JP6516686B2 - 圧力容器ベースのタワー構造物 - Google Patents

Description

本発明は、タワー構造物の分野に関する。より詳しくは、それは、少なくとも１つの流体を貯蔵するために適合されるタワー構造物のための方法およびシステムに関する。

風力タービンの効率は、ローターの高さに直接関係する。クレーン高さの制限およびタワーパーツまたはクレーンの輸送可能性に起因して、より高い支持構造物（風力タワーとも呼ばれる）を建設するには障害がある。現在のクレーンは、約１００メートルの高さまで持ち上げることができる。より高い風力タワーの底部（接地点）の直径は、実質的により広くて、プレハブ式の円筒状タワー部分もより大きいことを意味して、輸送および取扱いに多くの困難を生じさせる。

産業は、異なる方法を用いてこれらの課題を解決しようとした。圧延鋼の円筒状またはテーパー付きの管部分から造られる、互いに上部にフランジを付けられるかまたは溶接される管状タワーは、示唆された。管状タワーを形成するために軸方向に一緒に取り付けられるプレハブ式の縦の管部分も、示唆される。

エネルギーの発生をともなう別の問題は、１日２４時間サイクルの間、電力需要が非常に変動しているということである。研究は、ピークの期間が１０：００〜１３：００、および１８：００〜２０：００であることを示す。低い期間は、３：００〜５：００である。

これは、キロワット時当たりのコストに反映される。ピークの瞬間において、それは、低いピーク期間の２倍であることができるかまたは３倍であることができる。図２は、時間内の異なる時機での平均電力コストを例示する。

産業は、低い期間に電気を貯蔵するために異なる貯蔵システムを働かせていて、そして、それをピークの期間の間に再び利用できるようにしている。このために、それらは、例えば、揚水水力発電装置（ＰＳＨ）またはＣＡＥＳシステム（圧縮空気エネルギーシステム）を利用する。

風力は、風の採取が非常に効率的でありえた遠隔領域（島、砂漠）において、送電網とのつながりがあまりに高コストであり、したがって経済的にオプションでないという課題にも直面している。

これらの課題に対処するために、産業は、以下の方法を今までに提示した。特許文献１は、圧縮空気の貯蔵および風力タービン支持構造物を記載する。それは、圧縮空気を貯蔵するために風力タービンの支持構造物を利用する方法を開示する。それにもかかわらず、支持構造物は、高い複雑さに結果としてなる巨大な構造を意味する。後者は、最高３００バールとして示されて、文書に示すようにシステムで使われる高圧からみてさらに複雑になる。記載されている構造は、圧縮空気室がこの管構造の壁の中に含まれる１つの中空管でできた構造として参照される。タワー構造物は、各タワーがそれ自身の圧縮器を有しているように設けられる。統合した貯蔵部を有する支持構造物を立てる複合プロセスは、述べられない。

特許文献２および特許文献３は、縦の管部分を用いてタワー構造物を立てる方法を示す。この種の方法は、タワー要素の輸送を容易にする。しかし、タワーの建設場所ですべての必要なパーツを組み立てることは、むしろ複雑である。それは、内部巻上装置を用いて個々の管部分を位置へと持ち上げることによってタワーを立てるための方法も示す。

特許文献４は、発電機の代わりに圧縮機ユニットがナセルに据え付けられる、風からエネルギーを収集するシステムを示す。圧縮空気の使用および生産は、説明される。そして、方法は、圧縮ガスを自然のまたは人工の容器に貯蔵するために記載される。圧縮器から来ている熱を取り除く（圧縮器を冷やす）機能、および、それが膨張される前に圧縮ガスを予熱することの可能性のある利点もまた、説明される。

ガスを貯蔵するためのシステムおよび方法、そして、この種の貯蔵システムを据え付けるための方法およびシステムのための必要性は、まだある。

国際公開第２０１１／００８３２５号 国際公開第２０１１／０３２５５９号 国際公開第２００９／０９７８５８号 国際公開第２００７／１３６７６５号

タワー構造物を建設する良好な方法および対応するタワー構造物を提供することは、本発明の実施形態の目的である。

機械的構造物の機能および媒体（例えば流体）用の貯蔵能力を提供する機能の両方が構造的容器を使用して得られることは、本発明の実施形態の利点である。

低い期間中のエネルギー貯蔵が補償することができるかまたは高い需要期間中に少なくとも部分的に補償することができることは、本発明の実施形態の利点である。

既存のタワー製造方法およびシステムを用いて、現在可能であるよりもより高いタワー構造物を建設することを許容する単純な解決策を提供することは、本発明の実施形態の利点である。

タワー構造物またはそれらを造るための構成要素が、それらが通常のトレーラートラックのサイズを超えないように設計されることができるので容易に輸送されることができることは、本発明の実施形態の利点である。

タワー構造物が、必要であれば、実質的により広い底部の足跡を有することができて、建設される場所が陸または沖合の安定しない地下であるか、砂であるかまたは湿った地面であるかを許容することは、本発明の実施形態の利点である。

タワーの貯蔵能力が容易に改造されることができることは、本発明の実施形態の利点である。

タワーの安定性が容易に制御されることができることは、本発明の実施形態の利点である。後者は、例えば、タワー構造物の脚の本数を増加させることによってなされることができる。

例えば、要素が風力タワー構造物を形成するために用いられる場合、構造的圧力容器が風力タワーの発電機から独立して作動されることができることは、本発明の実施形態の利点である。上記の目的は、本発明による方法および装置によって達成される。

１つの態様では、少なくとも１つの媒体（例えば流体または固体）用の貯蔵能力を有するタワー構造物は、記載される。タワー構造物は、タワー構造物を形成するための少なくとも２つの（例えば少なくとも３つの）、例えば実質的に垂直方向の支持構造物を含む。少なくとも１つの脚そして好ましくは全ての脚は、少なくとも１つの（例えば複数の）構造的圧力容器を含む。いくつかの実施形態では、複数の構造的圧力容器が使用されるときに、構造的圧力容器は、互いに固定的に取り付けられてもよい。

脚は、相互接続ビームで相互接続されてもよい。相互接続ビームは、１つ以上の構造的圧力容器を含んでもよい。

１つの態様では、本発明は、少なくとも１つの媒体（例えば流体または固体材料）の貯蔵能力を有するタワー構造物を建設する方法にも関する。方法は、タワー構造物の脚を形成するためのいくつかの構造的圧力容器を提供するステップを含む。方法は、いくつかの構造的圧力容器を互いに固定的に取り付けることによって、脚を形成するステップを含んでもよい。

一実施形態では、すでに配置された構造的圧力容器の上部に構造的圧力容器を据えることによって、脚は、形成されてもよい。

別の実施形態では、すでに配置された構造的圧力容器を持ち上げて、持ち上げられた構造的圧力容器の下にさらに構造的圧力容器を配置して、そしてその後、構造的圧力容器を接続することによって、脚は、形成されてもよい。

１つの態様では、本発明は、上記の通りのタワー構造物を含むエネルギー貯蔵システムにも関する。タワー構造物は、風車および／または太陽熱タワーでもよい。システムは、タワー構造物に圧縮空気を貯蔵するための圧縮器をさらに含んでもよい。圧縮器は、風車からの風車エネルギーによっておよび／または太陽熱タワーからの太陽エネルギーによって、少なくとも部分的に電力を供給されてもよい。システムは、ポンプ手段および水タービン発電機を含んでもよい。ポンプ手段は、風車からの風車エネルギーによっておよび／または太陽熱タワーからの太陽エネルギーによって、少なくとも部分的に電力を供給されてもよい。システムは、外部の熱交換手段を含んでもよい。

太陽熱（ｓｏｌａｒ ｈｅａｔ）タワー（太陽熱（ｓｏｌａｒ ｔｈｅｒｍａｌ）タワーとも呼ばれる）は、太陽熱タワーの上部に日光を焦束するためにヘリオスタットの鏡を用いる集熱型太陽エネルギー（ＣＳＰ）サイトにおいて使用される。そしてそれは、１００メートル以上の高さも有することができる。本発明の実施形態によれば、容器タワー構造物は、したがって、太陽熱タワーのために使用されることもできる。

タワー構造物の貯蔵能力から利益を得ることができるエネルギー貯蔵システムの別の例は、それらがレドックスフロー電池のために使われるような液体電解液である。電解液の各々は、分離されたＣＰＶのもの（ＣＰＶ’ｓ）またはタワー構造物の脚に貯蔵されることができる。

本発明の特定のそして好適な態様は、添付の例で述べられる。例または実施形態からの特徴は、適切であるように、そして単に下で明確に述べられるようにだけでなく、他の実施形態または例の特徴と組み合わされてもよい。

本発明のこれらのおよびその他の態様は、以下に記載されている実施形態の参照から明らかであり、そしてそれとともに解明される。

図面は、単に模式的であり、非限定的である。図において、いくらかの要素のサイズは、誇張されてもよくて、説明の便宜上スケールに引き寄せられなくてもよい。

図１は、本発明の一実施形態による構造的圧力容器ベースのタワーを例示する。 図２は、異なる時間毎の電気のコストを例示する。 図３は、本発明の実施形態による構造的圧力容器ベースのタワーを据え付ける方法を例示する。 図４は、本発明の実施形態による構造的圧力容器ベースのタワーを据え付ける方法を例示する。 図５は、本発明の一実施形態によるエネルギーを貯蔵して収集する方法を例示する。 図６ａは、本発明の一実施形態によるエネルギーを貯蔵して収集する方法を例示する。 図６ｂは、本発明の一実施形態によるエネルギーを貯蔵して収集する方法を例示する。 図７は、本発明の一実施形態による異なる数の脚を有する異なる構造的圧力容器ベースのタワーの実施形態を例示する。 図８は、本発明の実施形態において使用されることができる異なる構造的圧力容器を例示する。 図９は、本発明の実施形態において使用されることができる追加の支持体を有する構造的圧力容器のための断面図を例示する。 図１０ａは、本発明の一実施形態による異なる機能を有する構造的圧力容器ベースのタワーに基づく、代替エネルギーシステムの１つの様相を例示する。 図１０ｂは、本発明の一実施形態による異なる機能を有する構造的圧力容器ベースのタワーに基づく、代替エネルギーシステムの別の様相を例示する。 図１１は、太陽熱タワー構成のために使用する構造的圧力容器ベースのタワーを例示する 図１２は、レドックスフロー電池貯蔵のための構成および電解液のための可能な貯蔵構成における構造的圧力容器ベースのタワーを例示する。

本発明は、特定の実施形態に関して、および特定の図面に関して記載される。しかし、本発明は、それに制限されなくて、請求の範囲によってだけ制限される。記載されている図面は、単に模式的であり、非限定的である。図において、いくらかの要素のサイズは、誇張されてもよくて、説明の便宜上スケールに引き寄せられなくてもよい。寸法および相対的寸法は、本発明の実施に対する実際の縮率に対応しない。

さらに、詳細な説明および請求の範囲における第１、第２などの用語は、同様の要素間を区別するために使われて、ランキングにおいてまたは他のいかなる方法においても、時間的に、空間的に、順序を必ずしも記載するものではない。そのように使用される用語は、適切な状況の下で交換可能であることを、そして、本明細書に記載される本発明の実施形態は、本明細書に記載されるかまたは例示されるよりも他の順序でのオペレーションができることを理解すべきである。

そのうえ、詳細な説明および請求の範囲における上部、の下などの用語は、記述的な目的のために使われて、相対的位置を必ずしも記載するものではない。そのように使用される用語は、適切な状況の下で交換可能であることを、そして、本明細書に記載される本発明の実施形態は、本明細書に記載されるかまたは例示されるよりも他の方向でのオペレーションができることを理解すべきである。

請求項において使用される用語「を含む」は、その後にリストされる手段に制限されるとして解釈されてはならないことに気づかされる。それは、他の要素またはステップを除外しない。したがって、それは、参照される定まった特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を特定することとして解釈されることになっているが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップまたは構成要素またはその群の存在または追加を排除しない。したがって、表現「手段ＡおよびＢを含む装置」の範囲は、構成要素ＡおよびＢだけから成る装置に限定されてはならない。本発明に関して、装置の唯一の関連した構成要素は、ＡおよびＢであることを、それは意味する。

「一実施形態」または「実施形態」に対するこの明細書の全体にわたる参照は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書の全体にわたるさまざまな場所のフレーズ「一実施形態において」または「実施形態において」の出現は、同じ実施形態を必ずしも全て参照するというわけではないが、そうしてもよい。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の実施形態において、この開示から当業者にとって明らかであるように、いかなる好適な方法でも組み合わされてよい。

同様に、本発明の例示的実施形態の説明では、開示を合理化するための、そしてさまざまな発明の態様の１つ以上を理解するのを助けるための、単一の実施形態、図またはその説明において、本発明のさまざまな特徴が時々一緒に集められることが理解されるべきである。しかしながら、開示のこの方法は、請求された本発明が各請求項においてはっきりと詳述されるよりも多くの特徴を必要とすることの意図の反映として解釈されるべきでない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の態様は、単一の前述の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない。したがって、本発明の別々の実施形態として単独で成り立つ各請求項については、詳細な説明に続く請求項は、これにより、この詳細な説明にはっきりと組み込まれる。

さらに、本明細書において記載されるいくつかの実施形態が他の実施形態に含まれるいくつかのしかし他ではない特徴を含むとはいえ、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組合せは、本発明の範囲内であり、そして異なる実施形態を形成するはずである。例えば、以下の請求項において、請求された実施形態のいかなるものも、いかなる組合せでも使われることができる。

本明細書に提供される説明において、多くの具体的な詳細は、記載される。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実行されてもよいと理解される。他の例では、周知の方法、構造および技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細には示されなかった。

本発明による実施形態において参照が脚になされる所で、参照は、タワー構造物を形成するために用いられる実質的に垂直な構造になされる。

実例として、それに制限されない本発明の実施形態、多くの特徴および特性は、特定の例および実施形態を参照してさらに記載される。そして、本発明は、それに制限されない。

１つの態様では、本発明は、少なくとも１つの流体の貯蔵能力を有するタワー構造物に関する。タワー構造物は、少なくとも２本の脚（例えば少なくとも３本の脚）を含んでよい。そして、脚の各々は、少なくとも１つの構造的圧力容器を含む。脚は、タワー構造物の少なくとも一部を形成する。これらのパーツは、タワーの少なくとも直立した部分でもよい。複数の構造的圧力容器が使われるときに、構造的圧力容器は、脚を形成するために互いに固定的に取り付けられてもよい。複数の構造的圧力容器は、それらが単一の容器として作用するように、互いに相互接続されてもよい。

構造的圧力容器は、耐食性を増加させるために、または絶縁体として作用するために、インナーライナの有無にかかわらず、例えば、鋼または鋼合金でできていてもよいが、それに限定されない。他の可能性は、例えば、容器が合成材料でできているということである。

脚を形成するために使用される構造的圧力容器は、複数の方法で互いに固定的に取り付けられることができる。それらは、例えば、フランジを使用してボルト締めにされることができるかまたは溶接されることができて、バヨネットの有無にかかわらず雄／雌結合を使用して結合されることができて、クランプまたはアダプタ部品を有する雄／雌結合を用いて結合されることができて、または、他のいかなる好適な方法でも接続されることができる。異なるタイプの接続の例は、図８に実例として示される。クランプは、真空および／または加圧システム用途に関するのと同様の方法で設計されてよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、構造的圧力容器は、空の容器を媒体（例えば液体のような例えば流体）で満たすための少なくとも１つのポートを有してもよい。いくつかの実施形態では、構造的圧力容器は、独立した方法で各々作動されてもよい。あるいは、異なる構造的圧力容器の異なるポートは、互いに相互接続されてもよい。換言すれば、いくつかの実施形態では、複数の構造的圧力容器は、１つのより大きな単一の容器を形成してもよく、そして単一の容器として作用してもよい。一旦それがタワーの建設後に使用されるならば、構造的圧力容器の超過圧力を防止するために、構造的圧力容器は、少なくとも１つの安全弁または安全手段（例えば破裂ディスクのような）を有してもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、構造的圧力容器は、少なくとも２つの端部（ヘッド）を有してもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、構造的圧力容器は、一定の縦の幅を有する管状または卵形の構造を有してもよい。後者は、システムの機械的安定性を支持してもよい。

いくつかの実施形態によれば、構造的圧力容器は、内部熱交換器を内部に備えてもよい。熱交換器は、セラミック材料であってもよく、またはセラミック材料を含んでもよい。

製造の容易さのために、構造的圧力容器は、例えば建設の間、上側、下側および／または横の力を制御するために、少なくとも１つの吊上げ位置を有してもよい。

パーツ（例えば構造的圧力容器（ＣＰＶ））は、それらが例えばＳａｌｚｇｉｔｔｅｒ Ｍａｎｎｅｓｍａｎｎ Ｇｒｏｓｓｒｏｈｒ社によって提供されるように市販の工業的大径鋼管を用いて例えば製造されることができる。但し、本発明の実施形態は、それに限定されなくて、いかなる容器構造技術も使用されることができる。上記の例で使用する鋼管のための利用できる直径は、６１０ｍｍ〜１６７６ｍｍの範囲でもよい。そして、いくつかの例では、７．１ｍｍ〜２５ｍｍの管の肉厚、最大１８メートルの長さを有してもよい。これらの直径および肉厚については、人は、最高８５バールの圧力を保つことができるＣＰＶを設計することができる。管は、さらにより高い圧力を許容する５０ｍｍ以上の肉厚を供給されることさえできる。本発明の実施形態によれば、構造的圧力容器は、ガス（例えば水素ガスまたは人工ガス）を貯蔵するために適していてもよい。適切な時機に（例えば構造的圧力容器が満杯であるときに）、容器からの内容物は、船またはトラックによって収集されることができて、次いで、他の目的地へ輸送されることができる。ここで、ガスは、原料として用いられることができるかまたは電気または熱へと燃焼されることができる。この種のタワーの例および収集の方法は、図５に図式的に示される。いくつかの実施形態では、水素ガスは、水の電気分解によって作られることができる。そして、人工ガスは、例えばタワーが風力タワーであるときに、タワーによって作られるエネルギーを使用して例えば実行されることができる。図５において、水を水素に変換するための電気分解装置５１０は、示される。さらに、下の図において、船５２０による収集も、示される。後者は、風力エネルギーを変換して貯蔵するための効率的な方法でもよい。風車の特定の要素（例えばローター、伝動装置、発電機など）は、当業者に知られていて、したがって本明細書ではさらに詳述されない。いくつかの実施形態では、ガスおよび他の媒体のために設計される１つのタワーＣＰＶのものにおいて組み合わせることは、可能であり、いくつかの構成においてさえ有利である。ＣＡＥＳシステムの場合には、空気を圧縮することによって放たれる熱は、熱緩衝媒体、例えばセラミック材料または、例えば熱交換器を使用して熱を貯蔵するために使われることができる水のような液体で満たされるＣＰＶのものに貯蔵されることができる。ＣＰＶのものに充填される媒体は、タワー構造物の底部領域に概して位置してもよい。そして、より多くの安定性さえそれに与える。好ましくは、これらの蓄熱ＣＰＶのものは、断熱される。あるいは、他のＣＰＶのものは、熱交換用の媒体で満たされるように選択されてもよい。

それに制限されない本発明の実施形態の実例として、その例は、図６ａに示される。図６ａは、本例では風車であるタワー構造物１００を示す。それにより、風車のエネルギーは、圧縮器６１０を駆動するために使用される。そして、圧縮ガス６１２を容器１０に提供する。底部容器内に、液体または固体は、存在してもよい。そして、熱６２２は、熱交換器６２０によって液体または固体へ移されてもよい。この方法で、ＣＡＥＳシステムの効率は、大幅に増加する。というのも、この熱は、タービン６３２を駆動して発電機６３０を駆動するためにそれが膨張するのに先立って、圧縮ガスを予熱するために用いることができるからである。後者は、図６ｂに示される。熱を抽出して提供するシステムは、単一のタワーに組み込まれてもよい。

さらに実例として、図１０ａは、それにより複合エネルギー貯蔵システムが実施されるシステム１０００を示す。一方で、ガス（例えば空気）圧縮は、圧縮器６１０を駆動するための電気をＣＰＶのものに提供している風車構成を利用して実行される。ところが、他方で、風車によって発生する電気は、ポンプシステム１０１０を用いてタワー構造物１００の他のＣＰＶのものに水をポンプで入れるためにも使われる。電力需要が高いときに、この構成は、電気を発生するために発電機６３０を駆動する水タービン６３３を駆動するために用いることができる。それにより、水１０２０は、圧縮空気で満たされたＣＰＶによってよりも任意に加圧される。水充填ＣＰＶが加圧されるという事実は、エネルギー容量を大幅に増加させる（例えば我々が７０バールの圧縮空気を用いて水充填ＣＰＶを加圧するときに、それは、約７００ｍの液高さに等しい）。後者は、図１０ｂに示される。

上記の例は、複数の機能が構造的容器タワー１００に導入されることができることを示す。その機能として、構造的圧力容器、それらの特性またはそれらの使用は、調整されることができる。例えば、より低く配置された容器は、水を含むために選択されてよいのに対して、より高く配置された容器は、圧縮ガスを含むために選択されてよい。

タワー構造物の別の例は、図１１に示される。そして、タワー構造物１００は、太陽熱タワーにおいて使用される。さらに別の例は、図１２に示される。そして、タワー構造物１００は、レドックスフロー電池貯蔵のための構成に電解液を貯蔵するために使用される。示された例では、異なる電解液（例えば第１の電解液１２１０および第２の電解液１２２０）は、貯蔵される。そして、電解液の反応は、電池構成１２００に電流の発生を許容する。

いくつかの実施形態では、構造的圧力容器は、熱交換器へと修正されてもよい。そして、それが膨張器／タービンへ行く前に、圧縮空気を熱交換器に通す。その例は、図８に示される。図８において、例示的容器は、示される。１つの例は、他の容器が接続されることができるヘッド８１０、ピン装置８２０のための吊上げ位置、入口および／または出口８３０、および安全弁または爆発ディスク８４０を示す。別の例では、ヘッド８１０は、異なって形づくられる。そして、締付装置のための溝タイプの吊上げ位置８５０は、示される。さらに別の例では、熱交換器８６０は、容器内に設けられる。そして、熱交換器の入口および／または出口８６２は、示される。

複数の構造的圧力容器が使用されるいくつかの実施形態では、長さ方向に対して垂直な断面の直径または平均サイズは、異なる構造的圧力容器の間で異なってもよい。直径または平均サイズは、例えば、実質的に垂直方向の支持構造物においてより高く、使用する構造的圧力値のためにより低くてもよい。また、使用する異なる構造的圧力容器の肉厚は、支持構造物におけるそれらの位置またはそれらの個別的機能の関数として変化してもよい。

いくつかの実施形態では、容器は、内部または外部支持体を含んでよい。内部支持体の例は、例えば、圧力容器の２つの内側位置を接続している線形要素、圧力容器の２つ以上の内側位置を接続している十字形の要素でもよい。外部支持体の例は、圧力容器の外側位置に接続されるＴ形の要素でもよい。内外の支持体の例は、実例として図９に示される。図９は、異なる例示的容器のための断面図を示す。示される異なる例は、標準的断面９１０、内側支持部９２０を有する断面、十字形の内側支持部９３０を有する断面、および外部支持体９４０を有する断面である。

いくつかの実施形態では、すべての種類の器材および機械を駆動するために圧縮空気に対して高い需要を有する工業地帯にそれが位置すると仮定すれば、ＣＰＶ−タワーは、エネルギーまたは圧縮空気の需要が低い時機に（例えば夜に）圧縮空気を貯蔵することができて、そして生産時間の間に、それらの施設に対してそれを利用できるようにすることができる。

構造的圧力容器タワーが単一ユニットとして作動することができるけれども、時々、複数のタワーのクラスタにおいて作動することは、より有利でもよい。これは、共用の圧縮器および発電機システムの使用を可能にして、圧縮器および発電機の使用をより効率的にする。というのも、それは、損失を減らして、エネルギー効率を増加させるからである。１つの圧力容器タワーが０．５ＭＷｈに等しい貯蔵能力を有すると仮定するならば、我々が６ＣＰＶタワーのクラスタを有する場合、人は、ピーク期間中に最高３ＭＷｈを利用可能にすることができて、より高い電力料金に恵まれることができる。

実例として、これにより制限されない本発明の実施形態において、４本の脚を有し、約１メートルの容器直径を有し、そしてナセルに３ＭＷの発電機を有する、１００ｍの高さの圧力容器ベースタワーのエネルギー貯蔵能力は、算出される。エネルギー貯蔵能力は、もちろん使用するガスおよび貯蔵圧力のタイプに依存する。７０バールの圧力で貯蔵される圧縮空気にとって、エネルギー貯蔵能力は、７ＭＷｈに等しい。１０バールで貯蔵される圧縮水素ガスにとって、エネルギー貯蔵能力は、１０ＭＷｈに等しい。

いくつかの実施形態によれば、構造的圧力容器は、風力タワーの機械的構造を形成することができるけれども、構造的圧力容器は、風力タワーの発電機から独立して作動されてもよい。流体用の貯蔵能力として構造的圧力容器を使用するときに圧縮器またはポンプを駆動するために必要なエネルギーは、タワー（風車が使われるときに）のナセルの発電機から、または電力網から来ている。１日のいくつかの期間で、電力コストは、このエネルギーをＣＰＶに貯蔵するために電力網から電気を使用する際により多くのコスト効率でありえるように低い。

より長い期間、風のない場合であっても、これは、ＣＰＶの経済的な使用を許容する。風はないが太陽は豊富であると仮定すると、この電力は、圧縮器を駆動するために用いることができて、ＣＰＶを満たす。そして、夜、太陽がないときに、ＣＰＶの容量は、解放されて、電気に変換される。

それは、電力ピーク需要を満たすのを助けることさえできる。充分な風が夜、低い需要期の間にあると仮定すると、風力タワーの発電機から来ている電力は、ＣＰＶを満たすために用いることができる。日中ピークの期間、例えば１１：００〜１２：００に、ＣＰＶの容量は、解放されることができて、電気に変換されることができる。

フレキシブルでかつ高い応答性のエネルギー貯蔵システムが提供されうることは、本発明の実施形態の利点である。

実例として、エネルギーの貯蔵を制御するためのシステムは、下に示される表に記載されている。

タワーの貯蔵能力を適応させる可能性があることは、そして、タワーの安定性に関して簡単な制御が得られうることは、本発明の実施形態の利点でもある。例えば、人は、設計中に、または使用中にさえ、タワー構造物の脚の本数を変えることによってこれを行うことができる。設計の間、足跡が十分に大きい場合、タワーは、例えば、脚の異なる数（例えば３本の脚〜８本の脚を有する）またはより多くの脚を備えることができる。また、脚の本数は、基礎の領域の関数として決定されることができる。例えば、良くない基礎の領域では、人は、タワーを建設するためにより多くの脚を使用することができる。エネルギークラスタのタワーの数は、例よりもより少なく選択されてもよいが、しかし、より多くの脚を有するタワーが選択されてもよい。いくつかの例示的可能性の実例は、図７に示される。

上記のように、タワー構造物を提供する有利な方法および対応するタワー構造物は、タワーのための機械的構造物を提供する機能と、媒体（例えば、液体（水、熱緩衝液体または電解液）またはガス（空気、水素または人工ガス）のような流体）のための貯蔵能力の機能とをこの種の容器に組み込む構造的圧力容器でできて提供される。この種の構造の例は、図１に実例として挙げられる。図１は、構造的圧力容器１０および構造的圧力容器１０から造られるタワー構造物１００を示す。この場合、タワー構造物は、風車の例であり、それにより、風車用のローターの刃１１０は、示される

この種のタワーを提供する（すなわち製造する）方法は、上部−底部構造ならびに底部−上部構造でもよい。換言すれば、一実施形態では、構造的圧力容器に基づいてタワー構造物を製造する方法は、建設の間、タワー構造物を上方へ押して、タワーの底側に新たな構造的圧力容器要素を加えることによってなされてもよい。後者は、底部から上部までタワーを建設しているかまたは積み重ねている通常の製造方法と異なる。特定の建設方法は、地上近くでローターブレードを取り付けて、通常通りでなくナセルおよびローターブレードを上部まで持ち上げることを可能にしさえする。そしてそれは、１００メートル以上と同じくらい高くありえる。この種の建設方法は、より複雑でなくてよく、より危険でなくてよく、そして、取扱いは、より簡単な方法で実行されてよい。この種の実施形態は、高いタワーが製造されるべきときに特に有利であってよい。この種の構造の例は、図３に示される。この種の方法で造られうるタワーの高さは、利用できるクレーンの高さによって制限されないが、しかし、より高いタワーも建設されることができると気がつかれる。

それにもかかわらず、本発明の実施形態はまた、例えば、それ自体を上方へ持ち上げるクレーンを用いる高いビル建設においてこれがされるように、すなわち底部から上部まで、タワーを建設するより古典的な手順を囲い込む。この種の建設方法の例は、図４に実例として示される。

上記の両建設方法において、パーツは、タワーが建設される場所へ最初に転送されることを必要とする。これにより、ＣＰＶユニットはそれらが長さ１３メートルおよび幅２．５５メートルを概して有する通常のトレーラートラックのサイズを超えないように設計されることができるので、パーツが容易に輸送可能であることは、本発明の実施形態の利点である。

Claims (17)

1. 少なくとも１つのガス状媒体用の貯蔵能力を有するタワー構造物（１００）であり、前記タワー構造物（１００）は、前記タワー構造物（１００）の脚部を形成するための少なくとも２つの実質的に垂直方向の支持構造物を含む、風車タワーまたは太陽熱タワーであるタワー構造物（１００）であって、前記脚部は、風車コンポーネントまたは太陽熱コンポーネントを支持し、
   前記支持構造物は、１つの前記支持構造物を形成するための少なくとも１つの構造的圧力容器（１０）を含み、
   それにより、前記少なくとも２つの実質的に垂直方向の支持構造物は、相互接続ビームで相互接続される、
   ことを特徴とする、タワー構造物（１００）。
2. 前記タワー構造物（１００）は、少なくとも６つの実質的に垂直方向の支持構造物を含む、請求項１に記載のタワー構造物（１００）。
3. 前記少なくとも１つの構造的圧力容器（１０）は、前記少なくとも１つの支持構造物を形成する荷重支持要素である、請求項１または２に記載のタワー構造物（１００）。
4. 前記相互接続ビームは、１つ以上の構造的圧力容器（１０）から形成される、請求項１に記載のタワー構造物（１００）。
5. 前記少なくとも１つの構造的圧力容器（１０）は、熱絶縁である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタワー構造物（１００）。
6. 前記少なくとも１つの構造的圧力容器（１０）は、熱交換器を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のタワー構造物（１００）。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のタワー構造物（１００）を含む、エネルギー貯蔵システム（１０００）。
8. 前記タワー構造物（１００）は、風車および／または太陽熱タワーである、請求項７に記載のエネルギー貯蔵システム（１０００）。
9. 前記システム（１０００）は、前記タワー構造物（１００）に圧縮空気を貯蔵するための圧縮器をさらに含む、請求項７または８に記載のエネルギー貯蔵システム（１０００）。
10. 前記圧縮器は、前記風車からの風車エネルギーによって、または前記太陽熱タワーからの太陽エネルギーによって、少なくとも部分的に電力を供給される、請求項９に記載のエネルギー貯蔵システム（１０００）。
11. 前記システム（１０００）は、ポンプ手段および水タービン発電機を含む、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１０００）。
12. 少なくとも前記ポンプ手段は、前記風車からの風車エネルギーまたは前記太陽熱タワーからの太陽エネルギーによって、少なくとも部分的に電力を供給される、請求項１１に記載のエネルギー貯蔵システム（１０００）。
13. 前記システムは、外部の熱交換手段を含む、請求項７〜１２のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１０００）。
14. 少なくとも１つの媒体用の貯蔵能力を有するタワー構造物（１００）を建設する方法であって、
    −複数の構造的圧力容器（１０）を提供するステップ、
    −前記構造的圧力容器（１０）を用いて少なくとも２つの実質的に垂直方向の支持構造物を形成するステップであって、前記支持構造物は、１つの前記支持構造物を形成するための少なくとも１つの構造的圧力容器（１０）を含む、ステップ、および、
    −前記タワー構造物（１００）を形成するために前記少なくとも２つの実質的に垂直方向の支持構造物を相互接続するステップ、
    を含む、方法。
15. 前記少なくとも２つの実質的に垂直方向の支持構造物を形成するステップは、いくつかの構造的圧力容器（１０）を互いに固定的に取り付けるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 固定的に取り付けるステップは、すでに配置された構造的圧力容器（１０）の上部に構造的圧力容器（１０）を据えるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 固定的に取り付けるステップは、すでに配置された構造的圧力容器を持ち上げるステップ、持ち上げられた構造的圧力容器（１０）の下にさらに構造的圧力容器（１０）を配置するステップ、そしてその後、前記構造的圧力容器（１０）を接続するステップ、を含む、請求項１６に記載の方法。

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