JP5928841B2 - 熱エネルギー貯蔵システムおよび方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本願は、２０１０年７月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／３６４，３６４号および２０１０年７月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／３６４，３６８号に対する優先権を主張するものであり、この両仮特許出願の開示内容は本願に組み込まれる。

本発明は全般的には熱エネルギーの貯蔵に関し、さらに具体的には、水中貯蔵装置における熱エネルギーの貯蔵システムおよび方法に関する。

再生可能エネルギー（ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ：ＲＥ）源は、非再生可能エネルギー源が縮減しかつ高炭素排出量が問題化する時代において、従来型の電力源に対する代替方策を提供する。しかし、多くの形態の再生可能エネルギーがピーク需要の存在時に利用可能でないので、ＲＥ源は、多くの場合、完全には利用されていない。例えば、ＲＥ源は、望ましくないオフピークの時間帯に最も利用可能になることがあり、あるいは、人口の中心または電力が最も必要な地点から離れた地域に位置している場合が多いので、ピーク時間に、他のすべてのピーク電力源と共に送電網を共同使用しなければならない。

ＲＥ源は、例えば、水力、地熱、海洋熱エネルギー変換（Ｏｃｅａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ：ＯＴＥＣ）などを含むことができる。例えば、水力は、貯水池と連携させると、変化する電力負荷に適合または負荷追随するように出力増大および低減し得る１つのＲＥ源である。地熱およびＯＴＥＣも良好なベースロード用ＲＥ資源であるが、地熱およびＯＴＥＣ用の実現可能な地点は限られている。海洋熱エネルギー変換は、従来は海洋の水温躍層を横断して利用されたが、付加的に、表面水および深水の間の温度差を有する未利用の水塊にも適用可能であることが理解されるべきである。また、ＲＥ源は、例えば太陽光、風力、波力および潮力をも含むことができる。しかし、これらのＲＥ源は、その電力供給能力において断続的である傾向を有する。従って、これらのＲＥ源が送電網のエネルギー供給に実質的に寄与するためには、エネルギーの貯蔵が望まれるところである。

送電網用のコスト効率的な貯蔵法は、電力供給業の開始時点から探索されているが、まだ利用可能な状態にはなっていない。受け入れ可能な貯蔵技術が欠如する中で、１日の間の、かつ季節間の電力需要の変動によって、一部の時間のみに利用される発電施設が必要になり、このため、全容量より低い容量で用いられる施設に関する資本、運転および維持のコストが増大する可能性が高くなる。また、いくつかの発電施設は、出力変化または停止が難しく、また、全出力に急速に戻すことが困難である。エネルギー貯蔵は、電力需要によく適合すると共に、電力源が高い容量で、従って高効率で作動することを可能にする緩衝装置を提供することが可能である。

圧縮空気エネルギー貯蔵（ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ａｉｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ：ＣＡＥＳ）は、既知のエネルギー貯蔵技術の多くの欠点を克服する魅力的なエネルギー貯蔵技術である。ＣＡＥＳに関する１つの方式を図１に示す。ＣＡＥＳシステム１０は、例えば、風力、波力（例えば「ソルターカム式波力発電装置（Ｓａｌｔｅｒ Ｄｕｃｋ）」による）、流れの動力、潮力、または太陽光エネルギーのような再生可能エネルギー源からのものとすることができる入力電力１２を含む。別の実施態様においては、入力電力１２を電力送電網からのものとすることができる。再生可能エネルギー（ＲＥ）源の場合には、このようなＲＥ源は断続的な電力を供給する可能性がある。電力送電網の場合には、システム１０をそれに接続して、夜更けの時間または早朝時間のようなオフピーク時間に電力を引き出してそれを圧縮流体のエネルギーとして貯蔵し、続いて、システム１０から引き出したエネルギーを、割増金（すなわち電力アービトラージ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ａｒｂｉｔｒａｇｅ））付きで販売することができるピーク時間に回収するような方式で、あるいは、安価なベースロード電力を貯蔵することによって、石炭のようなベースロード電力システムを増大させてピーク能力を提供するような方式で制御することができる。

入力電力１２は、流体流入部１６からの流体を圧縮する機械的動力１４に連結されており、流体の圧縮１８が行われる。ポンプおよび熱交換器を介して、あるいは、圧縮流体と冷却流体との間の直接接触によって、冷却を導入することができる。流体圧縮１８からの流体は、流体入力ライン２２から圧縮流体貯蔵部２０に送られる。

システム１０からの貯蔵エネルギーの引き出しが所望されると、圧縮流体を、流体出力ライン２４を経由して圧縮流体貯蔵部２０から引き出すことができ、流体の膨張２６が行われ、その結果、発電３０用の機械的動力２８を取り出す例えば機械装置に送り込むことができる利用可能エネルギーが得られる。発電された電力は、送電網または電力供給が必要な他の装置に送ることができる。流出流体３２は一般的に標準的な圧力または大気圧において環境に排出される。

等温変化に近い状態で（すなわち準等温的に）運転される場合は、システム１０は、流体圧縮１８からの流体を冷却するための強制対流冷却３４と、流体膨張２６からの流体を加熱するための強制対流加熱３６とを含む。圧縮流体の貯蔵は一般的に大気温度および圧力において行われるので、流体圧縮１８のための冷却３４と、流体膨張２６後の加熱３６との両者は、システム１０を取り巻く巨大な量の環境流体を用いて、大気温度および圧力において行われる。

図２は、ＣＡＥＳシステム１０の海洋ベースの準等温的実施形態を示す。システム１０の構成要素は海４０の表面に近接するプラットホーム３８上に配置される。プラットホーム３８は海底４２によって支持される。圧縮空気貯蔵アセンブリ４４は平均深さ４６に位置しており、圧縮機／膨張機システム（Ｃ／Ｅ）４８は発電機５０に連結されている。Ｃ／Ｅ４８は、準等温操作のための多段の圧縮および膨張を含むことができ、熱交換パッケージ（この図には示されていない）が、それぞれ、圧縮または膨張の段間において流体を冷却または再加熱することができる。

流体ホースまたはパイプ、あるいは加圧流体搬送システム５２が、流体貯蔵バッグアセンブリ４４と、海４０の表面上のまたはその近傍におけるＣ／Ｅ４８とを接続する。電力がＣ／Ｅ４８への入力５４である場合は、Ｃ／Ｅ４８は、流体を圧縮するように作動し、それを、流体ホースまたはパイプ５２を経由して流体貯蔵チューブアセンブリ４４に搬送して、エネルギーをその中に貯蔵する。電力５４は、風、波の運動、潮の流れのような再生可能エネルギー源から供給することができるし、あるいは、例えば送電網からエネルギーを引き出すことができるモータとして運転される発電機５０を介して供給することができる。また、Ｃ／Ｅ４８は、流体貯蔵チューブアセンブリ４４から圧縮された貯蔵エネルギーを流体ホースまたはパイプ５２を経由して引き出すことによって、発電機５０を駆動してＡＣまたはＤＣ電力を発電するように、逆に運転することもできる。

海洋ベースの準等温的操作におけるＣＡＥＳシステム１０の運転は、コスト効率的なエネルギー源からエネルギーを発生させるという利点を有するが、準等温的ＣＡＥＳシステムは、通常、流体を複数の圧縮段において圧縮し、かつ、ポンプおよび熱交換器によって実施される段内部または段間の冷却または加熱を伴う。しかし、断熱ＣＡＥＳシステムは、流体圧縮の間に発生する熱エネルギーの貯蔵を可能にし、この熱エネルギーは、廃棄処分されるのではなく、続いて、流体膨張に先立ってあるいはその間に圧縮空気を予熱するのに用いられる。

十分な個数の圧縮段が設けられる場合は、単に外部環境と十分に熱交換することによって、システムを等温効率に近い状態で運転することが可能である。しかし、多数の段を有する圧縮システムは非常に高価になる可能性が高い。

より新しい断熱ＣＡＥＳ設計においては、熱エネルギーが、高価な媒体および封入システムを必要とする高温で貯蔵される。例えば、熱貯蔵のための一提案は、石またはセラミックレンガが充填された６００℃で貯蔵される熱貯蔵容器の使用を含んでいる。このような高温システムは、封じ込めおよび断熱が難しく、かつ高価になる。一方、水は、非常に高い熱容量を有し、きわめて安価であるが、低圧または中圧における沸点が相対的に低いので、貯蔵媒体として使用することが難しい。

エネルギー貯蔵媒体として、水あるいは他の低コストの非毒性液体を組み込んだ熱エネルギー貯蔵システムが実現されると有利であろう。熱エネルギー貯蔵システムを、陸上およびオフショアの両方に、あるいは部分的に陸上および部分的にオフショアの両方に配備し得る場合には、両環境において低コストの熱貯蔵を組み込むことが可能な熱エネルギー貯蔵システムを実現することが有利になるであろう。

本発明の一態様によれば、熱エネルギー貯蔵システムが、周囲の水塊の内部に配置される容器であって、容器の壁体を備えた容器を含む。この壁体は、容器の内容積に露出される内面であってその内容積を画定する内面を有し、かつ、内面と反対側の外面であって周囲の水塊に露出される外面を有する。内容積には水がほぼ充満され、容器は、内面に沿う内容積内部の水を、外面に沿う周囲の水塊の水から熱的に分離するように構成される。内容積内部の水と熱的に連絡する熱源が、内容積内部の水に熱ポテンシャルを伝達するように構成される。

本発明の別の態様によれば、熱エネルギー貯蔵システムを配備する方法が、熱貯蔵容器を水塊の内部に配置するステップを含む。この熱貯蔵容器は、容器の内側に位置する第１容積に面する第１表面と、第１表面と反対側の第２表面であって水塊に面する第２表面とを有する壁体を含む。この方法は、さらに、熱源を、第１容積をほぼ充満する同伴水塊に熱的に連結するステップをも含み、この熱源は、同伴水塊に熱を伝達するように構成される。壁体は、熱エネルギーが水塊から同伴水塊に壁体を貫通して伝達されるのを遮断するように構成される。

本発明のさらに別の態様によれば、仕事を遂行するために空気が圧縮され、後に膨張される圧縮空気エネルギー貯蔵システムが、空気を多段の圧縮段によって圧縮するように構成されかつ圧縮空気を多段の膨張段によって膨張させるように構成される圧力変更システムを含む。その圧力変更システムに熱的に連結される熱システムが含まれると共に、その熱システムは、各圧縮段において圧縮空気から熱を除去するように構成され、かつ、各膨張段において圧縮空気に熱を供給するように構成される。このシステムは、さらに、水溶液を含む熱貯蔵媒体と、熱エンクロージャとを含み、この熱貯蔵媒体は、熱回収システムによって除去された熱を貯蔵するように構成されると共に、貯蔵された熱を熱付加システムに供給するように構成され、この熱エンクロージャは、一定量の熱貯蔵媒体をその貯蔵容積内に貯蔵するように構成されると共に、貯蔵容積の上に位置する防湿材を含む。

他の種々の特徴および利点は、以下の詳細説明および図面から明らかになるであろう。

図面は、本発明を実施するために現在考えられる好ましい実施態様を示している。

図１は、圧縮空気エネルギー貯蔵（ＣＡＥＳ）システムを表す模式図である。 図２は、海洋環境における熱エネルギー貯蔵なしの図１のＣＡＥＳシステムを表す模式図である。 図３は、本発明の一実施態様による海洋環境における図１のシステムの断熱運転を表す模式図である。 図４は、本発明の一実施態様による、熱交換器に熱的に連結される熱貯蔵容器を表す模式図である。 図５は、本発明の別の実施態様による図４の熱貯蔵容器の断面図である。 図６は、本発明の一実施態様による図４の熱貯蔵容器の分解図である。 図７は、本発明の別の実施態様による、熱交換器に熱的に連結される熱貯蔵容器を表す模式図である。 図８は、本発明のさらに別の実施態様による、熱交換器に熱的に連結される図７の熱貯蔵容器を表す模式図である。 図９は、本発明の一実施態様による熱貯蔵容器の多層壁を表す図である。 図１０は、本発明の一実施態様による多段圧縮および膨張システムを表すプロセスフロー図である。 図１１は、本発明の一実施態様による熱エンクロージャの斜視図である。 図１２は、本発明の別の実施態様による熱エンクロージャの断面図である。 図１３は、本発明のさらに別の実施態様による熱エンクロージャの斜視図である。 図１４は、本発明のさらに別の実施態様による熱エンクロージャの斜視図である。

本発明の実施態様は、多段の圧力変更装置を組み込んでおり、断熱要素および準等温要素の両者で運転される。圧縮相においては、装置は気体をいくつかの段において圧縮し、圧縮熱は各段の後に除去されるので、各段の温度上昇が管理される。続いて、この圧縮熱は熱エネルギー貯蔵部に捕捉され、従って、この熱エネルギー貯蔵部は、熱貯蔵を備えた完全断熱システムに比べて相対的に穏やかな温度で運転できる。膨張相においては、逆転運転される同じ圧力変更装置が、あるいは別の実施態様においては異なる別の圧力変更装置が、先に圧縮された気体をいくつかの段において膨張させ、各膨張段の前に気体に熱が加えられる。他のいくつかの実施態様においては、段と段との間においてよりもむしろ各段の途中において、気体から熱を抽出しまたは気体に熱を加えることができる。

例えば、空気を２０℃の大気温度および１気圧から２５気圧の圧力に４段で圧縮する場合には、各段における最終結果としての温度上昇を７６℃に維持することが可能であり、熱貯蔵媒体の温度を、１００℃未満、すなわち１気圧における水の沸点未満に維持できる。これを、主として安価なポリマーの薄膜と、既に現場にある可能な土地および水とを含む熱貯蔵容器と連携させると、熱貯蔵容器内の熱貯蔵媒体が大気圧に対して相対的に低い圧力差で貯蔵される、熱エネルギー貯蔵を備えた非常に低コストのＣＡＥＳシステムが可能になる。

熱貯蔵容器が水中にある場合、あるいは、熱貯蔵容器が圧力容器である場合の種々の実施態様においては、段数がより少ないシステムを設計すること、および、より高温の水を貯蔵媒体として用いることが可能である。例えば、熱貯蔵容器が約１０気圧の圧力の９０メートルの深さにあるとすると、最高運転温度を１８０℃の高さにすることができる。

本発明の実施態様は、熱エネルギー貯蔵容器と、大洋、海、湖、貯水池、湾、港、入り江、河川のような水塊、または任意の他の人工または天然の水塊との配備または設置を含む。本明細書に用いる「海（洋）」という用語は任意のこのような水塊を指しており、「海底」はその底面を意味する。本明細書に用いる「堆積物」（例えば「海底堆積物」）という用語は、底面または海底からの海洋材料を指しており、例えば、砂利、砂、シルト、粘土、泥漿、海底上に沈降した有機材料または他の材料を含むことができる。

図３は、本発明の一実施態様を組み込んだ、海洋環境における図１のシステムの断熱運転を表す模式図である。ＣＡＥＳシステム１０は、図２に示すシステムと同様に、電力入力５４および発電機／モータ５０に連結されたＣ／Ｅ４８を含む。Ｃ／Ｅ４８は、流体ホース５２を介して、海底４２上に載っている圧縮空気貯蔵部４４にも連結されている。

図２に示すシステムとは異なって、図３のＣＡＥＳシステム１０は、Ｃ／Ｅ４８の流体圧縮段の間に発生した熱を貯蔵するための熱貯蔵媒体を有する熱貯蔵容器５６を組み込んでいる。ポンプ５８が、Ｃ／Ｅ４８に熱的に連結されており、Ｃ／Ｅ４８における圧縮流体と熱貯蔵容器５６の熱貯蔵媒体との間の熱伝達を促進するように設計される。以下の実施態様において記述するように、作動流体と熱貯蔵媒体との間の熱伝達は、Ｃ／Ｅ４８に隣接して、あるいは熱貯蔵容器５６に隣接して生起することができる。本発明の実施態様は、本明細書においては、熱貯蔵媒体に対して、淡水または海水のいずれかの水を使用するものとして記述するであろう。しかし、他の水溶液、あるいはグリコールまたはオイルなどの他の液体のような他の熱貯蔵流体の媒体も使用することができる。

断熱運転の間、熱貯蔵容器５６は、その中に熱的な成層が生起するように運転される。すなわち、高温水を熱貯蔵容器５６の頂部に供給しかつそこから引き出すことができ、低温水を熱貯蔵容器５６の底部に供給しかつそこから引き出すことができる。このため、一例においては、圧縮の間、低温水を容器５６の底部（相対的に低温）部分から引き出し、圧縮後に、頂部（相対的に高温）部分に戻すことが可能である。逆に、膨張の間には、高温水を容器５６の頂部（相対的に高温）部分から引き出して、底部（相対的に低温）部分に戻すことが可能である。但し、場合によっては、容器に全く戻さずに、直接周囲の水に戻すこともできる。従って、Ｃ／Ｅの両運転モードにおいて、熱貯蔵タンクの安定な成層が実現され、安定状態の下では水の固有の熱拡散性が低いことから、水部分の温度差が保存される。

図４は、本発明の一実施態様による、熱交換器６０に熱的に連結される熱貯蔵容器５６を表す模式図である。熱貯蔵容器５６は、閉囲された内容積６４を形成しあるいはその境界を定める壁体６２を含む。この内容積６４は、この実施態様においては熱貯蔵媒体である水でほぼ充満されている。壁体６２の内面６６は閉囲された容積６４に面しており、壁体６２の外面６８は周囲の水塊に面している。壁体６２は、内面６６に沿う閉囲された容積６４内部の水を、外面６８に沿う周囲環境温度の水から熱的に分離するように構成される。しかし、内面および外面６６、６８の間の熱伝達は、水容積間の直接接触よりもその速度が遅いとしても、生じる可能性がある。

一実施態様においては、壁体６２が、織物材料またはポリマー膜のような折り畳み可能な材料から構成される。織物材料またはポリマー膜は、特定の方向またはすべての方向におけるその強度および剛性を高めるために、埋め込まれた引張部材を組み込むことができる。別の実施態様においては、壁体６２は、上掛け層を含むか、あるいは薄い可撓性の材料部分によって相互結合された離散的な引張部材（例えばケーブル）から構成することができる。

壁体６２は、ドーム形状を形成する頂部部分７０を含む。一実施態様においては、このドーム形状はほぼ楕円体状のドームを形成する。ドーム７０は、閉囲された容積６４の内部の水の最も熱い部分を含むように構成される。頂部部分７０をドームに形成することによって、壁体６２における皺が低減し、同時に、高い構造支持能力が提供され、かつ単位容積当たりの熱伝達面積が小さくなる。

壁体６２の底部部分７２は、底部壁体７６に連結される側壁７４を含む。図示のように側壁７４は円錐形状であり、その直径は、底部壁体７６に近付くと共に縮小している。しかし、側壁７４の形状として他の形状も考えられる。例えば、図５では、側壁７４は円筒形状である。

図４を改めて参照すると、熱貯蔵容器５６は重いバラスト材料７８で安定させることができる。これは、例えば、内容積６４内部の水の浮力によって、あるいは、周囲の水塊の水流によって熱貯蔵容器５６に加えられる力に対抗するように重量および摩擦を付与するためである。一実施態様においては、バラスト材料７８は、配備地点の近傍または海底の他の地点から浚渫した堆積物を含む。別の実施態様においては、バラスト材料７８は、例えば、砂、砂利、石、鉄鉱石、コンクリート、スラグ、スクラップ材料などのような、水より重いまたは高密度の海底に由来しない材料を含む。バラスト材料７８に加えて、容器５６のバラスト充填部分が海底上を滑動しないようにするための固定ブロックとして作用する１つ以上の障害物８０を底部壁体７６の回りに配置することができる。

図４および６を参照すると、閉囲された容積６４内部の水の周囲環境における水からの断熱性を増強するように、断熱材料８２が、壁体６２に結合され、それに隣接して配置される。断熱材料８２は、例えば図９に関して以下に説明するような１つ以上の断熱材料から構成することができる。これらの断熱材料は折り畳むことが可能である。かくして、断熱材料８２は、最も熱い水を含むように構成される頂部部分７０の断熱性を高めることができるが、一方、底部部分７２は、外部環境と比較的自由に熱交換できる状態に置かれたままである。代わりの方式として、低温流体が周囲温度より大幅に低い場合には、低温貯蔵を周囲の環境温度から保護するために、底部部分７２が断熱材を含むことができる。

再度図４を参照すると、高温パイプ８４がポンプ５８から閉囲された容積６４の中に延びており、閉囲された容積６４から高温水を引き出し、あるいは高温水を閉囲された容積６４に排出するために、高温パイプ８４の開口８６が設けられる。高温パイプ８４から高温水を排出する際、閉囲された容積６４内における水の垂直方向の混合を抑えるために、開口８６近傍の高温パイプ８４に結合された終端流れプレート８８が、排出流れを、実質的に水平方向に、あるいは、閉囲された容積６４内部の熱勾配の方向に垂直な１つ以上の方向に導く。いくつかの実施態様においては、終端流れプレート８８は設けられない。低温パイプ９０がポンプ５８から閉囲された容積６４の中に延びており、閉囲された容積６４から低温水を引き出し、あるいは低温水を閉囲された容積６４に排出するために、低温パイプ９０の開口９２が設けられる。低温パイプ９０も、低温水の排出流れをほぼ水平に導くために、終端流れプレート９４を含むことができる。仮想線で示される別の実施態様によれば、低温パイプ９０は、低温パイプ９０を通る低温水の予期される流入／排出温度にほぼ等しい温度勾配のレベルにおいて、側壁７４を通して熱貯蔵容器５６を貫通することができる。水温の垂直混合をさらに低減しまたは防止するために、頂部部分７０が１つ以上のバッフル９６を含むことができる。このバッフル９６は、容積６４の部分における垂直流れを調整するための１つまたは複数の開口９８を有する。

いくつかの実施態様においては、低温の水溜めとして周囲温度の周囲の水を用いることが有利であり得る。従って、低温水の連絡パイプ９０は、仮想線で示すように、容器内部ではなく、周囲の水の中にその末端が位置することができる。これらの実施態様においては、側壁７４における孔９９（仮想線で示す）によって、底部部分７２における水が、頂部部分７０から取り出され、あるいは頂部部分７０に加えられた高温水に対応するように流出入できる。頂部部分７０における温水は、周囲の水または冷却された水から、熱成層（および関連する液体の密度差）と、もし含まれる場合はバッフル９６とによって断熱されたままである。外部の水に対する開口９９が、温水が到達し得る最下点より下部に位置している限り、温水はエンクロージャ５６内に滞留するであろう。

熱交換器６０が、Ｃ／Ｅ４８の作動流体と熱交換器６０内部の流体との間に熱伝達が生起するように、Ｃ／Ｅ４８内部に、あるいはそれに隣接して配置される。この実施態様においては、ポンプ５８が、水を、閉囲された容積６４から汲み上げて、熱を水にまたは水から伝達する熱交換器６０に通す。例えば、Ｃ／Ｅ４８の圧縮段階においては、ポンプ５８は、圧縮熱からの熱を低温水に伝達するために、低温水を低温パイプ９０から引き出して熱交換器６０に供給することができる。従って、低温水は加熱され、ポンプ５８は、続いて高温水を、高温パイプ８４を通して閉囲された容積６４の頂部に供給することができる。一実施態様においては、熱交換器６０は、水の温度をその１気圧沸点（約１００℃）を超えて高める程度に、熱を水に伝達するように構成される。この温度が、標準的な大気圧における水の沸点を超えているのに、海水４０中の熱貯蔵容器５６の位置における周囲の水の圧力によって、高温の水がより高い圧力において液体状態のままであることが可能になる。Ｃ／Ｅ４８の膨張段階においては、高温水を閉囲された容積６４の一部分から引き出して、低温水をそのもう一方の部分に供給するように、プロセスを逆転させることができる。

本発明の一実施態様によれば、閉囲された容積６４内の水は塩水または淡水とすることができる。淡水使用の利点には、熱伝達システムの構成要素の腐食が少ないことと、塩水曝露に耐えるのに必要な構造に比べて構成要素の構造が簡素になることとが含まれる。

図７は、本発明の別の実施態様による、熱交換器６０に熱的に連結される熱貯蔵容器５６を表す模式図である。熱貯蔵容器５６は半球または楕円体状の壁体１００を含み、この半球または楕円体状の壁体１００は、この実施態様においては熱貯蔵媒体である水でほぼ充満された開放型の内容積１０２を画定し、あるいはその境界を定める。壁体１００の内面１０４は内容積１０２に面し、壁体１００の外面１０６は周囲の水塊に面している。壁体１００は、内面１０４に沿う内容積１０２内部の水を、外面１０６に沿う周囲の水塊の水から熱的に絶縁するように構成される。断熱材料８２は、例えば図９に関して以下に説明するような１つ以上の折り畳むことができる断熱材料から構成することができる。従って、内面および外面１０４、１０６間の熱伝達は大幅に低減される。

内容積１０２の底面には、バッフル板またはスキン層１０７（仮想線で示される）を設けることができる。これは、内容積１０２内の水と周囲の水との、流れを含むことができる混合の速度を低減しようとするものである。いくつかの実施態様においては、このスキン層１０７を水密構造に設計して、壁体１００と共に、内容積１０２を取り囲む完全なエンクロージャとすることができる。

また、図７は、熱貯蔵容器５６に連結可能な別の固定用の実施態様をも示している。複数のアンカーまたはパイロン１０８を海底の中に固定することができ、アンカー１０８と熱貯蔵容器５６との間に連結される複数のアンカーケーブル１１０が、熱貯蔵容器５６の浮力と、周囲の水塊の横方向流れに対するその位置とを固定する。

図４の場合と同様に、高温パイプ８４が熱貯蔵容器５６の頂部部分１１２の中に延びている。低温パイプ９０は、一例においては、熱貯蔵容器５６の底部部分１１４の中に延び込むことができる。別の例においては、高温水の内容積１０２からの引き抜きによって周囲環境からの水が内容積１０２に流入可能になるので、低温パイプ９０は周囲の水塊の中に延びることができる。

図８は、本発明のさらに別の実施態様による、熱交換器１１６に熱的に連結された図７の熱貯蔵容器５６を表す模式図である。図８は、内容積１０２内の水と熱源４９Ｃ／Ｅの作動流体との間の熱交換器が、図４または７に示すＣ／Ｅ４８の場合とは異なって、内容積１０２そのものの内部に配置されることを表している。この実施態様においては、ポンプ５８は、Ｃ／Ｅ４８の作動流体が、内容積１０２内の水を加熱または冷却するために、熱貯蔵容器５６を貫通して熱交換器１１６に流入し得るように構成される。いくつかの実施態様においては、熱源が、循環回路および熱交換器６０を通して作動流体を動かすためのそれ自体のポンプ機能を有することができる。この方式によって、内容積１０２内に確立された熱勾配の成層崩壊が、高温パイプまたは低温パイプからの水の取り込みまたは流出によって促進されることはなくなる。

図８は、また、熱貯蔵容器５６に連結可能な代替案のアンカー１１８をも示している。一例においては、アンカー１１８は、前記のような海底に固有のまたは非固有のバラスト材料７８が充填されたバッグを含む。別の例においては、アンカー１１８は、並進力を受けた際に、熱貯蔵容器５６の位置を実質的に維持するのに十分な程重い任意の重量物体とすることができる。

図９は、本発明の一実施態様による熱貯蔵容器５６の多層壁体１２０を表す。図９は必ずしもスケールどおりには描かれていない。壁体１２０は、折り畳み可能な繊維強化型ポリマー膜から構成される第１層１２２を含む。この膜は、例えば約５５％の繊維１５８の繊維強化型ポリマーマトリックス１２４であり、この繊維１５８は、両面において、一般的な熱可塑性プラスチック１２６の層内に（例えば高温圧延によって）封入されている。このようなマトリックス１２４の構造は、例えば約０．１４ｍｍ（０．０５５インチ）の厚さとすることができる。このタイプのマトリックス１２４によって、海洋用途用の、薄くて安価でありかつ種々の寸法に対応し得る非常に頑丈な容器が可能になる。熱可塑性材料１６０は、ＬＤＰＥ（ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ：低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ：高密度ポリエチレン）、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ：ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリエチレンテレフタレート）、あるいはポリエステル、並びにフルオロポリマーのようなプラスチックとすることができる。他の材料も考えることができる。また、この材料は、例えば、混合された材料プラスチック製、あるいは、使用または運転から取り外された流体貯蔵チューブからのリサイクルプラスチック製とすることができる。この場合、このような流体貯蔵チューブは、取り外された流体貯蔵チューブを設置場所に何も残さないように装置から取り除かれたものである。他のリサイクル可能なプラスチック源も考えられる。

繊維１２８は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維または金属繊維のような材料から構成することができ、方向性複合積層体の中に配列される。この方向性複合積層体の方向は、一例として、１つ以上の主応力方向に合致させることができる。例えば、ガラス繊維は、非常に安価であり、一般的に長期間の水中への浸漬に対してきわめて耐性に富んでいる。また、ガラス繊維は、特に海洋環境におけるその耐久性、信頼性、長寿命、適性、および塩水に対する耐性から海洋産業において広く使用されている。種々のタイプのガラス繊維が、それぞれ異なる用途において固有の利点を有している。一例において、ガラス繊維を比較的高価なＳ−２ガラス材料とすることができるが、これは、引張強度用として適する場合が多い。別の例においては、ガラス繊維をＥガラス材料とすることができる。

繊維１２８は熱貯蔵容器５６における重要な構造要素である。繊維の引張強度は、使用される熱可塑性マトリックスより１００倍高いレベルであり得る。この繊維の引張力が、アンカー固定システムからの力（例えば堆積物バラストの重量）を伴う熱貯蔵流体の浮力と、結果として生じる容器中の軸方向応力とに対抗する。この引張力は、容器５６全体にわたって垂直にのみ担持する必要がある。いかなる使用繊維材料の場合も、繊維１２８を海水から保護するように設計される。プラスチック単独で材料強度を実現しようとしても、製造コストを実質的に増大させる可能性があり、その結果としての厚さは、十分な柔軟性または折り畳み性を有しない可能性が高い。

繊維強化型熱可塑性ポリマーマトリックス１２４のマトリックス材料であって、実際に海水に露出されるマトリックス材料は、海水環境において広く使用されてきた。繊維１２８は、繊維強化型熱可塑性ポリマーマトリックス１２４と、さらに、繊維１２８を完全に封入するように積層される上層１３０および底層１３２との中に埋入されるので、通常の条件の下では、繊維１２８が海水に直接露出されることはない。外側の積層１３０、１３２の用の材料は、一般的に、繊維１２８を完全に封入する薄い「表面シート」における熱可塑性材料１２６と同じものである。

また、繊維強化型ポリマーマトリックス１２４の材料は修理可能なように構成される。例えば、材料１２４に穴が開いたり、裂け目が生じたりすると、その穴を、穴の回りの材料１２４を再接合するか、あるいは、その穴の回りの材料に同じ材料のパッチまたは他の装着可能なパッチを取り付けることによって塞ぐことができる。深い深度に配備する場合には、このようなパッチは、ダイバーの代わりに遠隔操作される水中艇によって装着することができる。

壁体１２０の第２層１３４は、気体を同伴するポリマー材料から構成される断熱材料を含む。別の実施態様においては、ポリマー材料は窒素を同伴し、従ってネオプレンタイプの断熱材（ｎｅｏｐｒｅｎｅ−ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）を形成する。壁体１２０の第３層１３６は、気体を同伴するポリマー材料から構成される別の断熱材料を含む。一実施態様においては、第３層１３６のポリマー材料は空気を同伴し、従って、バブルラップタイプの断熱材料を形成する。

図示のように、第１層１２２は、第２層１３４および第３層１３６の間に配置される。他のいくつかの実施態様は、第１層１２２の片面上にのみ１つ以上の断熱層を配置する方式を含む。

本発明の実施態様は、水中における熱エネルギーの貯蔵が望ましい他の非ＣＡＥＳシステムに加えて、既存の海洋ＣＡＥＳシステムと共に用いる熱貯蔵容器の設計および運転を含む。本発明の実施態様による水中の熱貯蔵容器によって、低コストの熱貯蔵システムの製造および配備が可能になる。

水中でない場所においても構成可能な熱エネルギー貯蔵（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ：ＴＥＳ）構造が存在する。図１０は、多段の圧縮および膨張システム１５０が、圧縮プロセスから熱エネルギーを捕集して、それを熱エネルギー貯蔵媒体に貯蔵し、続いて、その熱を膨張プロセスに供給するような、この種のプロセス図を表している。熱エネルギー貯蔵媒体は、例えば上記に述べた熱エンクロージャのような熱エンクロージャ１５２内に貯蔵される。圧縮／膨張プロセスは、内部に集合された異なる要素と共に示されている。用途に対して選択される段１５４の個数は、空気の最終的な圧縮圧力と、熱エネルギー貯蔵１５２内の所望の最高温度とに応じて変更することができる。図においては、段１５４の個数がＮで示されている。各段１５４の内部には、圧縮段と、圧縮シーケンス用の熱交換プロセスとが設けられる。熱交換は順次的に行うことができる（すなわち、圧縮後の圧縮空気から熱を除去することができる）が、いくつかの実施態様においては、熱交換を圧縮と同時に行うことができる。空気の圧縮は直列で行われる。すなわち、同じ空気が１つの段１５４から次の段に移行し、その場合、圧力は各段ごとに増大する。熱交換の典型的な実施態様は、冷却用の熱材料のマニホルドがすべての段１５４に並列に設けられるようなタイプのものである。すなわち、熱材料は１つの段１５４のみを通過する。従って、例えば５段あるとすると、全体としてＴＥＳ１５２における１つの共通の低温帯域から供給される５つの平行流れであって、同様に１つの共通温度においてＴＥＳ１５２の高温帯域に一緒に接続され、その高温帯域の中に注入される５つの平行流れが存在する。段１５４を通して熱材料を循環させるためにポンプ１５６が用いられる。機械的動力１５８は、システムによって圧縮空気を作り出すために用いられる。

膨張プロセスは、全体として圧縮プロセスの逆である。実際、いくつかの実施態様においては、同じ機器を使用して、単に高圧源から大気条件に戻るようにそれを作動させ、機械的動力を発生させることができる。熱交換プロセスも圧縮プロセスと同様であるが、ＴＥＳ１５２から引き出された熱が、膨張の前または膨張と同時に（圧縮モードの場合の後または同時にと違って）加えられるという点が異なっている。この場合も、空気圧力は順次に変更され、熱材料は熱交換プロセスに並列に供給される。

図１１は、ドーム状の頂部２５０と、円筒状の壁体２５２と、ベース２５４とを含む熱エンクロージャ２４８を示す。このような構造は、地盤（ｇｒａｄｅ）上、あるいは地面のような支持表面２５６上に配置できる。一実施態様においては、ベース２５４を曲面状またはドーム状にすることができ、熱エンクロージャ２４８の少なくとも一部分が支持表面２５６の表面の下に広がるように、熱エンクロージャ２４８を地盤の下に配置することができる。良好な構造特性および断熱特性を有するこのような大規模な熱エンクロージャ２４８を比較的低いコストで構成できる。熱エンクロージャ２４８の断熱能力を増大するため、別の断熱を追加することができる。

図１２は、地盤の下に設けられる熱貯蔵タンク２５８の一例を示す。地面２６１の下に窪みまたは掘削部２６０を形成して、それに、例えば、発泡体（例えばポリイソシアヌレート）、あるいは、低伝導性鉱物（例えばバーミキュライトまたは珪藻土）または藁のような一般的に天然の断熱材料である断熱材料２６２を充填することができる。乾燥土を用いることも可能であるが、それは、相対的に安価であり、窪みまたは掘削部２６０のベースに既に存在している可能性もある。断熱材料２６２の頂部には防水ライナー２６４を被覆するが、それは、ジオテキスタイルシート、あるいは埋立地の被覆に用いるものによく似た単なる熱可塑性プラスチック膜またはシートに類似のものとすることができる。代わりの方式として、ライナー２６４を、当業者には周知のティルトアップまたは他の簡単なコンクリート構造から構成することも可能である。水または熱材料の温度に関する考慮もライナー材料の選択に影響し得る。ブチルライナーはいくつかの太陽熱高温水タンクに一般的に用いられており、いくつかの状況においては適切な材料を構成する。１つの重要な熱損失機構は蒸発冷却である。水蒸発防止カバー２６６が蒸発による熱損失を大幅に低減する。タンク２５８に使用する貯蔵媒体を、外部の大気圧力におけるその沸点温度を超えた温度で運転する見込みがない場合は、カバー２６６の構造を貯蔵媒体の蒸気圧のために強化する必要はない。このような場合は、カバー２６６は、同様の温度を受けるので、ライナー２６４と同様の膜とすることができる。いくつかの実施態様においては、タンク２５８の設計は、貯蔵媒体の大気条件の沸点温度を超える貯蔵媒体温度を取り扱うことができる。この状況においては、カバー２６６は相当量の蒸気圧に耐え得るように構成することができる。いくつかの実施態様においては、仮想線で示すようにドーム状のカバー構造２６６を用いることができる。いくつかの実施態様においては、このドーム状のカバー構造２６６をコンクリート製として構成することが可能である。その他、蒸気圧が低い場合には、カバー２６６を薄いフレキシブルな膜から構成することができる。いくつかの実施態様においては、１つ以上の付加的な断熱層２６８が設けられる。エンクロージャ２５８のカバー２６６は、一般的に高い伝熱係数を有する凝縮中の熱貯蔵材料をその底面に有する可能性がある。断熱層２６８は、バブルラップ、吹き付けポリウレタン発泡材またはネオプレンのような気体を同伴するポリマー材料の形態をとることができる。それは、藁またはガラス繊維のような繊維質材料とすることもできる。また、それは、放射熱損失に対する断熱層、例えばアルミニウム被膜処理ＰＥＴの薄い反射シートとすることも可能である。バブルラップも、これらの用途における放射熱損失を低減するために、アルミニウム被膜処理積層アセンブリの一部として一般的に用いられている。断熱層２６８は、天候条件、太陽放射、高い風力、および降水のような外部環境の要素に対する耐久性を増進する特徴を有することができる。いくつかの実施態様においては、このような特徴に、降水をはじき、かつ高い風力におけるある種の間隙支持を提供するためにカバー層２６８の１つ以上の部分をその端部より高い高さレベルで支持することが含まれる。層２６８は、内側の断熱層が熱貯蔵媒体の熱および湿気に抵抗するように最適化されたいくつかの層と、低コストの付加断熱層と、さらに、ＵＶ抵抗性と外部防水性と風および他の気象要素に対処するための十分な強度および剛性とを備えた外側の層とを有することができる。

図１３は、内部の構成要素を支持するための外殻として、ＩＳＯの舶用コンテナを利用する自己充足的な熱エンクロージャ２８０を示す。他の実施態様においては、エンクロージャを、標準的なＩＳＯ舶用コンテナサイズの別の容器であって、特別なモジュール化のための取り扱いインターフェースを組み込んだ容器とすることができる。図１３は、熱エンクロージャ２８０の構成要素を分かり易く表現するために頂部壁体および側壁を取り外した断面斜視図である。断熱材２８２をエンクロージャの壁体２８１に対して配置することができる。側壁２８３およびフロア材２８５上のライナー２８４は、断熱材２８２を乾燥状態に維持する単一品とすることが可能である。同様の断熱２８２用のライナー材料２８４を頂部壁体および側壁上に配置することができるが、これは図示されていない。この実施態様においては、高温および低温ラインまたはパイプ２９０、２８８は、システムの残りの部分への配管を容易にするために、互いに近付けてエンクロージャ２８０の中に入れられる。この実施態様においては、低温パイプ２８８は、続いて、いくつかの可能な径路の１つを辿ってタンク２８０の底部に導かれる。熱エンクロージャ２８０内の熱ポテンシャルを最大化するため、高温および低温パイプ２９０、２８８のアクセス領域をそれぞれタンク２８０の頂部および底部の近傍に設けることが有利であり得る。低温ライン２８８は、それがエンクロージャ２８０における使用熱流体の高温部分を通過する場合には、熱交換を低減するためにエンクロージャ内部において断熱することが可能である。同様に、低温ライン２８８または高温ライン２９０のいずれかをエンクロージャの外側で断熱することができる。熱成層の維持を補助し得る２つのバッフル２９２が示されているが、別の実施態様においては、さらに多い、またはより少数のバッフル２９２を設けることができる。

図１４は、断熱された圧力容器２９４を示す。この設計の１つの利点は高い最高温度を実現できることである。例えば、広く利用されているプロパンタンクを貯蔵媒体としての水と共に使用すると、約２２０℃のピーク温度が可能になるであろう。これは、相当の内部圧力が不可能な容器の場合に比べて、大気温度から最高貯蔵温度への温度上昇が２倍より高いことを意味している。但しこの場合、容器が高価になる。しかし、多段圧力変更システムの設計による入力温度の管理によって温度上昇が可能であり、従って、容器のコストは妥当なものになり得る。

一実施態様においては、容器２９４を入れ子状に集合することによって、複数の圧力容器２９４を１つの長方形の角注状の配置にパッケージ化することができる。この場合、丸いタンク２９４の間の、およびその回りの間隙容積は、空気間隙断熱として機能するか、あるいは、断熱材充填される。続いて、組み合わされたアセンブリをＩＳＯサイズの容器の中に設置できる。さらに、複数の容器を組み合わせて、より大きな高効率の熱貯蔵システムを構築できる。

一般的に断熱性を改善し、従って熱貯蔵時の熱損失を改善する１つの重要な因子は、貯蔵容積を熱エンクロージャの表面積に対して最大化することである。このため、アスペクト比が１に近い形状、例えば球または立方体として設計することに限界利益がある。図１３に示すようなモジュール式の熱エンクロージャを用いる実施態様の場合には、複数の熱エンクロージャを積み重ねて、非常に密に一緒にパッケージ化し、容器間の継ぎ目、すなわち他のモジュールに隣接する壁面間の継ぎ目をシールすることによって、大気温度に露出される外表面積を低減することができる。この方法によって、小型のサブエレメントと理想的とは言えない形状とを備えた場合においても、有効な外表面積に対する高い容積を実現できる。

従って、本発明の実施態様によれば、熱エネルギー貯蔵システムは周囲の水塊の内部に配置される容器を含み、その容器は容器の壁体を含む。その壁体は、容器の内容積に露出される内面であってそれを画定する内面を有し、かつ、その内面の反対側の外面であって周囲の水塊に露出される外面を有する。内容積は、ほぼ水で充満され、容器は、内面に沿う内容積内部の水を、外面に沿う周囲の水塊の水から熱的に分離するように構成される。内容積内部の水と熱的に連絡する熱源が、内容積内部の水に熱ポテンシャルを伝達するように構成される。

本発明の別の実施態様によれば、熱エネルギー貯蔵システムを配備する方法が、熱貯蔵容器を水塊の内部に配置するステップを含む。この熱貯蔵容器は、容器の内側に位置する第１容積に面する第１表面と、第１表面と反対側の第２表面であって水塊に面する第２表面とを有する壁体を含む。この方法は、さらに、熱源を、第１容積をほぼ充満する同伴水塊に熱的に連結するステップを含む。この熱源は、同伴水塊に熱を伝達するように構成される。壁体は、熱エネルギーが水塊から同伴水塊に壁体を貫通して伝達されるのを遮断するように構成される。

本発明のさらに別の態様によれば、仕事を遂行するために空気が圧縮され、後に膨張される圧縮空気エネルギー貯蔵システムが、空気を多段の圧縮段によって圧縮するように構成されかつ圧縮空気を多段の膨張段によって膨張させるように構成される圧力変更システムを含む。その圧力変更システムに熱的に連結される熱システムが含まれると共に、その熱システムは、各圧縮段において圧縮空気から熱を除去するように構成され、かつ、各膨張段において圧縮空気に熱を供給するように構成される。このシステムは、さらに、水溶液を含む熱貯蔵媒体と、熱エンクロージャとを含み、この熱貯蔵媒体は、熱回収システムによって除去された熱を貯蔵するように、かつ、貯蔵された熱を熱付加システムに供給するように構成され、この熱エンクロージャは、一定量の熱貯蔵媒体をその貯蔵容積内に貯蔵するように構成されると共に、貯蔵容積の上に位置する防湿材を含む。

本明細書は、本発明を開示し、かついかなる当業者でも本発明を実践し得るようにするため、最良の態様を含む本発明の実施態様例であって、任意の装置またはシステムを作製しかつ使用することと、組み込まれた任意の方法を遂行することとを含む実施態様例を用いている。本発明の特許されるべき範囲は請求項に規定されており、当業者に類推される他の実施態様例を含む。このような他の実施態様例は、それが、請求項の文字通りの文言と相違しない構造的要素を有する場合、あるいは、それが、請求項の文字通りの文言からの実質的な差異を含まない均等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内に含まれることが意図されている。

Claims (19)

1. 熱エネルギー貯蔵システムにおいて、
   周囲の水塊の内部に配置されると共に容器の壁体を備える容器であって、
   前記壁体は、
   前記容器の内容積に露出され前記内容積を画定する内面と、
   前記内面と反対側の外面であって前記周囲の水塊に露出される外面と、
   を有する、容器と、
   前記内容積内部の水と熱的に連絡しており、かつ、前記内容積内部の水に熱ポテンシャルを伝達するように構成される熱源とを含み、
   前記内容積には水がほぼ充満され、
   前記容器は、前記内面に沿う前記内容積内部の水を、前記外面に沿う前記周囲の水塊の水から熱的に分離するように構成され、
   前記容器の内部に配置され、かつ、前記容器の頂部から第１の方向に第１の距離だけ延びるパイプであって、前記パイプの内容積を前記容器の内容積と流体連結するように構成される第１開口を有するパイプと、
   前記第１開口に隣接して前記パイプに連結される末端の流れ方向ガイド器であって、熱貯蔵媒体を、前記第１開口からほぼ水平方向に導いて流すように構成される末端の流れ方向ガイド器とをさらに含むことを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記容器の壁体が折り畳み可能である、ことを特徴とするシステム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記容器の壁体が織物材料およびポリマー膜のいずれかを含む、ことを特徴とするシステム。
4. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記容器の第１部分の回りに配置される断熱材料をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
5. 請求項４に記載のシステムにおいて、前記断熱材料が気体を同伴するポリマー材料を含む、ことを特徴とするシステム。
6. 請求項４に記載のシステムにおいて、前記断熱材料が多層のポリマー材料を含み、各ポリマー層の間の空間により水塊からの水が各ポリマー層の間に流入し得る、ことを特徴とするシステム。
7. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記容器がほぼ楕円体状のドームを含む、ことを特徴とするシステム。
8. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記内容積内部に配置されるバッフル板であって前記内容積内部における水の循環を遮断するように構成されるバッフル板をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
9. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記熱貯蔵媒体が淡水を含む、ことを特徴とするシステム。
10. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記容器に連結されるアンカーであって、前記容器の壁体に加えられる外力に対抗するように構成されるアンカーをさらに含む、ことを特徴とするシステム。
11. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記熱源が圧力変更装置である、ことを特徴とするシステム。
12. 請求項１に記載のシステムにおいて、熱ポテンシャルを伝達するように構成されている前記熱源が、前記内容積内部の水の温度を１気圧における沸点を超える温度に高めるように、熱を、前記内容積内部の水に伝達するように構成される、ことを特徴とするシステム。
13. 熱エネルギー貯蔵システムを配備する方法において、
    熱貯蔵容器を水塊の内部に配置するステップであって、前記熱貯蔵容器は壁体を含み、前記壁体は、
    前記容器の内側に位置する第１容積に面する第１表面と、
    前記第１表面と反対側の第２表面であって前記水塊に面する第２表面と、
    を有する、ステップと、
    熱源を、前記第１容積をほぼ充満する同伴水塊に熱的に連結するステップであって、前記熱源は、前記同伴水塊に熱を伝達するように構成される、ステップと、
    を含み、
    前記壁体は、熱エネルギーが前記水塊から前記同伴水塊に前記壁体を貫通して伝達されるのを遮断するように構成され、
    前記容器の内部に配置され、かつ、前記容器の頂部から第１の方向に第１の距離だけ延びるパイプであって、前記パイプの内容積を前記容器の内容積と流体連結するように構成される第１開口を有するパイプと、
    前記第１開口に隣接して前記パイプに連結される末端の流れ方向ガイド器であって、熱貯蔵媒体を、前記第１開口からほぼ水平方向に導いて流すように構成される末端の流れ方向ガイド器とをさらに含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、前記熱源が圧力変更装置である、ことを特徴とする方法。
15. 請求項１３に記載の方法において、前記壁体が折り畳み可能である、ことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記熱貯蔵容器を前記水塊の内部に配置するステップが、前記熱貯蔵容器を、折り畳まれた状態で前記水塊の中に配置することを含む、ことを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の方法において、前記壁体が織物材料およびポリマー膜のいずれかを含む、ことを特徴とする方法。
18. 請求項１５に記載の方法において、前記壁体に断熱材料を結合するステップをさらに含み、前記断熱材料は、熱エネルギーがそれを通して前記水塊から前記壁体に伝達されるのを遮断するように構成される、ことを特徴とする方法。
19. 請求項１５に記載の方法において、前記容器の壁体に加えられる力に対抗するために、前記熱貯蔵容器を前記水塊の底部にアンカーで固定するステップをさらに含む、ことを特徴とする方法。
    

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