオーバーヘッド図である。 ５つの円形の外側支持壁部および５つの円形の外側支持壁部の上の１つの大型貯蔵タンクのオーバーヘッド図である。 静水圧力および大気圧力に起因してリターンパイプからの加圧水が自由に流入するためのより小さな水受容部をメイン貯蔵タンクの下方に備えた本発明のユニットの側面図である。第２のリターンパイプが、より小さな水受容部からメイン貯蔵タンクへ上に延在している。 ２つのリターンパイプを備えた本発明の小容量ユニットの側面図であり、それぞれ、パイプのコイル状セクションの上部の近くの高さにおいて、高置されたポンプがリターンパイプに取り付けられている、図である。 より大きな直径のリターンパイプを分岐する一対のシスターパイプの上に取り付けられている一対のシスターポンプの側面図である。 大容積の地面レベルパイプの側面図である。 大容積の地面レベルタンクの側面図である。 地面レベルタンクおよびリターンタンクを備えたユニットの側面図である。 浮遊式表面レベル構造体、ダウンパイプ、および、パイプのコイル状セクションの上部を含む、水域の中に位置付けられている本発明のユニットの上部の側面図である。 浮遊式表面レベル構造体からコンクリートアンカーへ下に延在するガイドワイヤーまたはケーブルを備えた、水域の中に位置付けられている本発明のユニットの側面図である。 １メートルから１０メートルの特定の深さにおける静水圧力のチャートである。 １０メートルから５０００メートルの特定の深さにおける静水圧力のチャートである。 水域の表面の下方に位置付けられており、バルーンによって垂直方向に保持されている、本発明のユニットの側面図である。
図面の中の部分のいずれも、縮尺通りではなく、または、本発明の動作ユニットに見出され得るものに必ずしも比例しているわけではない。いくつかの場合では、特定の特徴は、本発明をより良好に図示および説明するために誇張されている可能性がある。示されているすべての部分は、関与する概念および基本原理を明確に伝えることのみを意図している。また、明確化のためにおよび簡単化のために、いくつかの接続部および構造支持体および他のコンポーネント、ならびに、機械的なおよび電気的なコンポーネントおよび制御部は、示されていない。そのうえ、本発明の成功的な動作において使用され得る、一般に知られるかまたは一般的に理解される部分のケースでは、単純な幾何学的形状が、それらを示すことを助けるためにときどき使用され得る。図面は、異なる図の中の対応する部分と同様に、１（例：図１）から始まって連続的に付番されている（例：１、２、３、４、５…）。
すでに説明されたように、貯蔵タンクは、一般に、高置されたまたは上側の水受容部に関し；タンク放出弁は、一般に、タンクの底部からの水を放出するかまたは水の流れを停止するために使用される機械化された弁システムに関し；ダウンパイプは、一般に、タンクの底部から垂直方向に真っ直ぐ下に向かうパイプのオリジナルのセクションに関し；パイプのコイル状セクションは、一般に、ダウンパイプとユニットの底部におけるパイプの地面レベルセクションまたは地面レベルタンクとの間のパイプのコイル状セクションに関し；リターンパイプまたは上側リターンパイプは、一般に、水を貯蔵タンクの中へ上に戻すために使用される１つまたは複数のパイプに関する。
水は、より記述的な用語がより適当であるとみなされない限り、本発明によって使用される液体を説明するために使用される。タービンは、流れる水の運動エネルギーを取得するために使用されるデバイスを説明するために使用される。発電機は、タービンによって機械的なエネルギーに変えられた取得された運動エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用されるデバイスを説明するために使用される。コネクターまたは水密のコネクターは、タービンおよび発電機の別個のシャフトを接続するために使用されるデバイスを説明するために使用される。
本発明のユニットは、完全に機能する発電プラントとして本発明が適正に動作するようにするために使用され得るすべての異なる部分を含む。また、ユニットという用語の使用は、より大きな容量の発電プラントを作り出すために本発明の他のユニットと組み合わせられ得る、本発明の任意の完全に機能する実施形態を説明するために使用され得る。
サイクルは、１つまたは複数のポンプが１分の過程にわたって貯蔵タンクまたは水の他の供給源の中へ戻す水の量によって決定され、それに直接的に相関する。本発明のユニットの容量は、１時間当たりに作り出される電力のメガワット（ＭＷ）で説明される。システムの部分を通る水の流量速度は、メートル毎秒（ｍｐｓまたはｍ／ｓ）で説明される。ポンプのサイズおよび容量は、ガロン毎分（ｇｐｍ）で説明される。
重力、静水圧力、および大気圧力は、本明細書で説明されている本発明の異なる実施形態の成功的な動作のために有益および／または必須であり続ける自然の力である。ポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンは、重力、空気圧力（大気圧または圧縮された圧力）、または、機械的に作り出された圧力、および静水圧力からの有益な効果と組み合わせられるときに、どのようにポンプが、ポンプと貯蔵タンクまたは他の水供給源の中の水との間に水の安定した（サイフォンのような）流れを作り出すことができるかということを説明するときに使用され続け、水の流量速度は、貯蔵タンクまたは他の水供給源に加圧水を戻すために使用される適切な導管に連結されているポンプによってポンプ送りされるガロン毎分の数によって制御される。
そして、パイプのコイル状セクション、貯蔵タンクの中の水の表面に一定の圧力を印加するために使用される貯蔵タンクの上側部分の中の圧縮空気、システムを通る水の連続的な流れを作り出すために貯蔵タンクに水を戻すためにポンプを使用すること、ポンプから貯蔵タンクの中の水の表面まで戻るようにずっと延在するシステムの水密かつ気密の閉じた部分を生成させるために、地面レベルタンクまたは他の導管にポンプを取り付けること、システムの全体を通して水の流れを増加および制御するためにポンプを使用すること、発電プラントによって作り出される電気の量を制御するためにポンプを使用すること、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービンを通る水の流量速度を増加させるためにポンプを使用すること、パイプのコイル状セクションの中のすべてのタービンを通る水の流量速度を増加させるために圧縮空気を使用すること、水が有する運動エネルギー、および、１分間当たりにタービンと相互作用する励起された水の量を増加させるために、圧縮空気およびポンプを使用すること、ポンプの効率を増加させるために、かつ、加圧水を貯蔵タンクに戻すために使用される電力の量を低減させるために、水の静水圧力を使用すること、貯蔵タンクがどれくらいの高さにあるかにかかわらず、水を貯蔵タンクに効率的に戻すためにリターンタンクおよび単純な水変位を使用すること、ならびに、おおよそ３１．３メートル毎秒の（より高い流量速度も確かに可能であるが）ターゲットとされる最大流量速度においてタービンを通る水の流量速度を作り出すために、重力、運動量、圧縮空気、およびポンプを使用することは、ＦＦＷＮクリーンエネルギー発電プラントの中心にある重要な要素および革新的な新しい概念のうちのいくつかであり続ける。
発明の実施形態は、本発明の特定の例であり、本発明が実現または実装され得るさまざまな方法のうちの１つの例である。また、実施形態は、本特許において特許請求されている保護の範囲を最大化するために、明細書および特許請求の範囲において使用されている。
本発明の多くの異なる潜在的な実施形態が存在している。それらは、陸上ベースの本発明の実施形態、および、水域の中で動作する本発明の実施形態を含む。本発明の他の実施形態は、宇宙空間における宇宙船のための電力供給源としても使用され得る。
陸上に位置付けられている本発明の実施形態から始めて、それらは、好ましくは、上手く構築された水貯蔵タンク１（図１を参照）などのような高置された水供給源を利用することとなる。高置された貯蔵タンク１は、本発明によって電気を発生させるために使用される下向きに流れる水のための供給源を提供するとともに、重力の自然の力を活用することによって、高置された貯蔵タンク１の中の水を使用し、貯蔵タンク１の中の水の表面の下方のユニットの気密かつ水密の部分の中に静水圧力を作り出す。加えて、外側の大気への貯蔵タンク１の適正な通気は、貯蔵タンク１の中の水がシステムの全体を通して大気圧力の有益な効果を促進させることも可能にする。同様に、貯蔵タンク１の内側を気密かつ水密にすることによって、貯蔵タンク１の中の水に印加されている圧力は、圧縮ガス（好ましくは、圧縮空気）を導入することによって、または、機械的な手段を使用することによって増加され得、貯蔵タンク１の中の水の表面に印加される圧力が、また、システムの中の水の静水圧力を相応の量だけ増加させる。
貯蔵タンク１の場所に関して、本発明の多数の実施形態が可能である。それらは、作り出され得る静水圧力および電力の量を最大化するために、貯蔵タンク１が地面レベルの上方の異なる高さに上昇されている構成を含む。他の構成は、地面レベルにまたはその下方に位置付けられた貯蔵タンク１を有する。
貯蔵タンクの底部には、機械化されたタンク放出弁２がある。好ましくは、電動式タンク放出弁２が、タンク１の底部から外へのおよび下への水の流れを放出および停止するために使用され得る。これは、余剰の電力を作り出すために、重力、静水圧力、および大気圧力の自然の力の有益な効果に主に依存する本発明の潜在的な実施形態において、特に有用である。
放出弁２を通過した後に、水の初期の下向き流れは、ダウンパイプ３を通って真っ直ぐに下降する。ダウンパイプ３は、放出弁２に連結されていることに加えて、タンク１の底部に連結され得、ダウンパイプ３は、好ましくは、貯蔵タンク１の底部とユニットの底部との間の合計距離のおおよそ２０％を垂直方向に真っ直ぐ下方に延在する。これは、ユニットの底部が周囲の地面レベルにあるかまたはその下方にある場合を含め、ダウンパイプ３の長さがユニットの高さに対して十分になるまで、そうなることを継続する。
ダウンパイプ３が最初に垂直方向に真っ直ぐ下方に延在する１つの理由は、下向きに流れる水が貯蔵タンク１を退出した後に、それが重力の力に起因して可能な限り速く加速する機会を有するからである。ダウンパイプが好ましくは最初に垂直方向に真っ直ぐ下方に延在する別の理由は、電気を発生させることを開始するために水が使用される前に、所望のまたはターゲットとされる流量速度まで水を機械的に加速させるための機会を、それが本発明に与えるからである。また、底部よりも上部においてより大きな内径を有するダウンパイプ３を有することも、下向きに流れる水の速度を増加させることを助ける。
水平方向にターンすることによって、および、パイプのコイル状セクションの下向きの緩やかな前進を開始させる短いピースのパイプによりパイプ４のコイル状セクションの上部に接続することによって、ダウンパイプ３は、真っ直ぐ下方へのその垂直方向の経路を終える（図２を参照）。
パイプ４のコイル状セクションを通る水の安定した流れを作り出すために、重力、大気圧力、および静水圧力の自然の力に主に依存する本発明の実施形態では、ダウンパイプ３およびパイプ４のコイル状セクションは、好ましくは、両方とも同じ材料から作製され、同じ内径のパイプを有する。また、ダウンパイプ３およびパイプ４のコイル状セクションは、好ましくは、シームまたはコネクターのない１つの連続的なピースで作製される。これは、利用可能な最先端のコスト効率の良い３Ｄ印刷技術を使用して構築されることによって、潜在的に行われ得る。
図２に示されているように、および、図３に拡大図で示されているように、パイプ４のコイル状セクションのそれぞれのコイルは、好ましくは、流れる水の運動エネルギーを取得してそれを電気エネルギーに変換するための少なくとも１つの複合タービン／発電機５ユニットを含む。
本発明のより小さな容量のユニットでは、それぞれのタービン／発電機５は、主におよび好ましくは、ヘリカル垂直方向軸線タービン６と、水密かつ気密の中央コネクター７と、シャフト駆動型ロータリー発電機８と、から構成される（図４を参照）。好ましくは、水密かつ気密の様式で接続されるタービン６および発電機８の対向するシャフトのために中央コネクター７のいずれかの側においてメス型端部（図示せず）を有することに加えて、中央コネクター７は、好ましくは、ブレーキ能力およびロック能力（これも図示せず）を有する。
パイプ４のコイル状セクションを使用することによって、タンク１の底部から下に延在するパイプの３つのメインセクションの全体的な長さは（図５を参照）、タンク１の底部とパイプ９の地面レベルセクションの底部との間の割り当てられた合計距離と比較されるときに、容易に１０倍増加され得る。
簡潔化および簡単化のために、パイプの３つのメインセクション（それは、ダウンパイプ３、パイプ４のコイル状セクション、および、パイプ９の地面レベルセクションを含む）の任意の組み合わせが、パイプ１０のメインセクションとして随時説明されることとなる（図６を参照）。
電力を作り出すために自然の力に主に依存する本発明のあまり強力でない実施形態では、給水塔から分岐する自治体の水ラインが何マイルも延在して依然として家庭および企業に加圧水を提供することがどのようにできるかということと同様に、パイプの単一のセクションがパイプのコイル状セクションの端部に連結されている場合には、それは、加圧水を格納し、加圧水は、どのように効率的に水がオリジナルの供給源に戻されるかを単に向上させる以上のことを行うために使用され得る。それは、パイプ９の地面レベルセクションをさまざまな経路に沿って水平方向に走らせることを含み、パイプ１０のメインセクションの全体的な長さ、および、電気を発生させるために使用され得るタービン／発電機５の数を拡張するようになっている。１つのそのような構成（図６にも示されているように）は、電気を発生させるための少なくとも１つのタービン／発電機５をパイプ９の地面レベルセクションに追加することを含む。１つまたは複数のタービン／発電機５を追加するために使用され得る別の構成（または、実施形態）は、パイプの真っ直ぐな垂直方向のセクション（図示せず）をパイプのコイル状セクションの端部に追加することである。
パイプ４のコイル状セクションのコイルの中の水の重量は（特に、本発明のより大きな実施形態では）、多くの場合に外部構造支持体の使用を必要とする。どのようにパイプ４のコイル状セクションのコイルが外部構造支持体によって支持されるかということを決定するということは、パイプ４のコイル状セクションのコイルが周囲の地面レベルの上方に高置されているかまたは周囲の地面レベルの下方に位置付けられているかということに主に依存する。
パイプ４のコイル状セクションのコイルが周囲の地面レベルの上方に位置付けられている場合、貯蔵タンク１は、好ましくは、中央に位置付けられた支持カラム１１によって支持されるので（図７に示されているように）、パイプ状のスチール支持カラム１１（それは、角度付きの上部ピース１２を有し、タンク１の重量のバランスをより良好にとることを助け、タンク放出弁２のために、かつダウンパイプ３の底部よりも広い直径の頂部が利用されるときには、ダウンパイプ３のより広い直径の頂部のために、より多くの空間を提供する）は、パイプ４のコイル状セクションの個々のコイルを支持するためにも使用され得る。
好ましくは、４列のスチール支持アーム１３（より多くても確かに可能であるが）をスチール支持カラム１１の側部に接続し、４つの等しく間隔を置いて配置された場所でパイプ４のコイル状セクションのそれぞれのコイルを支持することによって（図８を参照）、コイルのそれぞれの中の水の重量が十分に支持される。当然のことながら、パイプの内径およびパイプ４のコイル状セクションの中のコイルの周囲部が大きくなればなるほど、支持アーム１３は大きくなってロバストになる。
パイプ４のコイル状セクションのコイルが周囲の地面レベルの上方および下方に位置付けられている場合に、貯蔵タンク１は依然として高置され、支持されることを必要とするので、中央に位置付けられたスチール支持カラム１１が、好ましくは、再び使用され、貯蔵タンク１を支持することと、好ましくは、地面レベルの下方のパイプ４のコイル状セクションのコイルの残りの部分を支持するために使用される、スチール支持アーム１３を接続する強い構造体を提供することと、という２つの役割を果たす。
パイプ４のコイル状セクションのコイルがすべて周囲の地面レベルの下方に位置付けられている場合、好ましくは円形の外側支持壁部１４（図９を参照）（それは、好ましくは周囲のダートを抑えるためのビルディングブロック（巨大なレゴのような種類のもの）を形成するように別の目的で使われたリサイクルされたプラスチックから作製される）が貯蔵タンク１を支持するために使用され得るので、貯蔵タンク１は、好ましくは、円形の外側支持壁部１４の上に置かれ、同様の周囲部を有し、同様に、スチール支持アーム１３を接続するための強い構造体を提供する。この場合における主な違いは（図１０を参照）、ヘリカル水平方向軸線タービンを使用するより大きな容量のユニットとともに使用される大型発電機の重量を支持するためにそれらが使用されない場合にも、それらがそこまで延在する必要がないので、はるかに短くなることに加えて、４列のスチール支持アーム１３（それらは、依然としてそれぞれのコイルを支持する）が、円形の外側支持壁部１４から延在し、好ましくは、好ましくはスチールシャフトに（一方を他方の上に重ねて）垂直方向に取り付けられ、スチールシャフトは、また、円形の外側支持壁部１４の好ましくは層状のビルディングブロックを適切な場所に整合および保持することを助けるために、かつ、追加的な構造支持体を提供するためにも使用されるということである。
貯蔵タンク１が屋根の上に位置付けられているかまたは建物もしくは他の構造体の屋根システムの一部である場合、何らかの種類の壁部、または、中央に位置付けられたスチール支持カラム１１、または、他のスチールもしくはスチールのような構造体、または、それらのもしくは他の同様の構造体のいずれかの組み合わせのいずれかが、貯蔵タンク１を支持する役割、および、スチール支持アーム１３または他の手段を使用してパイプ４のコイル状セクションのコイルを支持する役割を果たすために使用され得る。本発明の２つ以上のユニットが水を共有し、単一の大型のオーバーヘッド貯蔵タンク１または同様の構造体によって水を供給されている場合についても、同じことが当てはまる（図１１を参照）。
図１２に示されているように、単一の地面レベルパイプ９および単一のリターンパイプ１６を使用する本発明の実施形態を使用して、貯蔵タンク１に水を戻す比較的に容易な方法は、プラットフォームの形態の支持構造体をセットアップすることであり、支持構造体は、好ましくは、ダウンパイプ３の隣のオープンスペースにおいて貯蔵タンク１の下方に位置付けられ、また、好ましくは毎秒２メートルを超える流量速度において、大気圧力および静水圧力に起因して、リターンパイプ１６からの加圧水が自由に上に流れて入り込むためのより小さな水受容部１５を保持するために使用される。依然としてその上方の高くにある貯蔵タンク１よりもはるかに小さな水受容部１５の中に入ると、好ましくはより小さな水受容部１５の中に位置付けられている水中ポンプ（図示せず）が、貯蔵タンク１の中への距離の残りを所定のレートで水を垂直方向に効率的にポンプ送りして戻し、所定のレートは、パイプ１０のメインセクションを通って、および、リターンパイプ１６の上部からより小さな水受容部１５の中へ自由に流れる加圧水の量と少なくともペースを合わせる。
研究者によるテストの間に、Ｇｏｒｌｏｖヘリカル垂直方向軸線タービン（特許文献７および８）は、２メートル毎秒（４．４７４ｍｐｈ）程度に低い流量であっても、タービンのブレードへ流体流れを流す導管の中に、適当に湾曲したインサートが設置されているときに、移動する水の運動エネルギーの最大で３５％、および、移動する水の運動エネルギーの最大で７０％を抽出することができ、それによって、効率および電力出力を増加させている。図１２に示されている本発明の実施形態では、および、同様の実施形態では、より小さな水受容部１５の中への水の流量速度は、リターンパイプ１６の開放端部と貯蔵タンク１の中の水の高さとの間の高さの差によって決定され、大気圧力および静水圧力が水の安定した流れを押し上げてより小さな水受容部１５の中へ入れることができる結果として生じる流量速度が、２つの高さの間の距離の増加とともに増加する。したがって、それぞれのタービン６と相互作用する水の流量速度が少なくとも２メートル毎秒である場合には（それは、パイプ４のコイル状セクションの中のパイプの内径を増加させること、または、貯蔵タンク１の高さおよびその中の水の高さを増加させること、または、ダウンパイプ３の長さを延長すること、または、パイプ４のコイル状セクションと並んでより小さな水受容部１５を下に設置することを含むことが可能である）、移動する水の運動エネルギーの最大で３５％が抽出され得るということを意味しており、また、１分間当たりにそれぞれのタービン６と相互作用する水の体積は、１分間当たりにより小さな水受容部１５に進入するものと同じになるので、簡単な計算では、１分間当たりにポンプによって消費される設定量よりも、組み合わせられたときに１分間当たりにより多くの電力を作り出すためにパイプ４のコイル状セクションの中に十分なタービン／発電機５が存在している場合には、システムは余剰の電力を作り出すということが分かる。
図１２に示されているユニットがそれぞれのコイルの中に単一のタービン／発電機５を有しており、それぞれのコイルが、１０フィートの内径を有しており、それぞれのタービン／発電機５の間におおよそ３０フィートのパイプを有している場合、コイルの直径を１０フィートから２０フィートへ単純に２倍することによって、追加的なタービン／発電機５が、それぞれのコイルに追加され得る。これは、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン／発電機５によって１分間当たりに作り出される電力の量が２倍になることを結果として生じさせ、一方では、それぞれのタービン／発電機５の間のパイプの長さは、依然としておおよそ３０フィートである。同様に、コイルの直径を３０フィートに３倍にし、コイルごとに第３のタービン／発電機５を追加することによって、すべてのタービン／発電機５によって作り出される電気の量は３倍になる。また、コイル直径が４０フィートまたは５０フィートに増加される場合にも、同じパターンが成り立つ。
より大きな直径のコイルおよびコイルごとに追加的なタービン／発電機５に加えて、パイプ４のコイル状セクションのパイプの内径を増加させること、および、コイル直径が増加するにつれてパイプ１０のメインセクションの残りの部分を大きくすることも、好ましくは行われる。また、より小さな水受容部１５に進入し、すべてのタービン／発電機５と相互作用する水の流量速度が、リターンパイプ１６の開放端部と貯蔵タンク１の中の水の高さとの間の高さの差によって決定されるようにすることによって、パイプのコイル状セクションの中に何十ものコイルを有することが明らかに可能である。そして、タービン６のすべてを同時に通過した水の体積が貯蔵タンク１の中へ同時にポンプ送りされる状態で、これだけの多くのタービン／発電機５をユニットに追加する能力によって、余剰の電力の安定した供給を作り出すことができる、合理的な数のコイルを備えたユニットが構築され得るということは疑いの余地がない。
本発明のより好適な実施形態において、可能なより低い容量の実施形態のうちの１つではあるが、大気圧力および静水圧力を使用し、中間水受容部の中へ水を上に移動させ、水流を生成させる代わりに、また、水が貯蔵タンク１に戻されるために必要とする距離を短縮する代わりに、貯蔵タンク１は、もはや通気されず、代わりに、気密かつ水密にされ、したがって、貯蔵タンク１の上側部分が、圧縮ガス（好ましくは、圧縮空気）によって充填され得る。ユニットの底部における水の静水圧力は、貯蔵タンク１の中の水の表面からシステムの中の最下点まで水深さの１０メートルまたはおおよそ３３フィートごとに１４．７ｐｓｉ（ポンド毎平方インチ）に、貯蔵タンク１の中の水の表面を押し下げる空気によって提供される圧力（大気圧力は、海面レベルにおいて１４．７ｐｓｉである）を加えたものになるので、１４．７ｐｓｉを上回る圧縮空気によって貯蔵タンク１の上側部分を充填することによって、ユニットの底部における水の静水圧力は、圧縮空気の圧力の増加に相応して増加される。
静水圧力（それは、水の表面に作用する任意の圧力に加えて、上方から下向きの力を働かせる水の重量が増加することに起因して、表面から測定された深さに比例して増加する）のために、貯蔵タンク１の上側部分の中へ圧縮空気を導入することによって、ユニットの底部における水の静水圧力を増加させる潜在能力に加えて、少なくとも１つのポンプ１７が、また、システムの中へ組み込まれているそれぞれのリターンパイプ１６の上部に連結される（図１３を参照）。リターンパイプ１６の上部に直接的に取り付けられることによって、ポンプ１７は、リターンパイプ１６を通って上がる水の流量を（貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気によって提供されるすべての追加的な圧力があっても、それが徐々に遅くなる代わりに）増加させることができる。その理由は、静水圧力によって提供される動作圧力が、通常は、それが水を高くに押し上げることを助けるほど、減少し始めるからである。ポンプ１７によるリターンパイプ１６の中の水のこの機械的に作り出された加速は、システムの全体を通して水流の全体的なレートを増加させることとなるだけでなく、ポンプ１７をリターンパイプ１６の上部に直接的に取り付けることによって、および、上側リターンパイプ１８がポンプ１７の上部から貯蔵タンク１まで上に延在するようにすることによって、それは、そのように行うこととなり、また、静水圧力によって提供される有益な効果を依然として完全に活用することができる。この理由は、ポンプ１７が、かなりの量の追加的な水流速度（特に、ポンプ１７の入口側または吸引側からの部分がリターンパイプ１６を通って下に戻り、次いで、パイプ１０のメインセクションを上に通って貯蔵タンク１の中の水の表面に戻ることを含む、今では閉じたシステムであるものの一部として）を作り出すことになり、それは、パイプ４のコイル状セクションの中のタービン６を通って流れる水の流量速度を増加させる際にも非常に効果的であるからであり、それは、貯蔵タンク１の中の水の表面に一定の圧力を印加する貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気によって、劇的に増加される潜在能力をすでに有している。
十分な量の圧縮空気が貯蔵タンク１の上側部分の中に捕捉されていることによって、および、リターンパイプ１６の上部に連結されているシステムの中へ組み込まれているポンプ１７によって、ならびに、ポンプ１７の通常の動作の間にポンプ１７によって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンが、水密かつ気密のシステムを通る水の流量速度を増加させて制御するために上手く利用されることによって、ポンプ１７をリターンパイプ１６に取り付ける別の利益は、どのようにそれらが発電プラントの全体的な効率および容量も増加させるかということである。実際に、適正に行われる場合には、ポンプ１７をリターンパイプ１６に直接的に（または、さらに良いことには、パイプ９のより大きな直径および容積の地面レベルセクション、または、ユニットの底部における地面レベルタンク（それは、より大きくてより強力な増加した数のポンプ１７をシステムの中へ組み込むことも可能にする）に直接的に）取り付けることによって、閉じたシステムを生成させるために１つまたは複数のポンプ１７を使用することは、自然の力のみを使用して可能であるものをはるかに超えて、発電プラントの容量を劇的に増加させる潜在能力を有している。それは、下向きに流れる水がポンプ１７によって制御されるターゲットとされる流量速度を実現する機会を有したポイントを超えて動作上可能であるように、可能な限り多くのタービン／発電機５をパイプ４のコイル状セクションの中に設置することを含み、タービン／発電機５が、重力、静水圧力、および大気圧力がパイプ４のコイル状セクションを通って作り出すことができるものよりもはるかに速い流量速度において正常に動作する能力を持つ。
閉じたシステムを生成させるためにポンプ１７を使用することによって、発電プラントの効率が増加させられる最も重要な方法の１つは、システムのポンプ１７がどのように働くかということ、および、ポンプ１７に進入する水の圧力がどのように利用され得るかということと関係しなければならない。この理由は、ポンプ１７が動作するために必要とされる部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを作り出しながら、インペラによって比較的に少量だけ低減された後に、ポンプ１７に進入する水の圧力は、所望の流量で貯蔵タンク１の中へ水を上に戻すために必要とされる出口吐出圧力から差し引かれることができるからである。これが意味するものは、水がポンプ１７に進入する前の水圧力が何であれ、それは、典型的に、約１４．７ｐｓｉ（または、海面レベルにおける大気圧力、および、典型的に、おおよそ、部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを生成させるために水圧力が低減されたもの）であり、それは、水がポンプ１７に進入した後のものよりも大きいということ、および、（この場合には、どのようにシステムが構成されているかに起因して）貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気の圧力がどうであるかにかかわらず、ポンプ１７が、ポンプ１７に進入する水圧力と所望の流量で貯蔵タンク１の中へ水を戻すために必要とされる出口吐出圧力との間の差を埋め合わせることのみを必要とするということである。また、これが意味するものは、ＡＩ対応の制御システムによってターゲットとされているどのような流量速度でも作り出すために、パイプ１０のメインセクションを通っておよびポンプ１７の中へ水の一定の流動を押し出すのに十分に、貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気の圧力が高くなっている限りにおいて、ポンプ１７が、その効率の差をほとんど伴わずに、リターンパイプ１６の垂直方向の長さに沿って任意の場所に位置決めされ得るということであり、それは、ポンプ１７を稼働させるために使用される電気の量があまり変化することとならないということを意味している。
システムの中へ組み込まれているポンプ１７が地面レベルパイプ９に接続されているかもしくは地面レベルパイプ９と連通している場合、または、ポンプ１７がリターンパイプ１６の上部に接続されており、ポンプ１７の吐出出口部が貯蔵タンク１に直接的に接続されている場合には、これも当てはまる。この理由は、貯蔵タンク１に水を戻すために使用される１つまたは複数の導管にポンプ１７が接続されている場所にかかわらず、ポンプ１７は、また、ポンプ１７に進入する水圧力と所望の流量で貯蔵タンク１の中へ水を戻すために必要とされる出口吐出圧力との間の差を埋め合わせることのみを必要とするからである。そして、静水圧力は、水の表面に作用する任意の圧力に加えて、上方から下向きの力を働かせる水の重量が増加することに起因して、表面から下に移動する測定された深さに比例して増加し、また、静水圧力は、貯蔵タンク１の中の水の表面に作用する任意の圧力を依然として含むが、上方から下向きの力を働かせる水の重量が減少することに起因して、ユニットの底部から上に移動する測定された深さに比例して減少するので、ポンプ高さが上昇または低下されるときの静水圧力の損失またはゲインは、貯蔵タンク１に水を戻すために必要とされる圧力の低減または増加に本質的に等しく、それは、貯蔵タンク１に加圧水を戻すためにポンプ１７を稼働させるために必要とされる電気の量が、ポンプ１７が位置付けられている場所にかかわらず、おおよそ同じになるということを意味している。
貯蔵タンク１の上側部分の中へ圧縮空気を追加することが、ユニットの底部から貯蔵タンク１の中へ水を上に戻す能力にどのように影響するかということをより良好に理解するために、貯蔵タンク１の上側部分の上部１フィートが３００ｐｓｉの圧縮空気によって充填されており、貯蔵タンク１の中の水の表面とユニットの底部における水との間に１００フィートが存在しているとすれば、８００フィートの高さのリターンパイプが、７７０フィートを超える水によって充填されている。言い換えれば、貯蔵タンク１の上側部分の上部１フィートが３００ｐｓｉの圧縮空気によって充填されたとすれば、圧力の増加は、典型的に２０フィート高さの貯蔵タンク１にさらに６５０フィート以上の高さを追加し、それを水によって充填するようなものである。そして、当然のことながら、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン６を通る水のターゲットとされる流量速度に到達して維持するために、１つまたは複数のポンプ１７を有することが必要とされる場合には、３００ｐｓｉよりもはるかに高い圧縮空気が容易に使用され得る。
貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気によって提供される圧倒的な圧力を使用する能力は、いくつかの重要な利益を有する。そのうちの第１のものは、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン６を通って下に流れる水の流量速度を最大化する能力である。この理由は、貯蔵タンク１の中の水の表面に印加される圧倒的な圧力が、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン６を通って下に流れる水の流量速度を劇的に増加させることを可能にするというだけでなく、水が有する運動エネルギーを劇的に増加させること、および、１分間当たりにパイプ４のコイル状セクションの中のタービン６と相互作用する励起された水の量を劇的に増加させることも可能にするからである。そして、水の運動エネルギー、および、タービン６と相互作用する励起された水の量が劇的に増加されることによって、１分間当たりにパイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン／発電機５によって作り出される電力の量も、劇的に増加される。
システムの中に含まれるすべてのポンプ１７に対してバックアップポンプ１７を有するという本発明の目的は、一対の分岐パイプ（または、シスターパイプ１９）をそれぞれのより大きな直径のリターンパイプ１６から分岐させて（図１４を参照）、パイプのベンドからの任意の複雑さを回避するために必要とされる距離だけ上に延在させることによって、高置されたポンプ１７を備えたユニットにおいて達成され得る。次いで、それぞれのシスターパイプ１９は、それにしっかりと取り付けられている自分自身の（好ましくは、垂直方向の遠心ポンプであるが、吸引ポンプおよび他のタイプのポンプも使用され得る）シスターポンプ１７を有し、それは、気密かつ水密の上側リターンパイプ１８を使用して、残りの距離を、貯蔵タンク１の中へ加圧水（水密かつ気密のシステムにおいて動作するポンプ１７の能力によってさらに強化され、ポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンから利益を得る）を戻すことができる。ＡＩ対応の制御システムは、それぞれのポンプ１７が等しい時間の量だけ使用および休止されることを保証し、予測分析は、任意の異常および不全を検出すること、および、発見されたときにそれらを報告することができる。そして、ポンプ１７のうちの１つが修理または交換されることを必要とする場合には（または、単に定期メンテナンスを受ける場合には）、そのシスターポンプ１７が、発電プラントによる電気生産を中断することなく、常時充填することができる。
本発明の他の小規模容量の実施形態（好ましくは、１時間当たり１ＭＷ未満の電気を作り出すものを意味する）は、好ましくは、より大きな直径の地面レベルパイプ９に直接的に連結されることによって、それらのガロン毎分ポンピングニーズを満たすために１つまたは複数のポンプ１７を使用して動作することが可能であり、地面レベルパイプ９は、パイプ４のコイル状セクションに連結されている端部の反対側の端部においてシールされている。また、これは、小規模容量ユニットが、より大きな直径の地面レベルパイプ９に気密かつ水密の接続によって連結されているポンプ１７の中に含まれるユニットのガロン毎分ポンピングニーズを満たすために必要とされるものを超える１つまたは複数の追加的なポンプ１７を有して動作することが可能であり、追加的なポンプ１７が、バックアップポンプとしての役割を果たすことができ、システムの中へ組み込まれている他のポンプ１７とポンピング責任を共有するということを意味している。
パイプ４のコイル状セクションを通る３１．３ｍｐｓのターゲットとされる流量速度を作り出すために必要とされるガロン毎分（ｇｐｍ）ポンピング容量にマッチすることができることは、典型的に、より大きくてより強力で増加した数のポンプ１７がシステムの中へ組み込まれることを必要とする。これらの大容量ポンプ１７（図示せず）は、好ましくは、地面レベルに設置され、好ましくは、地面レベルパイプ９の円形の側部の中へ埋め込まれた複数のポート２１を使用して、または、地面レベルタンク２０の側部の中へ埋め込まれた複数のポートを使用して、気密かつ水密の、円形もしくはループ形状の、大容積の地面レベルパイプ９（図１５を参照）または大容積の地面レベルタンク２０（図１６を参照）に直接的に連結され、いずれかの地面レベル水受容部が、好ましくは、パイプ４のコイル状セクションの端部に連結されている。地面レベルパイプ９および地面レベルタンク２０の両方が非常に大きくされて気密かつ水密にされ得るので、貯蔵タンク１を支持するために中央に位置付けられたスチール支持カラム１１を利用するユニットでは、大容積の地面レベルパイプ９が、より良好な選択肢になる可能性があり、また、貯蔵タンク１を支持するために円形の外側支持壁部１４を利用するかまたは建物もしくは他の構造体およびさまざまな構造的コンポーネントと組み合わせられるユニットでは、大容積の地面レベルタンク２０が、より良好な選択肢になる可能性がある。
地面レベルパイプ９または地面レベルタンク２０の底部の上方の１００フィート未満に貯蔵タンク１の底部を主に有する本発明の大規模の実施形態では、多くの場合において、複数の遠心ポンプ１７の吐出出口部にしっかりと連結されているリターンパイプ１６を使用して、加圧水は、貯蔵タンク１まで真っ直ぐ上に戻される。これは、地面レベルパイプ９または地面レベルタンク２０の中の水の静水圧力（それは、貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気の圧力に加えた、システムの中の水の全体的な高さの直接的な結果である）、および、どのようにポンプ１７が動作するために必要とされる部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを作り出すためにインペラによって比較的に少量だけ低減された後に、それぞれのポンプ１７に進入する水の圧力が、リターンパイプ１６を使用して貯蔵タンク１の中へ比較的に短い距離を所望の流量で水を直接的にポンプ送りして上に戻すために必要とされる出口吐出圧力から差し引かれることができるか、に大部分が起因して、それを行うのが非常に効率的で経済的である。
地面レベルパイプ９または地面レベルタンク２０の底部の上方に１００フィートを越えて貯蔵タンク１の底部を主に有する本発明の大規模の実施形態では、加圧水は、好ましくは、リターンタンク２２を使用して貯蔵タンク１に戻される（図１７を参照）。図１７は、リターンタンク２２を使用するＦＦＷＮクリーンエネルギー発電プラントの非常に効率的な実施形態を示しており、リターンタンク２２は、８つのポンプ（図示せず）を用い、８つのポンプは、いずれかの側にある４つのポート２１によって、台形形状の地面レベルタンク２０に直接的に接続し、好ましくは、２４時間／週７日の大量のベースロードの１００パーセントのクリーンな電気を作り出すために使用される。地面レベルタンク２０およびリターンタンク２２の底部における水の静水圧力が、好ましくは、それらを互いに水平にすることによって、どのように同じになるかということに起因して、ポンプは、単純な水の変位によって、次いで、リターンタンク２２に進入する加圧水に等しい体積の水の安定した流れを、高置された貯蔵タンク１の中へ（その高さにかかわらず）完全に上に自動的に戻すことによって、地面レベルタンク２０からリターンタンク２２の中へ加圧水を非常に効率的に移動させることができ、リターンタンク２２は、台形形状の地面レベルタンク２０に対して垂直になり、したがって、８つのポンプ１７が、ポンプ吐出出口部からリターンタンク２２の中の対応するポート２１（見ることはできない）へ走るパイプの真っ直ぐなセクションを有する。
リターンタンク２２は、好ましくは、ユニットの底部からメイン貯蔵タンク１の上部までまたはその近くに延在し、リターンタンク２２は、また、好ましくは、パイプ４のコイル状セクションの側部の近くに設置され、また、好ましくは、上部の近くに大きな開口部を有し、それは、貯蔵タンク１およびリターンタンク２２の中の水のレベルが同じになることを可能にする。そして、水がもはや重力の力に逆らって貯蔵タンク１までポンプ送りされる必要がないので、かつ、ポンプとリターンタンク２２との間のパイプまたは導管の壁部からの摩擦が、より長いリターンパイプ１６の中の壁部からの摩擦よりも小さくなるので、かつ、ポンプ１７に進入する水の圧力が、電力生産サイクルを完了するために所望の流量でリターンタンク２２の中へ水を移動させるために吐出出口部において必要とされる圧力からどの程度差し引かれるかということに起因して、いかに効率的にポンプ１７が地面レベルタンク２０からリターンタンク２２の中の同じ高さにおける等しく加圧された水の中へ直接的に加圧水を移動させることができるかということに起因して、より少ない電力がポンプ１７によって使用され、それは、発電プラントが１時間当たりにより多くの余剰の１００％クリーンな電力を作り出すということも意味する。
当然のことながら、パイプ４のコイル状セクションのコイルの数および貯蔵タンク１の高さを最大化することによって、水を貯蔵タンク１の中へ上に戻すためのリターンタンク２２および単純な水変位のその使用から、より大きなエネルギー節約が実現され得る。また、本発明の地面の上方および地面の下方の実施形態において、コイルおよびコイルごとのタービン／発電機５の数を最大化することは、その容量を大幅に増加させる。そして、当然のことながら、より多くのポンプ１７を必要とすることなく、より多くのコイルおよびそれらの適当な数のタービン／発電機５が追加され得る。その理由は、どのようにパイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン６を通して同じ流量速度を作り出すために１分間当たりに移動される水の量が、ほとんど同じになるかということ、ならびに、貯蔵タンク１の中の水の表面から測定される同じ深さにおける地面レベルタンク２０およびリターンタンク２２の中の水の静水圧力が、（より大きくなるが）同じになるかということに起因して、さらに大きな静水圧力水をそのオリジナルの供給源に戻すために必要とされるポンピング容量の量（および、ポンプ１７を動作させるために必要とされる電気の量）が、ほとんど充電されないからである。唯一の大きな変化は、どのように大型ポンプ１７に関する吐出出口圧力限界が、システムの中の水の高さの増加および圧縮空気の圧力の任意の増加に起因して、地面レベルタンク２０の中の静水圧力の増加に相応して増加されることを必要とするかということにある。
ポンプ１７および貯蔵タンク１の中の圧縮空気を使用し、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのヘリカルタービン６を通る水の流量速度を最大化することが、本発明のこのおよび他の大規模の実施形態が非常に多くの電気を作り出すことができるという主な理由になる。移動する水が有する運動エネルギーは、その流量速度を増加させることによって増加されるだけでなく、流量速度を増加させることによって、１分間当たりにタービン／発電機５と相互作用する励起された水の量も増加される。たとえば、単に、好適な通常動作の２８．７ｍ／ｓ（または、おおよそ６４ｍｐｈ）から３１．３ｍ／ｓ（７０ｍｐｈ）へ流量速度を増加させることによって、タービン／発電機５によって１分間当たりに取得されて電気エネルギーに変換され得る運動エネルギーの量は、おおよそ３３％だけ増加される。
ポンプ１７のインペラの目において生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンに加えて、システムを通って移動する水の流量速度をポンプ１７が制御および増加させることができる主な理由は、ユニットが最初にターンオンされたときから始まって、可変周波数ドライブまたは可変速度ドライブが、好ましくは、ポンプ１７を開始させ、ゼロからパイプ４のコイル状セクションの中の水がターゲットとされる流量速度に到達するまで流量速度を徐々に増加させ、貯蔵タンク１の気密の上側部分の中の圧縮空気を加えたシステムの中の水の高さに起因して、かつ、どのようにそれが貯蔵タンク１の中の水の表面の上のかなりの量の圧力によって常に押し下がるかということに起因して、地面レベルタンク２０の中にかなりの量の静水圧力が存在しているということである。そして、上方から常に押し下げる圧縮空気と、ユニットの底部における静水圧力（それは、確かに、地面レベルタンク２０の中の水をポンプの中へそれ自身によって押し込むことができる）と、のこの組み合わせは、重力および運動量からのいくらかの追加的な支援とともに、流量速度が増加するにつれて、貯蔵タンク１から、ダウンパイプ３およびパイプ４のコイル状セクションを通して、地面レベルタンク２０の中へ、および、最後に、遠心ポンプ１７のインペラの目における部分的な真空またはより低い圧力ゾーンの中へ、水の安定した流れを押し下げることができる。
Ｇｏｒｌｏｖヘリカルタービン６は、揚力ベースの概念の下で動作し、したがって、タービン６がそれを通って流れる水の運動エネルギーを取得しているときに、水がタービン６を通過する。さらに、本発明の大容量ユニットにおけるヘリカルタービン６による潜在的に高い数の回転毎分（ｒｐｍ）は、よりロバストなコンポーネントおよびエンジニアリングによって対処されることを必要とする別の問題である。まず初めに、発電機８および付随するコンポーネントのサイズおよび重量に起因して、ヘリカル水平方向軸線タービン６は、好ましくは、本発明の大規模の実施形態によって使用される。入手可能な最も非腐食性で耐久性のある金属または複合材料（チタンおよびステンレス鋼を含む）からヘリカルタービン６を構築させることも好ましい。ヘリカルタービン６による非常に高いｒｐｍに関する可能性に対処するための最も好ましい方法に関して（それは、いわゆる凝固につながる可能性がある）、高ワット数および高トルク発電機を使用することである。そのうえ、発電機はトルク（回転力）を電力に変換するためのデバイスであり、発電機によって作り出される電力の量は、タービン６によって発電機８に供給されるトルクの量に正比例するので、機械的な手段（好ましくは、ギアまたはトランスミッションを使用する）または電子的な手段（好ましくは、高い風速に応答して風力タービンで行われている場合があるように、トルクコントローラーを使用する）によって（または、その両方によって）タービン６のシャフトを回転させるために必要とされるトルクを増加させることによって、タービン６が回転する速度は、同じ量の運動エネルギーを取得して電気エネルギーに変換し続けながら低減される。その理由は、流れる水が有する運動エネルギーが同じになるからである。
高ワット数、高トルク発電機８、および他の手段を使用し、タービン６が回転する速度を低減させることは、研究者によるテストが示すように、ヘリカルタービン６による水流の抵抗または妨害も低減させる。ヘリカル水平方向軸線タービン６は、好ましくは、タービン６の両端部から延在する中心シャフトを有するので、二対の高い強度軸受および軸受ハウジングが、好ましくは、急速に流れる水の流量速度がポンプ１７によって非常に高い速度まで上昇されるときに、タービン６のそれぞれの端部に支持を提供するために、本発明によって使用されることともなる。タービン６と発電機８との間の軸受ハウジングは、好ましくは、コネクター７の中にあり、対向する軸受ハウジングは、好ましくは水流を妨げない方法で、好ましくは、パイプの反対側にしっかりと連結される。パイプの外側から対向する軸受および軸受ハウジングへのアクセスを有することも好適である。また、より高いワット数、より高いトルクの発電機８のために追加されるコストは、ほとんど確実に、タービン６および発電機８の低減された摩耗および損傷によって相殺され、同様に、低減されたメンテナンスコストを結果として生じさせる。
自然の力に主に依存する本発明の潜在的な実施形態、または、動作上の観点から大気圧力のみを使用するものに関して、適正な通気も重要である。それが、適当な場合に、貯蔵タンク１が、好ましくは、複数のベントを使用して貯蔵タンク１の上部を通して外側の大気へ通気される理由であり、また、好ましくは、タンク１の中の水の表面の上方に大気のためのスペースが存在する理由である。貯蔵タンク１の中の水の表面を常に押し下げる大気圧力によって提供されるすべての利益に加えて、大気のためのスペースは、リターンパイプ１６からの水が、水に触れることなく（空気のみに触れる）、タンク１の上部の中へ自由に流れることを可能にする。そうすることによって、追加的なタービンおよび発電機が、タンク１の中の水の表面の上方の空気スペースの中に潜在的に設置され、リターンパイプ１６からの自由に流れる水がタンク１に進入して下向きに落下した後に、その運動エネルギーのいくらかを取得することが可能である。
システムからの水の蒸発は、システムの全体を通して水を移動させるために大気圧力を使用する本発明の潜在的な実施形態において、適切な救済策によって対処されることを必要とする別の問題である。本発明のすべての実施形態において、同じことが、漏出に起因する水の損失に関しても当てはまる。タンク１の上部における通気を通した蒸発による水の損失、または、システムの任意の部分からの漏出による水の損失は、そうすることが意味を持つ場合には、異なる方法で軽減され得る。しかし、システムの全体を通して失われた水を交換するための好適な方法は、好ましくは、必要とされるときにＡＩ対応の制御システムによってアクセスされる、それぞれのユニットに対して利用可能な水の補足的な供給源を有することである。自治体の水ラインおよび／または貯蔵タンクが、典型的な自治体の給水塔によって行われているように、夜間に、または、低エネルギー需要の他の時間の間に、貯蔵タンク１の中へポンプ送りされ得る水の補足的な供給源のための潜在的なオプションの中に確実にある。
家庭、企業、１００％クリーンなインフラストラクチャー、および産業目的のための配水システムの一部として、本発明が使用されることに関して、（図１２に示されているような）本発明のオリジナルの実施形態は、典型的な給水塔ベースの自治体の配水システムと組み合わせられ、自治体によって使用され得るベースロードのクリーンな電力を作り出すために給水塔を活用し、かつ／または、自治体に財源を提供した。配水システムが適正に動作するための必要な量の静水圧力を作り出すために、貯蔵タンク１の底部を好ましくは少なくとも３０メートル（または、約１００フィート）高置させること以外に、システムのエネルギー発生部分を通して水の安定した流れを維持するために大気圧力に依存するユニットに追加されることを必要とする基本的にすべては、別個の水ラインであり、別個の水ラインは、それが十分に固定および支持され得る場所ならどこにでも、貯蔵タンク１の底部に取り付けられ、貯蔵タンク１の底部から下に延在することが可能である。地面レベルになれば、追加された水ラインは、配水目的のための自治体の給水塔からの任意の他の水ラインと同様に使用され得る。次いで、当然のことながら、パイプ４のコイル状セクションを下に通る水の流量速度を増加させるために、貯蔵タンク１の気密の上側部分の中へ配管された圧縮空気を使用する、本発明のはるかに高い容量の実施形態である場合には、飲料水のための別個のセクションを備えたより大きな貯蔵タンク１は、好ましくは、どのようにエネルギー発生および配水ユニットの組み合わせが構築されるかということである。
システムを通る水の流量速度が大きいほど、パイプ４のコイル状セクションを通って下に流れる水が有する運動エネルギーの量が大きくなり、また、１分間当たりにタービン／発電機５と相互作用する高度に励起された水の量も大きくなり、それは、組み合わせられたときに、タービン／発電機５によって取得されて電気エネルギーに変換され得る運動エネルギーの量を劇的に増加させる。３１．３ｍｐｓのターゲットとされる流量が、システムの効率を最大化するための達成可能な流量速度として説明目的のために使用されており、システムを通って循環する水の毎分体積、および、システムの全体を通して配備されているタービン／発電機５の数は、ユニットの容量がどれほど大きくなるかということに関して、他の主要な決定要因である。
すでに説明されたように、大気圧力によって提供され得るものよりも２０倍（３００ｐｓｉ）から５０倍（８００ｐｓｉ）大きい圧力によって、貯蔵タンク１の中の水の表面を常に押し下げるために高度に圧縮された空気を使用することができることは、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン６を下に通る水の流量速度を劇的に増加させることを可能にし、発電プラントの電気出力を最大化することを助ける。文脈に関して、貯蔵タンク１の上部１フィートの中の３００ｐｓｉの圧縮空気は、貯蔵タンク１の内側高さを６５０フィート以上増加させること、および、それを水によって充填することと同等である。さらに印象的には、貯蔵タンクの上部１フィートの中の８００ｐｓｉの圧縮空気は、貯蔵タンク１の内側高さを１，７００フィート以上増加させること、および、それを水によって充填することと同等である。（エンパイアステートビルの高さは、１，４５４フィートである。）そして、１４．８ｐｓｉから３００ｐｓｉまたは３００ｐｓｉから８００ｐｓｉ（もしくは、それ以上）の圧縮空気によって貯蔵タンクの上側部分を充填することが、行うのに困難でなくまたは高価でなくなるということを考えると（圧縮空気が貯蔵タンク１の気密の上側部分の中に捕捉されると、それはどこにも行かないということは言うまでもない）、３１．３ｍ／ｓのターゲットとされる流量速度に到達することを支援する目的のためにそれを行うことは（それは、摩擦を低減させるために、疎水性のコーティングまたは他の特殊コーティングをパイプの内部壁部に適用することによって、さらに促進される）、湾曲したインサートの使用の有無にかかわらず１時間当たりに作り出されるベースロード電力の量の増加に起因して、多くのユニット（たとえば、２８インチの内径のパイプ、ならびに、８５フィートの全体的な高さ（タンク１に関して２０フィート、ならびに、その下のパイプおよび地面レベルタンク２０に関して６５フィート）を有する以前の第１の例示的なユニットなど）において貴重である。
明らかに、ユニットの全体的な高さを上昇させるために、かつ、パイプのメインセクションで２８インチよりも大きい内径のパイプを使用するために、十分に利用可能なスペースが存在している場合には、パイプの内径を増加させることによってパイプを通って下に急速に流れる水の量に対して摩擦損失がはるかに少ないことに加えて、水のターゲットとされる流量速度を増加させる可能性も存在し、それは、貯蔵タンク１の上側部分の中により高いｐｓｉの圧縮空気を使用することによって、および、より高い容量のポンプ１７を使用することによっても最大化され得る。最大で２００，０００ｇｐｍのポンピング容量を有する遠心ポンプ１７を有することは、パイプの内径およびパイプ１メートル当たりの水の体積が増加するときにも、合理的な量のポンプ１７を使用することを比較的に容易にする。そして、より大きな内径のパイプおよびポンプを使用することによって、ユニットの合計エネルギー発生容量は、依然として、ユニットのネームプレート容量（または、好ましくは、１日２４時間、１週間７日、１年３６５日作り出され得るもの）よりも少なくとも３３％大きくなることができる。より大きなポンプ１７の使用（それは、好ましくは、本発明のより大きな内径のパイプの実施形態によって使用される）が、ポンプ１７のポンピング容量が増加するときに、どのように効率のわずかな減少を有するかということに関して、効率のわずかな減少は、本発明のより大きな容量の実施形態によって作り出される余剰の電気の劇的な増加と比較して何でもない。
たとえば、パイプ４のコイル状セクションに１０個のコイルおよび１０個のタービン／発電機５を備えた第１の２８インチの内径のパイプの例示的なユニットを使用するとき、２８インチから３６インチへ８インチだけパイプの内径を単に増加させることによって（それは、パイプ１０のおおよそ１００メートルのメインセクションの中の水の体積をおおよそ１０，５００ガロンからおおよそ１７，３５０ガロンへ増加させる）、そして、３１．３ｍ／ｓのターゲットとされる流量速度を依然として使用することによって、ユニットの容量は、毎時間作り出される電力のおおよそ９ＭＷから１３．５ＭＷへ約５０％だけ増加され、それは、湾曲したインサートを使用することによって、ユニットの電気出力および容量を２倍にする潜在能力を伴わない。
必要である可能性がある場合、ユニットの高さおよび／または容量が増加するにつれて、パイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービン６を通る水の流量速度を最大化するために、高度に圧縮された空気の圧力を増加させることは、また、貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気からの圧力の増加がどのように地面レベルタンク２０およびリターンタンク２２の中の静水圧力も増加させるかということにかかわらず、水を貯蔵タンク１に戻すためのポンプ１７の能力にほとんど影響を及ぼさないかまたは全く影響を及ぼさない。この理由は、静水圧力（それは、水の表面に作用する任意の圧力に加えて、上方から下向きの力を働かせる水の重量が増加することに起因して、表面から測定される深さに比例して増加する）が、貯蔵タンク１の中の水の表面の下方における同じ深さにおいて、地面レベルタンク２０およびリターンタンク２２の両方の中で依然として同じになるからである。結果として、大型の遠心ポンプ１７（それは、システムの中の水圧力の増加に適した吐出出口圧力限界を有する）は、依然として、地面レベルタンク２０に進入する水をリターンタンク２２へ効率的に移動させることができ、単純な水変位が、貯蔵タンク１の高さがどのようであるかにかかわらず、または、（合理的な範囲内で）その中の水圧力がどのような高さであるかにかかわらず、依然として、等しい体積の水を貯蔵タンク１の中へ上に戻し、電力生産サイクルを完了させる。
リターンタンク２２を使用しない本発明の実施形態では、貯蔵タンク１の上側部分の中に本質的に捕捉された高度に圧縮された空気を有する別の利益は、どのように地面レベルタンク２０の中の結果として生じる静水圧力の増加が、遠心ポンプのインペラによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンの中へ水を押し込む圧力の量も増加させるかということである。地面レベルタンク２０の中の静水圧力が増加され、表面からインペラの中間点へ測定される水の深さに起因する水圧力を加えた、貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気によって提供されるものと等しい量の動作圧力を提供するので、ポンプ１７（それは、地面レベルタンク２０に直接的にしっかりと連結されている）は、その中への高度に加圧された水の一定の流れを有することが保証される。そのうえ、高度に加圧された水を貯蔵タンク１に戻すために、リターンパイプ１６または同様の導管が使用されるときに、地面レベルタンク２０（または、パイプ９の大容積の地面レベルセクションまたは他の大容積の水受容部）の中の水の静水圧力は、高度に加圧された水を貯蔵タンク１に戻すためにポンプ１７の吐出出口圧力が増加されることを必要とするのとおおよそ同じ量だけ増加される。
漏出に起因して、および／または、貯蔵タンク１の上側部分の中の圧縮空気の圧力を所望のｐｓｉまで持って行くことに起因して、必要とされるときに、（積極的に動作されるまたは動作されない間に）どのように追加的な水がシステムの中へポンプ送りされ得るかに関して、それは、貯蔵タンク１が地面レベルにあるかもしくはその近くにあるかまたは高置されているかということに主に依存する。貯蔵タンク１が地面レベルにあるかまたはその近くにある場合、水は、好ましくは、適切なポンプによって貯蔵タンク１の中へポンプ送りされる。貯蔵タンク１が高置されている場合、水は、好ましくは、適切なポンプによってリターンタンク２２の中へポンプ送りされる。いずれのケースでも、水は容易に圧縮されず、空気は容易に圧縮されるので、水レベルは、システムの中で上昇することとなり、圧縮空気は、さらに圧縮される。
どのように追加的な圧縮空気が貯蔵タンク１の上側部分の中へ配管され得るかということに関して、圧縮空気（好ましくは、少なくとも４，５００ｐｓｉの圧縮空気を取り扱う定格の炭素繊維貯蔵タンクの中に貯蔵されている）は、好ましくは、必要とされるときに使用される。貯蔵されている圧縮空気は、好ましくは、発電プラントからの余剰の電力を使用して、空気圧縮機から来ることとなり、または、複数のユニットによって使用される共有インフラストラクチャーから来ることとなるが、外部電気供給源からも来ることが可能である。また、外部電気供給源は、ユニットが動作状態にされる前に、水および圧縮空気によってユニットを充填するために使用され得る。また、外部電気供給源は、ユニットが最初にターンオンされるとき、または、それが必要とされる任意の他の時間に、ポンプに給電するために使用され得る。圧縮空気が低減または除去されることを必要とする場合、貯蔵タンク１の上側部分の中の圧力低減弁が、好ましくは、利用される。
本発明のいくつかの実施形態では、気密かつ水密のエラストマーバリアまたは膜が、圧縮空気（または、他の圧縮ガス）と水（または、他の液体）との間において、貯蔵タンク１の中に設置され得、したがって、圧縮空気および液体は、接触することにならない。これは、圧縮空気に同伴する可能性のある油または他の望まれない物質を液体から離れるように維持することを可能にするだけでなく、エラストマーバリアまたは膜は、宇宙空間における宇宙船の上の電力供給源として、本発明の実施形態を使用することも可能にすることができる。そして、重力および静水圧力は宇宙空間での要因にならないので（ポンプ１７によって生成される高度に圧縮された空気（または、他のガス）、および、部分的な真空またはより低い圧力ゾーンは、確かに、パイプ４のコイル状セクションの中のタービン６を通る液体の連続的な流れを維持するために、ポンプ１７によって使用され得、また、単純な水変位は、リターンパイプ１６またはリターンタンク２２の形状にかかわらず、貯蔵タンクの中へ液体を戻すために依然として働くが）、パイプ４のコイル状セクションは、垂直方向の代わりに水平方向にも配向され得る。
そのうえ、本発明の地球ベースの実施形態において、パイプ４のコイル状セクションの中のタービン６を通して下にかつポンプ１７の中へ水を移動させる際の重力からの利益は、圧縮空気を使用することによって実現され得るものとほぼ同じ程には有益でないので、また、本発明の地球ベースの実施形態において、システムの中の水の高さに起因する静水圧力の増加は、圧縮空気を使用することによって実現され得るものとほぼ同じ程には大きくないので、エラストマーバリアまたは膜の有無にかかわらず、貯蔵タンク１の上側部分の中に圧縮空気を有し続けながら、かつ、ポンプ１７がその中に部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを生成させるために、また、高度に加圧された水を貯蔵タンク１に戻すために使用するために、地面レベルタンク２０または他の水受容部を有し続けながら、パイプのコイル状セクションの配向を垂直方向の代わりに水平方向になるようにすることによって、より短いリターンタンク２２を潜在的に使用することでも、本発明の地球ベースの実施形態において水平方向に配向されたパイプ４のコイル状セクションを使用することを、どのようにそれが機能するかという観点から、垂直方向に配向されたパイプのコイル状セクションを有することとはそれほど異ならないものにする。
本発明のいくつかの実施形態において、貯蔵タンクの中の液体は、貯蔵タンクに連結されている液圧ピストンによって加圧され得、一方では、他の実施形態では、貯蔵タンク１の中の液体は、貯蔵タンクに連結されているエラストマーダイヤフラムに圧力を印加する外力によって加圧され得る。
貯蔵タンク１の底部を１２２フィートの高さまで高置させることによって（より大きい直径の貯蔵タンク１および飲用水のための別個のセクションを備えた組み合わせられたエネルギー発生および配水ユニットにおいて見出される可能性があるように）、貯蔵タンク１の下方に２８インチの内径のパイプならびに１０個のコイルおよび１０個のタービン／発電機５を有する第１の例示的なユニットと比較されるときに、ユニットの電気発生容量は増加される。第１の例示的なユニットにおける６５フィート（パイプ４のコイル状セクションに関しておおよそ４７フィート、ダウンパイプ３に関して１２フィート、および、地面レベルタンク２０に関して６フィート）よりも、機能するための少なくとも２倍の高さ（または、垂直方向距離）があるので、パイプ４のコイル状セクションのコイルの数を１０個から２０個へ単純に２倍にすることによって、パイプ４のコイル状セクションの中のタービン／発電機５の数も１０個から２０個へ２倍にされ得、ユニットの容量は、実際に２倍以上にされる。この理由は、ユニットの合計高さが１３２フィート（タンク１に関して２０フィート、ならびに、その下にあるパイプ１０のメインセクションおよび地面レベルタンク２０に関して１１２フィート）まで増加されたとしても、好ましくはリターンタンク２２を使用しておおよそ同じ量の電気を使用して、水は、依然として貯蔵タンク１の中へ上に戻されるからである。そして、パイプ１０のメインセクションの長さをおおよそ１００メートル（おおよそ１０，５００ガロンの水体積を伴う）からおおよそ２００メートル（おおよそ２１，０００ガロンの水体積を伴う）へ２倍にすることによって、また、パイプ４のコイル状セクションの中のタービン／発電機５の数を１０個から２０個へ２倍にすることによって、湾曲したインサートを使用しない第１の２８インチの直径のパイプの例示的なユニットの９．１６ＭＷ容量は、１３２フィート高さのユニットにおける２５ＭＷ以上まで２倍以上にされる。その理由は、リターンタンク２２を使用して貯蔵タンク１の中へ加圧水を戻すために使用される電気の量が、依然としておおよそ同じになるからである。
しかし、何故そこで止まるのか？パイプ４のコイル状セクションの全体的な高さが２倍にされるので、パイプ４のコイル状セクションのそれぞれのコイルの直径および周囲部も同様に２倍にしてはどうだろうか？コイル直径を１０フィートから２０フィートへ２倍にすることによって、それぞれのコイルの円形パイプの周囲部（または、全体的な長さ）も、３１．４フィートから６２．８フィートへ２倍になる。そして、パイプ４のコイル状セクションの２０個のコイルのそれぞれの周囲部を３１．４フィートから６２．８フィートへ２倍にすることによって、２８インチの内径のパイプのおおよそ２００メートル（おおよそ２１，０００ガロンの水体積を伴う）が、おおよそ２００メートルからおおよそ４００メートルへ２倍にされ（それは、貯蔵タンク１の底部から地面レベルタンク２０の上部へ延在する）、パイプ１０のメインセクションの中の水体積が、おおよそ４２，０００ガロンになる。
また、パイプ１０のメインセクションの全体的な長さをおおよそ２００メートルからおおよそ４００メートルへ２倍にすること、および、パイプ４のコイル状セクションのそれぞれのコイルの周囲部を３１．４フィートから６２．８フィートへ２倍にすることは、パイプ４のコイル状セクションの２０個のコイルのそれぞれに追加的なタービン／発電機５を追加することも可能にし、それぞれのタービン／発電機５の間におおよそ３０フィートのパイプを依然として有する。それは、パイプ１０の１０６フィート高さのメインセクションの中に電気を作り出すための２０個のタービン／発電機５を有する代わりに、電気を作り出すために利用可能な４０個のタービン／発電機５が存在し、同じ７つの３０，０００ｇｐｍ遠心ポンプ１７を使用してそれを行い、再びユニットの容量を２倍以上にするということを意味する。しかし、今回、ユニットの容量は、毎時間作り出され得るすでに印象的な２５ＭＷを超える電力から、毎時間作り出され得る５７ＭＷを超える電力へ増加され、それは、湾曲したインサートを使用することによって、ユニットの電気出力および容量を２倍にする可能性を伴わない。
最後に（水域に構築される本発明の実施形態を見てみる前に）、パイプ１０のはるかに大きな全体的な長さおよび高さのメインセクション、ならびに、さらに大きな全体的な直径のコイルおよびパイプを備えた、本発明の他の陸上ベースのユニットも可能であり、確実に地面の上方および下方に構築されることとなり、または、その両方の組み合わせで構築される。同様に、さらに大きなタービン６および発電機８が、より大きなユニットにおいて、２８インチよりも大きな内径のパイプのために確実に必要とされる。同様に、より大きなユニットは、本発明のより大きなユニットを通して循環されるより大きな体積の水を十分に活用するために必要とされる高い流量を作り出すために、より大きな容量のポンプ１７をほとんど確実に使用する。
貯蔵タンク１を浮遊式表面レベル構造体２３（図１８を参照）（浮遊式表面レベル構造体２３は、ユニットを垂直方向に維持するために使用され、かつ、好ましくは、ダウンパイプ３に連結される）と交換することに加えて、本発明の陸上ベースの実施形態と水域に位置付けられているユニットとの間の最大の違いのうちの１つは、作動流体がユニットの底部に到達すると、作動流体をオリジナルの供給源に戻すために、どのようにポンプ１７が利用されるかということである。水域に位置付けられている本発明のユニットは、好ましくは、作動流体（それは、十分な深さを有する大洋、海、湖、池、川、または他の水域からのものであり、坑道もしくは他の人工物、または、さらにはある種の水を保持する囲いを含む）を周囲の水域からダウンパイプ３を通してシステムに進入させるので、パイプ１０のメインセクションおよび底部タンク２４（図１９を参照）の中の液体の静水圧力は、表面から下方の等しい距離において、周囲の水域の中の液体の静水圧力と同じになる。
パイプ１０のメインセクション（すなわち、ダウンパイプ３およびパイプ４のコイル状セクション）および底部タンク２４（他の導管も確かに可能であるが）の中の静水圧力を、パイプ１０のメインセクションまたは底部タンク２４の一部分が表面から下方にいかなる距離にあっても、周囲の水域の中のちょうど他方の側にある静水圧力と同じにすることは、いくつかの理由のために極めて重要である。（１）パイプ１０のメインセクションの中のパイプの両側に働かされる静水圧力、および、底部タンク２４の壁部の両側に働かされる静水圧力は、（好ましくは、パイプおよび底部タンク２４がどんな１つまたは複数の強い材料から作製されているかにかかわらず）同じになるので、パイプ１０のメインセクションおよび底部タンクが下に深く延在すればするほど（図２０を参照）、特に、ユニットの底部が１００メートルを越えて下に延在する場合には（図２１を参照）、上昇する静水圧力が、パイプまたは底部タンク２４の壁部が崩壊または噴出することを引き起こさない。（２）結果として、単純なガイドワイヤーまたはケーブル２５は、好ましくは、ガイドワイヤーまたはケーブル２５が浮遊式表面レベル構造体２３に取り付けられている場所と、それらが好ましくは大きなコンクリートアンカー２６まで完全に延在した後に最後に終了する場所と、の間において、適正な場所に、パイプ４のコイル状セクションのコイルを支持および保持するために使用されるものであり、コンクリートアンカー２６は、それらが水域の床の上に意図的に位置決めされる場所に、ユニットをアンカー固定するために使用される。また、追加的な浮揚性デバイス（図示せず）は、ガイドワイヤーまたはケーブル２５またはユニットの他の部分（底部タンク２４を含む）に追加され、ユニットの重量を支持し、それを適切な場所に保持することを助けることが可能である。（３）パイプ１０のメインセクションのパイプおよび底部タンク２４の壁部は崩壊または噴出しないので（同様に、どのようにユニットの水中コンポーネントが適正に支持されて適切な場所に保持されるか）、パイプ１０のメインセクションおよび底部タンク２４は、かなり遠くに下に延在することができる。（４）かなり遠くに下に延在することができることによって、より多くのコイルが、潜在的にパイプ４のコイル状セクションに追加され得る。（５）より多くのコイルがあれば、はるかに多くの電気が、コイルのそれぞれにおける少なくとも１つのタービン／発電機５によって作り出され得る。（６）そして、パイプ１０のメインセクションおよび底部タンク２４が周囲の水域の中へどれだけ遠くへ下に延在していても、静水圧力は、いずれかの側において同じになるので、底部タンク２４の中へ進入する加圧液体をシステムの外へポンプ送りするために内部ポンプまたは外部ポンプ１７のいずれかが接続することができるポートを使用して、ポンプ１７が非常に短い距離を周囲の水域（それは、底部タンク２４の内側壁部の反対の側にある）の中へ水を戻すことは困難でない。
液体がパイプ４のコイル状セクションの中のすべてのタービンを通って下に流れることを同時に引き起こすいかなるレートにおいても、加圧液体がユニットの底部に到達すると、加圧液体を周囲の水域の中の底部タンク２４のすぐ外側の等しく加圧された液体に単純に戻すために、ポンプ１７を使用する能力は、ユニットを信じられないほどに効率的にする。また、それは、貯蔵タンク１の中へ液体を上に戻すために、ポンプ１７がリターンパイプ１６またはリターンタンク２２を使用する以前の必要性を排除することにもなる。これは、ガロン毎分ポンピング容量が同じである場合には、ポンプ１７がより効率的になること、および、より少ない電気を消費することを可能にする。また、ユニットの底部においてシステムから外に水を単にポンプ送りする能力は、長いリターンパイプ１６またはリターンタンク２２のコストの追加を排除する。これは、深い水の中に位置付けられているユニットが数百メートルを下に潜在的に延在することを考慮するときに、特に重要である。本発明の非常に大きい実施形態において、パイプの内径を増加させる能力において追加し、パイプ４のコイル状セクションの中のコイルの直径を大幅に増加させることによって追加的なタービン／発電機を追加し、そして、単一のユニットが、都市全体もしくは海辺のコミュニティーに、または、かなりのサイズの島にも給電するために潜在的に使用され得る。
周囲の水域が、海、大洋、または他の大きな水域である場合に、周囲の水域の表面においてまたはその近くにおいてダウンパイプ３に進入する作動流体を有することの欠点のうちの１つは、電気生産が嵐または他の望ましくない気象条件によって中断される可能性である。この現実の可能性を回避するために構築され得る別のオプション、または、本発明の潜在的な実施形態は、ユニットの主要コンポーネントを水中に位置付けることである。これは、浮遊する支持構造体２３を除去することによって、および、ユニット全体を低下させることによって行われ得、したがって、大きな水中エアバッグまたはバルーン２７が、ダウンパイプ３に取り付けられ、ユニットを垂直方向に維持することが可能である（図２２を参照）。ダウンパイプ３の中への下側進入ポイントにおける液体の静水圧力は、それが周囲の水域の表面において進入されて同じ深さまで下に流された場合と同じになるので、底部タンク２４の中の液体の静水圧力は、周囲の水域の中の同じ深さにおいて同じになる。
別の潜在的なオプション（または、実施形態）は、異なる深さに位置付けられている複数の放出弁２を備えた、より長くてはるかにより可撓性のダウンパイプ３を使用することであり、かつ／または、必要とされる場合にはいつでも、必要に応じて配備され得る追加的な浮揚性デバイスを使用することである。
最後に、本発明の基礎となる革新的な概念および原理によって可能にされ、その成功的な動作のために（必須でないとしても）有益である可能性のある、本発明の複数の潜在的な実施形態を説明するために、この文献を使用した後に、ＦＦＷＮクリーンエネルギー発電プラントの以前に説明された実施形態のうちのいずれかにおいて使用されるコンポーネント、パーツ、方法、および／またはシステムの以前に説明された潜在的な実施形態のうちのいずれかを使用して潜在的に構築され得る、本発明のさらに非常に多くの潜在的な実施形態が存在するということを開示するということも、本特許出願の目的である。
そのうえ、陸上ベースの発電プラントとして、または、水域の中に位置付けられている発電プラントとして、ならびに、宇宙空間における使用のための発電プラントとして潜在的に使用されるものとして、ならびに、任意の数の本明細書における革新的な概念および原理を利用するものとして、本発明が説明されてきたが、本発明の本実施形態（それは、複数の実施形態を使用して本明細書ですでに説明されている可能性がある）は、本開示の精神および範囲の中でさらに修正され得る。したがって、本出願は、その一般的な概念および原理を使用する本発明の任意の変形例、使用例、または適合例をカバーすることが意図されている。さらに、本出願は、本発明が属する異分野の技術における既知のまたは慣例の実務の範囲内に入るような、本開示からのそのような逸脱をカバーすることが意図されている。
１ 貯蔵タンク
２ タンク放出弁
３ ダウンパイプ
４ パイプ
５ タービン／発電機
６ タービン
７ 中央コネクター
８ 発電機
９ 地面レベルパイプ
１０ パイプ
１１ 支持カラム
１２ 角度付きの上部ピース
１３ 支持アーム
１４ 円形の外側支持壁部
１５ より小さな水受容部
１６ リターンパイプ
１７ ポンプ
１８ 上側リターンパイプ
１９ シスターパイプ
２０ 地面レベルタンク
２１ ポート
２２ リターンタンク
２３ 浮遊式表面レベル構造体
２４ 底部タンク
２５ ガイドワイヤー、ケーブル
２６ コンクリートアンカー
２７ 水中エアバッグ、バルーン

Claims (20)

  1. 余剰の電力を作り出す発電プラントであって、前記発電プラントは、
    所定の体積の液体を保持するための貯蔵タンクであって、大気圧力、圧縮ガスによって提供される圧力、または、機械的な手段を通して作り出された圧力によって、前記貯蔵タンクの中の前記所定の体積の液体に圧力が印加される、貯蔵タンクと；
    複数のコイルを含むパイプのコイル状セクションと；
    前記パイプのコイル状セクションの中に装着されている少なくとも１つのタービンであって、前記少なくとも１つのタービンは、外部発電機に連結されている、少なくとも１つのタービンと；
    を含み、
    前記液体は、前記パイプのコイル状セクションの中へ進入し、前記パイプのコイル状セクションのコイルを通って流れ、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンは、前記液体によって駆動され、前記外部発電機を動作させ、それによって、電力を作り出し；
    また、前記発電プラントは、
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプのコイル状セクションの端部に連結されている少なくとも１つの導管と；
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記少なくとも１つの導管に連結されている少なくとも１つのポンプと；
    を含み、
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記少なくとも１つの導管に連結されている前記少なくとも１つのポンプは、電力生産サイクルの間に前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるものよりも少ない電力を消費し、前記電力生産サイクルは、前記少なくとも１つのポンプが１分間当たりに前記貯蔵タンクに戻す所定の量の液体を含む、発電プラント。
  2. 前記パイプのコイル状セクションは、複数のタービンおよび発電機を含み；
    前記少なくとも１つのタービンは、ヘリカル垂直方向軸線タービンまたはヘリカル水平方向軸線タービンであり、前記少なくとも１つの発電機は、前記少なくとも１つのタービンの回転毎分を制御するように構成されている、請求項１に記載の発電プラント。
  3. 前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプのコイル状セクションの前記端部に連結されている前記少なくとも１つの導管は、
    前記パイプのコイル状セクションと少なくとも１つのリターンパイプとの間に連結されているパイプの少なくとも１つの地面レベルセクションを含み；
    前記パイプの少なくとも１つの地面レベルセクションは、前記パイプのコイル状セクションと前記少なくとも１つのリターンパイプとの間に連結されており、前記パイプの少なくとも１つの地面レベルセクションは、少なくとも１つのタービンおよび発電機を含み；
    前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機と組み合わせた、前記パイプの地面レベルセクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機は、前記電力生産サイクルの間に前記液体を前記貯蔵タンクに戻すときに前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも多くの電力を作り出し；
    また、前記少なくとも１つの導管は、
    前記パイプのコイル状セクションと前記パイプの少なくとも１つの地面レベルセクションとの間に連結されているパイプの少なくとも１つの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションを含み；
    前記パイプの少なくとも１つの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションは、少なくとも１つのタービンおよび発電機を含み；
    前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機と組み合わせた、前記パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機は、前記電力生産サイクルの間に前記液体を前記貯蔵タンクに戻すときに前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも多くの電力を作り出す、請求項１に記載の発電プラント。
  4. 前記貯蔵タンクは、少なくとも１つの支持カラムによって支持されており、複数の支持アームが、前記少なくとも１つの支持カラムに連結されており、さらに、前記支持アームは、前記パイプのコイル状セクションの前記コイルおよび接続されたコンポーネントに構造的支持を提供するために使用されている、請求項１に記載の発電プラント。
  5. 前記貯蔵タンクは、地面レベルにあるかまたは前記地面レベルの近くにあり、外側支持壁部によって支持されており、複数の支持アームが、前記外側支持壁部に連結されており、さらに、前記支持アームは、前記パイプのコイル状セクションの前記コイルおよび接続されたコンポーネントに構造的支持を提供するために使用されている、請求項１に記載の発電プラント。
  6. 前記発電プラントは、前記発電プラントの効率を向上させるためのＡＩ対応の制御システムを含み、前記ＡＩ対応の制御システムを使用することによる前記発電プラントの効率の向上は、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される電力と、前記少なくとも１つのポンプが前記電力生産サイクルの間に前記液体を前記貯蔵タンクに戻すことによって消費される電力と、の間の差を増加させ；
    前記パイプのコイル状セクションの前記コイルは、前記電力生産サイクルの間に前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって電力を作り出すために利用可能なパイプの長さを増加させ、前記パイプのコイル状セクションの中のタービンおよび発電機の数の増加は、前記電力生産サイクルの間に前記発電プラントによって作り出される電力の量を増加させ；
    前記貯蔵タンクの中の前記液体に印加される前記圧力は、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る液体の流量を作り出し、液体の実質的に一定のおよび等しい流れが、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通して提供され、それによって、前記電力生産サイクルの間に前記パイプのコイル状セクションを退出する液体の体積と実質的に等しい体積の液体を前記貯蔵タンクに戻す際に、前記少なくとも１つのポンプによって消費される電力の量は、実質的に一定になっており、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る液体の前記実質的に一定のおよび等しい流れ、ならびに、前記液体を前記貯蔵タンクに戻す前記少なくとも１つのポンプによって消費される前記電力の量が、前記電力生産サイクルの間に実質的に一定のままであるので、コイルの数の増加、および、前記パイプのコイル状セクションの中のタービンおよび発電機の数の増加は、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される電力の量を増加させ、さらに、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る液体の前記実質的に一定のおよび等しい流れ、および、前記液体を前記貯蔵タンクに戻す前記少なくとも１つのポンプによって消費される前記電力の量が、実質的に一定のままであるので、前記パイプのコイル状セクションのコイルおよびタービンおよび発電機の数の増加、ならびに、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される電力の量の増加は、前記電力生産サイクルの間に前記液体を前記貯蔵タンクに戻すときに前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも、どれくらい多くの電力が前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるかを増加させ；
    前記貯蔵タンクは、外部ポンプおよび電力供給源を使用して、液体によって充填され、または、前記貯蔵タンクは、前記発電プラントによって発生させられる電力によって、液体によって充填される、請求項１に記載の発電プラント。
  7. 地球の重力に起因して、静水圧力が、垂直方向のリターンパイプを通して前記液体を前記貯蔵タンクに戻すための前記少なくとも１つの導管の中の最も底部のレベルから、前記貯蔵タンクの中の前記液体の前記レベルと平衡しているレベルまで、前記液体を押し上げ；
    前記発電プラントの中の前記液体の前記静水圧力は、前記貯蔵タンクの中の前記液体の表面から下に測定される深さの１０メートルまたは３３フィートごとに、おおよそ１４．７ｐｓｉだけ増加され、海面レベルにおける前記発電プラントの中の前記液体の前記静水圧力は、前記貯蔵タンクの中の前記液体の前記表面に印加される前記圧力が大気圧力から来る場合には、おおよそ追加的な１４．７ｐｓｉだけ増加され、さらに、前記発電プラントの中の前記液体の前記静水圧力は、圧縮空気によって前記貯蔵タンクの中の前記液体の前記表面に印加される前記圧力と、または、機械的な手段によって印加される前記圧力と実質的に等しいｐｓｉだけ増加され；
    典型的に、前記少なくとも１つのポンプが動作するために必要とされる部分的な真空またはより低い圧力ゾーンを作り出しながら、インペラによっておおよそ１気圧または１４．７ｐｓｉだけ低減された後に、前記少なくとも１つのポンプに進入する前記液体の前記圧力は、意図された流量において前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために必要とされる出口吐出圧力から実質的に差し引かれ、必要とされる前記出口吐出圧力から差し引かれた前記少なくとも１つのポンプに進入する前記液体の前記圧力は、前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記少なくとも１つのポンプによって消費される前記電力の量を低減させ、さらに、必要とされる前記出口吐出圧力から前記少なくとも１つのポンプに進入する前記液体の前記圧力を差し引くことによって、前記少なくとも１つのポンプによって消費される低減された前記電力の量は、電力生産サイクルの間に前記液体を前記貯蔵タンクに戻す前記少なくとも１つのポンプによって消費されるものよりも、どれくらい多くの電力が、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるかを増加させ；
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻す前記少なくとも１つのポンプは、意図された容量において前記発電プラントが動作するための意図された流量を満たすために必要とされるものよりも大きな容量を有しており、可変周波数ドライブまたは可変速度ドライブは、前記少なくとも１つのポンプの容量よりも低い流量において、前記少なくとも１つのポンプを動作させ、ポンプモーターが消費する電力はその速度の３乗に正比例するので、前記意図された容量において前記発電プラントが動作するための前記意図された流量を前記少なくとも１つのより大きな容量のポンプが満たすために必要とされる前記電力が低減され、さらに、前記意図された容量において前記発電プラントが動作するための前記意図された流量を前記少なくとも１つのより大きな容量のポンプが満たすために必要とされる前記電力の量の低減は、前記電力生産サイクルの間に前記液体を前記貯蔵タンクに戻すときに前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも、どれくらい多くの電力が、前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるかを増加させることとなる、請求項１に記載の発電プラント。
  8. 前記貯蔵タンクが通気され、前記貯蔵タンクの内側の上側部分の中の前記液体は、大気と連通しており、さらに、放出弁およびダウンパイプは、前記貯蔵タンクと前記パイプのコイル状セクションの始まりとの間において、前記貯蔵タンクに連結されており；
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプのコイル状セクションの前記端部に連結されている前記少なくとも１つの導管は、前記パイプのコイル状セクションと少なくとも１つのリターンパイプとの間に連結されているパイプの少なくとも１つの地面レベルセクションを含み、少なくとも１つのより小さな液体受容部が、静水圧力および大気圧力によって前記少なくとも１つのリターンパイプの開放端部から外に押し上げられた後に加圧液体が自由に流れるようにするために、前記貯蔵タンクに隣接してまたは前記貯蔵タンクの下方に位置決めされており；
    重力、静水圧力、および大気圧力が、前記パイプのコイル状セクションを通る液体の安定した流れを作り出し、前記少なくとも１つのタービンおよび発電機が、前記少なくとも１つのリターンパイプの前記開放端部から外へおよび前記少なくとも１つのより小さな水受容部の中へ自由に流れる前記加圧液体の流量速度によって決定されるレートで駆動され、前記少なくとも１つのリターンパイプの前記開放端部から外へ自由に流れる前記加圧液体の前記流量速度は、前記貯蔵タンクの中の前記液体の表面と前記少なくとも１つのリターンパイプの前記開放端部との間の垂直方向距離によって決定され、さらに、前記少なくとも１つのより小さな液体受容部に進入する前記液体の体積に少なくとも等しいポンピング容量を有する少なくとも１つのポンプが、前記少なくとも１つのより小さな液体受容部から前記貯蔵タンクへ前記液体を戻し；
    前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機は、前記電力生産サイクルの間に前記少なくとも１つのより小さな受容部から前記貯蔵タンクへ前記液体を戻す際に前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも多い電力を作り出す、請求項１に記載の発電プラント。
  9. 前記少なくとも１つのポンプは、前記液体が前記発電プラントの全体を通って移動するレートを制御し、それによって、前記発電プラントによって作り出される電力の量を制御し；
    前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記少なくとも１つのポンプによって制御される前記液体の流量速度は、前記少なくとも１つのポンプの吸引入口部において始まり、また、前記少なくとも１つのポンプによって生成される部分的な真空またはより低い圧力ゾーンによって可能にされるサイフォン効果の支援によって、前記少なくとも１つのポンプと前記パイプのコイル状セクションの前記端部との間に連結されている前記少なくとも１つの導管を通って前記パイプのコイル状セクションの中へ延びて戻り；
    前記少なくとも１つのポンプは、前記少なくとも１つのポンプによって生成される前記部分的な真空またはより低い圧力ゾーン、および、前記貯蔵タンクの中の前記所定の体積の液体に印加される前記圧力を使用し、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記少なくとも１つのポンプによって制御される前記液体の前記流量速度を増加させ、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記液体の前記流量速度の増加は、前記液体が有する運動エネルギーの量を増加させ、さらに、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記液体の前記流量速度の増加は、１分間当たりに前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンと相互作用する液体の量を増加させ、それによって、１分間当たりに前記発電プラントによって作り出される前記電力の量を増加させ；
    前記液体の前記流量速度の増加によって増加された後に、前記液体が有する前記運動エネルギーの増加、および、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンと相互作用する前記液体の量の増加は、１分間当たりに前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される前記電力の量を増加させ、１分間当たりに前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される前記電力の量の増加は、１分間当たりに前記液体を前記貯蔵タンクに戻すときに前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも、どれくらい多くの電力が、前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるかを増加させる、請求項１に記載の発電プラント。
  10. 前記貯蔵タンクは、気密かつ水密であり、前記貯蔵タンクの気密の上側部分は、圧縮ガスによって充填されており；
    前記貯蔵タンクの前記上側部分が、意図された圧力の圧縮ガスによって充填されると、前記貯蔵タンクの前記上側部分の中の前記圧縮ガスの前記圧力は、前記発電プラントが動作している間に実質的に同じままであり、
    前記貯蔵タンクの残りの部分、ダウンパイプ、前記パイプのコイル状セクション、および、前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプのコイル状セクションの前記端部に連結されている前記少なくとも１つの導管の中の前記液体を含む、前記貯蔵タンクの前記上側部分の中の前記圧縮ガスの下方の前記液体の前記圧力は、前記貯蔵タンクの前記上側部分の中の前記圧縮ガスによって増加され；
    前記少なくとも１つのポンプは、前記液体が前記発電プラントの全体を通って移動する前記レートを制御して増加させ、それによって、前記発電プラントによって作り出される前記電力の量を制御して増加させ；
    前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記少なくとも１つのポンプによって制御および増加される前記液体の前記流量速度は、前記貯蔵タンクの前記上側部分の中の前記圧縮ガスによって提供される前記圧力によってさらに増加され、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記液体の前記流量速度のさらなる増加は、前記液体が有する前記運動エネルギーの量をさらに増加させ、さらに、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンを通る前記液体の前記流量速度のさらなる増加は、１分間当たりに前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンと相互作用する前記液体の量をさらに増加させ、それによって、１分間当たりに前記発電プラントによって作り出される前記電力の量をさらに増加させ；
    前記少なくとも１つのポンプのガロン毎分ポンピング容量および前記貯蔵タンクの前記上側部分の中の前記圧縮ガスによって提供される前記圧力によって意図されて達成可能な前記液体の前記流量速度のさらなる増加によってさらに増加された後の、前記液体が有する前記運動エネルギーの量のさらなる増加、および、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンと相互作用する前記液体の量のさらなる増加は、１分間当たりに前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される前記電力の量をさらに増加させ、１分間当たりに前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出される前記電力の量のさらなる増加は、１分間当たりに前記液体を前記貯蔵タンクに戻す際に前記少なくとも１つのポンプが消費するものよりも、どれくらい多くの電力が、前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるかをさらに増加させ；
    前記圧縮ガスは、外部電力供給源を使用して、または、前記発電プラントによって作り出される電力によって作り出される、請求項９に記載の発電プラント。
  11. 前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプのコイル状セクションの前記端部に連結されている前記少なくとも１つの導管は、
    前記パイプのコイル状セクションの前記端部に連結されているパイプの少なくとも１つの地面レベルセクションであって、前記パイプの少なくとも１つの地面レベルセクションは、気密かつ水密の接続によって前記少なくとも１つのポンプに連結されており、リターンパイプが、気密かつ水密の接続によって前記少なくとも１つのポンプの吐出出口部に連結されている、少なくとも１つの地面レベルセクションを含み、
    前記リターンパイプの反対側端部は、気密かつ水密の接続によって前記貯蔵タンクに連結されており；
    前記パイプの少なくとも１つの地面レベルセクションは、前記パイプのコイル状セクションと少なくとも１つのリターンパイプとの間に連結されており、前記少なくとも１つのリターンパイプの反対側端部は、前記発電プラントの底部と前記貯蔵タンクとの間の任意の場所において、気密かつ水密の接続によって前記少なくとも１つのポンプに連結されており、上側リターンパイプは、気密かつ水密の接続によって前記少なくとも１つのポンプの前記吐出出口部に連結されており、前記上側リターンパイプの反対側端部は、気密かつ水密の接続によって前記貯蔵タンクに連結されており；
    前記パイプの少なくとも１つの地面レベルセクションは、前記パイプのコイル状セクションのうちの前記パイプの内径よりも大きい内径を有しており、前記パイプの少なくとも１つのより大きな内径の地面レベルセクションは、気密かつ水密の囲まれたループを形成しており、前記パイプの少なくとも１つのより大きな内径の地面レベルセクションは、前記少なくとも１つのポンプと連通しており、前記少なくとも１つのポンプの吐出出口部は、前記リターンパイプに連結されており、前記リターンパイプの前記反対側端部は、前記貯蔵タンクに連結されており；
    また、前記少なくとも１つの導管は、
    少なくとも１つの気密かつ水密の地面レベルタンクであって、前記少なくとも１つの地面レベルタンクは、前記少なくとも１つのポンプに連結されており、前記少なくとも１つのポンプの前記吐出出口部は、前記リターンパイプに連結されており、前記リターンパイプの前記反対側端部は、前記貯蔵タンクに連結されている、少なくとも１つの気密かつ水密の地面レベルタンクを含む、請求項１に記載の発電プラント。
  12. 前記発電プラントは、前記液体を前記貯蔵タンクに戻すための少なくとも１つのリターンタンクをさらに含み、前記少なくとも１つのリターンタンクは、前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプのコイル状セクションの前記端部に連結されている前記少なくとも１つの導管に連結されている前記少なくとも１つのポンプと連通しており、前記少なくとも１つのリターンタンクは、入って来る液体を前記貯蔵タンクに戻すために液体変位を使用し；
    前記少なくとも１つのリターンタンクは、１分間当たりに前記少なくとも１つのポンプによって消費される電力の量を低減させ、前記液体を前記リターンタンクの中へ移動させることによって、および、入って来る前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために液体変位を使用することによって、より効率的に前記液体を前記貯蔵タンクに戻すことによる、前記少なくとも１つのポンプによって消費される前記電力の量の低減は、１分間当たりに前記少なくとも１つのポンプによって消費されるものよりも、どれくらい多くの電力が、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるかを増加させる、請求項１に記載の発電プラント。
  13. 前記発電プラントは、前記発電プラントの容量を増加させるために前記貯蔵タンクに連結されているパイプの複数のメインセクションをさらに含み、前記パイプのメインセクションは、少なくとも前記パイプのコイル状セクションを含み、前記少なくとも１つのタービンは、前記発電機に連結されており、前記少なくとも１つの導管は、前記パイプのコイル状セクションの前記端部、および、前記液体を前記貯蔵タンクに戻すための前記少なくとも１つのポンプに連結されており；
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻す前記少なくとも１つのポンプは、前記貯蔵タンクに連結されている前記パイプの複数のメインセクションの中の前記タービンおよび発電機が１分間当たりに作り出すものよりも少ない電力を１分間当たりに消費する、請求項１に記載の発電プラント。
  14. 前記貯蔵タンクは、気密かつ水密であり、前記貯蔵タンクの中の前記液体は、圧縮ガスによって加圧され、さらに、気密かつ水密のエラストマーバリアまたは膜が存在しており、前記エラストマーバリアまたは膜は、前記貯蔵タンクの中の前記圧縮ガスと前記エラストマーバリアまたは膜の反対側にある前記液体との間にあり；
    前記貯蔵タンクは、気密かつ水密であり、前記貯蔵タンクの中の前記液体は、前記貯蔵タンクに連結されている液圧ピストンを含む機械的なデバイスによって加圧され、または、前記貯蔵タンクの中の前記液体は、前記貯蔵タンクに連結されているエラストマーダイヤフラムに圧力を印加する外力によって加圧される、請求項１に記載の発電プラント。
  15. 前記パイプのコイル状セクションは、水平方向に配向されている、請求項１４に記載の発電プラント。
  16. 余剰の電力を作り出す発電プラントであって、前記発電プラントは、
    所定の体積の液体を保持するための貯蔵タンクであって、大気圧力、圧縮ガスによって提供される圧力、または、機械的な手段を通して作り出された圧力によって、前記貯蔵タンクの中の前記所定の体積の液体に圧力が印加される、貯蔵タンクと；
    パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションと；
    前記パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションの中に装着されている少なくとも１つのタービンであって、前記少なくとも１つのタービンは、シールされたコネクターによって外部発電機に連結されている、少なくとも１つのタービンと；
    を含み、
    前記液体は、前記パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションの中へ進入し、前記パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションを通って流れ、前記パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションの中の前記少なくとも１つのタービンは、前記液体によって駆動され、前記外部発電機を動作させ、それによって、電力を作り出し；
    また、前記発電プラントは、
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記パイプの実質的に真っ直ぐな垂直方向のセクションの端部に連結されている少なくとも１つの導管と；
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記少なくとも１つの導管に連結されている少なくとも１つのポンプと；
    を含み、
    前記液体を前記貯蔵タンクに戻すために前記少なくとも１つの導管に連結されている前記少なくとも１つのポンプは、電力生産サイクルの間に前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるものよりも少ない電力を消費し、前記電力生産サイクルは、前記少なくとも１つのポンプが１分間当たりに前記貯蔵タンクに戻す所定の量の液体を含む、発電プラント。
  17. 余剰の電力を作り出す発電プラントであって、前記発電プラントは、
    液体の本体部と；
    実質的に垂直方向の配向を維持するための少なくとも１つの浮揚性デバイスと；
    複数のコイルを含むパイプのコイル状セクションと；
    前記パイプのコイル状セクションの中に装着されている少なくとも１つのタービンであって、前記少なくとも１つのタービンは、シールされたコネクターによって外部発電機に連結されている、少なくとも１つのタービンと；
    を含み、
    前記液体は、前記パイプのコイル状セクションの中へ進入し、前記パイプのコイル状セクションを通って下に流れ、さらに、前記パイプのコイル状セクションの中の前記少なくとも１つのタービンは、前記液体によって駆動され、前記外部発電機を動作させ、それによって、電力を発生させ；
    また、前記発電プラントは、
    前記パイプのコイル状セクションの端部に連結されている底部タンクまたは導管と；
    電力生産サイクルを完了させるために、前記底部タンクまたは導管から前記液体の本体部へ前記液体を戻すための少なくとも１つのポンプと；
    を含み、
    前記底部タンクまたは導管から前記液体の本体部へ前記液体を戻すための前記少なくとも１つのポンプは、前記電力生産サイクルの間に前記少なくとも１つのタービンおよび発電機によって作り出されるものよりも少ない電力を消費し、前記電力生産サイクルは、前記少なくとも１つのポンプが１分間当たりに前記液体の本体部に戻す所定の量の液体を含み；
    前記少なくとも１つの浮揚性デバイスは、前記液体の本体部の底部に固定されている、発電プラント。
  18. 前記少なくとも１つの浮揚性デバイスは、前記液体の本体部の上に浮遊する支持構造体を含み、ダウンパイプが、前記支持構造体に連結されており；
    前記液体は、放出弁に進入し、前記放出弁は、周囲の前記液体の本体部の表面においてまたは前記表面の近くにおいて、前記液体が前記ダウンパイプの中へ流れることを可能にするように構成されており、パイプのメインセクションの中のおよび外側の静水圧力は、前記液体が前記パイプのメインセクションの水中部分を通って下向きに流れるときに、前記表面の下方の同じ測定された深さにおいて、実質的に等しくなっており、さらに、前記底部タンクまたは導管の中のおよび外側の静水圧力は、周囲の前記液体の本体部の前記表面の下方の同じ測定された深さにおいて、実質的に等しくなっており；
    前記パイプのメインセクションは、少なくとも前記ダウンパイプおよび前記パイプのコイル状セクションを含む、請求項１７に記載の発電プラント。
  19. 前記少なくとも１つのポンプは、重力によって実現されるものと少なくとも等しい、前記パイプのコイル状セクションの下の流量速度を提供し、前記底部タンクまたは導管に連結されている前記少なくとも１つのポンプは、前記底部タンクまたは導管の中の前記加圧液体を周囲の前記液体の本体部に戻す、請求項１７に記載の発電プラント。
  20. 前記少なくとも１つの浮揚性デバイスは、前記液体の本体部の表面の下方に位置決めされているバルーンまたはエアバッグを含み、ダウンパイプおよび前記パイプのコイル状セクションは、前記液体の本体部の前記表面の下方にあり、さらに、前記バルーンまたはエアバッグは、前記液体の本体部の前記底部にアンカー固定されている、請求項１７に記載の発電プラント。
JP2023501391A 2020-07-07 2021-06-30 Ｆｆｗｎクリーンエネルギー発電プラント Pending JP2023533746A (ja)

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