KR20060060030A - 조수 에너지 시스템 - Google Patents

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Abstract

조수 에너지 시스템은 대양 파도와 연안 바람과 마찬가지로 조수의 퍼텐셜 및 운동에너지로부터 에너지를 추출할 수 잇는 구조이다.
종래의 조수 발전소와는 다르게, 조수 에너지 시스템은 경제적이고, 다수의 사이트에서 건설될 수 있고, 조력과 관련되는 주요한 환경적인 염려가 없다. 에너지 생산과 함께 높은 에너지 수요 시간에 더 밀접하게 작동되어 유연성을 발휘할 수 있다. 전기분해와 연료 전지 기술은 발전수요에서 비용효과적인 조수 에너지 시스템과 쉽게 통합될 수 있다 .
생산된 에너지는 의지할 수 있고 무제한이고 온실 효과 가스를 배출하지 않는다. 또한, 과도한 전력은 경제적으로 예상된 수소 생산을 위해 전용될 수 있다.
조력 발전

Description

조수 에너지 시스템{TIDAL ENERGY SYSTEM}
본 출원은 2003년 9월 5일 제출된 미국특허출원 60/500,420을 우선권으로 한다.
본 발명은 대양조수, 대양 파도 및 연안 바람으로부터 파워발생 및 조수 에너지와 수소 기술의 통합에 관한 것이다.
조수로부터의 전력을 발생하는 일반 원리는 간단하다. 종래의 조력 스테이션은 어귀의 입구를 가로질러 둑을 놓는다. 상기 둑은 대양내의 둑으로부터 어귀의 물을 분리하는 댐의 역할을 한다.
상기 둑은 조수의 범람과 간조 사이에 유발된 대양과 어귀사이의 수위의 차를 이용한다. 파워는 물이 터빈/발전기 세트를 통하여 둑을 통과함으로써 발생된다.
상기 둑은 3 요소로 구성된다: (1) 저수위 아래에 배치된 터빈/발전기, (2) 대양과 어귀 사이에서 물의 흐름을 제어하는 방수로 및 (3) 대양과 수로를 분리하는 기능만을 하는 비활성 섹션.
발전에는 두 기본 모드가 있다: (1)단일 효과 및 (2) 이중 효과. 단일 효과 발생의 제 1 단계에서, 대양의 조수 상승은 방수로를 통하여 어귀를 채운다.
조수가 최대일 때, 제 2 또는 대기 단계가 시작된다. 대양의 조수가 최소 높이 근처에 있을 때까지 방수로 및 터빈으로 통하는 게이트가 닫히고, 유지된다. 제 3은 파워 단계이다. 대양의 조수레벨이 최저치에 근접할 때, 대양과 어귀 사이의 수위 차가 최대가 되고 이에따라 최대 압력 헤드가 이루어진다. 터빈/발전기로 통하는 게이트가 그후 열리고, 물은 차례로 발전기를 활성화하고 전기를 발생시키는 터빈을 통하여 흐르고 터빈이 활성화된다.
따라서, 단일 효과 발생에서, 파워는 어귀에서 대양으로 흐르는 물에서 발생하며 반대방향으로는 발생되지 않는다. 단일 효과 발생은 단방향 터빈을 필요로 한다. 파워의 두 펄스는 매일 생성된다.
이중 효과 발생은 양방향이다. 대양의 수위가 높을 때 파워 펄스가 생성되고 어귀의 레벨은 낮으며 레벨이 역전될 때 또 다른 펄스가 생성된다. 따라서, 이중 효과 발생은 양방향이며, 대양부터 어귀로의 흐름을 통하여 파워를 생성하고 반대도 가능하다. 이중 효과 발생은 4펄스의 에너지를 생성한다.
단일 및 이중 효과 모드를 위해, 추가된 에너지는 대양과 어귀 사이에서 수위의 차이를 더 한층 늘리기 위해 펌프로 터빈을 작동시킴으로써 생성된다. 펌핑된 스토리지가 사용될 때, 이중 효과 발생은 단일 효과 발생(기대되는 바의 두 배)보다 단지 대략 10% 많은 에너지를 발생하는 것으로 나타난다. [Clark, Robert H., 에너지, 기술 및 환경의 조력, 환경 과학 윌리 백과 사전 시리즈pp. 2467-2673].
조력 발전의 기초적인 원리가 단순하고 조수내의 에너지가 오랜 시간동안의 세계적 에너지 필요를 충족하지만, 몇 개의 요인이 조력의 광범위한 발달을 막고 있다: (a)비용: 종래의 조력 스테이션은 건설비용이 많이 들고 비용에 따른 효율이 적다. (b) 제한된 수의 적절한 장소; 세계에는 조수 파워 스테이션을 비용효율적으로 만들 수 있는 특정한 장소가 거의 없다. (c) 환경에 따른 염려 및 (d) 조력의 펄스특성.
(a) 종래의 조수 발전소의 고비용에 기여하는 요소
조수둑의 건설비용은 전체 토목사업의 3분의 2로 매우 높다. 조수 둑은 잠함으로 불리는 사전 제작된 유닛로부터 조립된다. 잠함은 강화 콘크리트 또는 철강으로 만들어지는 방수 박스이다. 이것은 육상에서 제작되어, 사이트에 뜨게 되고, 둑의 길이를 형성하기 위해 나란히 배치된다. 전형적인 잠함은 넓이 50 m에 길이 80 m정도이다.
세 종류의 잠함이 사용된다: (i) 어귀와 대양 사이에서 물의 흐름을 제어하는 게이트가 형성된 방수로 잠함, (ii) 터빈/발전기 유닛을 수용하는 파워 잠함, (iii) 다른 둘 사이의 연결을 제공하는 블랭크 잠함.
하기하는 건설 방법은 시번 둑 프로젝트[The Severn Barrage Project, General Report by the Severn Tidal Power Group, Energy Paper 57, Department of Energy, UK, pp. vii-x]를 기초로 한다. 상기 프로젝트는 비용으로 웨일스의 시번 강의 어귀를 가로지르는 15.9 km의 둑을 82억8000만불의 비용으로 건설하였다. 8640 MW의 발전용량(단일 효과)은 영국의 총 전력 전기 소비의 7% 또는 연간 17, 000 TWh를 생산한다.
계획은 1981년에 완료되었다. 그러나, 고비용과 환경에 대한 염려로 인해, 시번 둑(Sevem Barrage)은 지어지지 않았다. 가장 진보되고 경제적인 건설 방법이 상기 설계에 반영되었다. 상기 방법은 종래기술로 남아 있다. 조수 에너지 시스템의 장점이 가장 명백하게 되는 것은 시번 강 둑 프로젝트의 배경에 대한 것이다.
제안된 시번 강 둑과 같은 둑의 건설은 세가지 주요한 단계로 진행된다.[The Severn Barrage Project, Ch. 2, pp.16-25].
제 1 단계는 잠함을 설정하는 바다 바닥을 따라 평평한 표면을 제공하는 것이다. 가동은 커터 흡입 준설기로 수행된다. 한번 적절한 레벨 표면이 둑의 전체 길이에 걸쳐 준비되면 부서진 바위층이 각 잠함위에 머무르는 레벨 표면을 제공하도록 정밀하게 놓여진다.
댐이 강을 가로질러 근거리에 걸쳐야 하는 종래의 수력 발전 설비와는 다르게, 조수 둑은 어귀의 입구을 가로질러 매우 더 큰 거리에 걸쳐야 한다. 따라서, 조수 둑에 대한 지면 준비는 상당한 거리를 가로질러 수행되어야 한다. 시번 강 둑 프로젝트의 경우 약 1800만 평방미터의 시베드(sea bed)가 평평한 표면을 만들기 위해 옮겨져야 한다. 잠함의 배치에 대비하여 바다 바닥을 평평하게 하는 것은 그러므로 주요하고 매우 비용이 많이드는 공학분야이다.
제 2 단계는 잠함의 배치이다. 평평한 표면이 준비되면, 잠함 배치가 시작된다. 이것은 시간 집중적이고 섬세한 절차이다. 잠함은 용상 근처 설비에서 사전 제작되고, 서너개의 예인선을 사용하여 위치에 부유된다. 적절히 위치설정되면, 잠함은 단계 1에서 파여지는 물질과 물과 함께 안정작용에 따라 배치된다. 만일 잠함이 부정확하게 놓이면 재부유되고 절차가 다시 수행되어야한다. 잠함은 크기 때문에( 통상 80 m x 50 m), 정확한 배치는 날씨가 좋아야만 수행될 수 있다. 또한, 큰 잠함을 제 위치로 차례로 능숙하게 움직이기 위해 조수 흐름이 최저치(통상 1 m/s 미만)에 있어야 한다. 잠함 배치는 그러므로 최저조에서 수행된다. (최저조는 주어진 위치에서 최저 조수 높이를 가지는 것이다. 통상 한달에 두 번 발생한다).
세 번 강 둑 프로젝트는 한달에 2대의 잠함 배치를 위해 계획된 바 있다. 느린 비율로 잠함이 놓여야 하므로 건설 시간이 매우 길어진다. 시번 강 둑을 위해, 어귀에 걸쳐야하는 370대의 잠함의 배치는 거의 84개월의 건설 시간이 소요된다. 긴 건설 시간은 금융비용을 추가로 요한다. 실제로, 시간 요인은 조수 둑의 재정에 지배적인 비용이 될 수 있다.
제 3 단계는 전기 시스템을 설치하고, 그리드로 이를 묶는 것이다.
종래의 조수 둑 또는 조력 스테이션으로서 위에 상술된 건설 방법에 따른 설비를 참조하게 된다.
이제 종래의 조수 둑을 위한 토목사업의 고비용의 요인이 되는 다음 주요한 요인을 확인할 수 있다:
- 조수 둑을 형성하는데 요구되는 대량의 물질- 대량의 물질이 요구되는 이유는 두 가지이다. 첫 번째로, 잠함은 바닷물이조수 및 다른 환경적 부하에서 유지되기 위해 방대해야 한다. 두 번째로, 종래의 조수 둑은 어귀의 입구을 가로질러 큰 거리에 걸쳐야 한다. 요구되는 대량의 강화 콘크리트는 종래의 조수장벽이 고비용이 되는 요인이 된다.
- 잠함의 배치를 위해 요구되는 주요 지면 준비- 잠함은 유지되는데 평평한 표면을 필요로 한다. 지면 준비는 시베드(sea bed)로부터 많은 물질의 제거 및 바다 바닥을 평평하게 하는 것을 필요로하는 복잡한 작업이다. 상기 사업은 어려운 대양상태 하에서 및 장거리에 걸쳐 둑으로 걸쳐지도록 수행된다.
- 긴 건설 시간- 큰 크기로 인해, 잠함은 최적의 조수와 날씨 조건 하에서만 설치될 수 있다. 종래의 조수 둑을 위한 건설 시간은 그러므로 매우 길다. 시간 요인은 금융 비용을 현저하게 증가시키고, 지배적인 비용이 될 수 있다.
상업적으로 경쟁력 있는 조력을 위해, 토목 사업의 비용은(총 비용의 3분의 2) 낮아져야 한다[Clark, p. 2663].
(b) 종래의 조수 발전소의 적당한 사이트의 수에 대한 제한요인
비록 이용할 수 있는 조수 에너지의 양이 방대하지만, 현재의 기술을 사용하여 추출될 수 있는 부분은 매우 적다. 상업적으로 경쟁력있는 비율로 전기를 발전하기 위해, 조수 발전소는 비교적으로 짧은 길이의 둑으로부터 많은 파워를 생성해야만 한다. 이러한 요구사항은 매우 특별한 특징과 함께 어귀에 설치될 수 있는 잠재적인 사이트의 수를 제한한다.
첫 번째로, 이용 가능한 에너지가 크기 위해 조수 범위는 매우 높아야한다. 두 번째로, 이용할 수 있는 에너지가 둑으로 둘러싸인 유역에 비례하기 때문에 큰 어귀가 필요하다. 셋째, 둑의 비용이 그 길이에 비례하기 때문에, 좁은 입구과 함께 어귀를 가로질러 건설할 때만 조수 둑이 경제적이다. 세계적으로, 충분히 높은 조수, 큰 지역과 좁은 입구를 가지는 어귀의 수는 매우 적다. 목록은 통상 세계적으로 30 미만의 잠재적인 사이트를 포함한다.
또한, 사이트는 높은 위도에 그리고 먼 지역에 있는 경향이 있다. 이러한 제한하에서, 종래의 조력은 세계적 에너지 생산의 주요한 기여를 결코 할 수 없다. 분명히 조수 에너지의 광대한 잠재성을 일깨울 새로운 접근이 필요하다.
(c) 종래의 조수 발전소의 부정적인 환경영향
종래의 조수 둑은 어귀의 입구를 가로질러 걸설되며 이에따라 어귀의 생태학에 있어서 본질적인 역할을 하는 조수의 간만을 붕괴시킨다. 어귀는 손상되기 쉽고 환경적으로 불가결하기 때문에, 조수 둑의 생태학적 충격에 대한 관심은 건설에 대한 장애물이었다. 상기 문제점의 한가지 해결책은 전체 해안을 둘러싸는 개펄을 형성하는 것이다. 조수 전기 회사는 파편 제방 저수지 벽으로 둘러싸인 해안 개펄과 같은 것을 제안한 바 있다
[www.tidalelectric.com] 그러나 이런 구조는 스스로의 생태학적 문제를 발생시킨다. 파편 제방 벽은 필수적으로 규모가 크고 한 번은 건설되면 영구적으로, 고려되어야만 한다.
규모가 크고 영구적인 연안 구조물의 건설은 새로운 생태학적 문제를 발생시킨다. 또한, 그런 구조가 경제적인 것은 명백하지 않다.
(d) 펄스를 가지는(간헐적인) 조력의 특성
- 조수 터빈은 둑을 가로지르는 수위의 큰 차이를 필요로 한다. 따라서, 차이가 충분할 때 파워가 짧은 기간 동안 생성된다. 그러므로 조력은 펄스성질을 띠고 이에 따라 열 또는 원자력 발전소와 같은 요구 자원으로 보충되어야만 한다.
조수 에너지 시스템과 모듈 장벽 건설
조력이 더욱 광범위하게 확산되기 위해, 상술한 장애가 극복되어야 한다:
(a) 조력 발전의 비용이 낮아져야 한다. 특히 토목사업 비용이 감소되어야 한다.
(b) 조수발전소는 건설될 수 있는 적절한 사이트의 수를 늘리도록 설계되어야 한다.
(c) 조수발전소는 환경 충격을 최소화하도록 설계되어야 한다.
(d) 조력의 펄스 특성에 대한 해결책을 제시하는 것이 바람직하다.
조수 에너지 시스템은 처음 세 가지 요건을 동시에 만족하는 조력 발전소이다. 이는 모듈의 장벽 건설, 토목사업 비용을 현저하게 줄이는 방법을 사용하여 건설된다. 조수 에너지 시스템은 광범위한 위치에 건설될 수 있다. 또한, 조력의 환경적 요인을 최소화한다.
조수 에너지 시스템: 토목 사업 비용의 감소
모듈의 장벽 건설을 이용하는 조수 에너지 시스템은 다음을 포함하는 몇가지 방법으로 토목 사업 비용을 감소시킨다:
- 모듈 장벽 건설을 이용하는 조수 에너지 시스템은 종래의 조수 둑에 필요한 부분에서 요구되는 물질양을 감소시킨다.
- 모듈의 장벽 건설을 이용하는 조수 에너지 시스템은 바다 바닥을 평평하게 할 필요가 없다. 따라서, 종래의 조수 둑을 위해 필요한 광범위한 땅 준비단계를 제거한다.
- 모듈 장벽 건설을 이용하여 건설되는 조수 에너지 시스템은 종래의 조수 장벽 건설에 필요한 건설 시간의 일부분만을 요구한다. 금융 비용은 이 때문에 비례하여 감소된다.
대량의 물질, 평평한 표면을 잠함에 제공할 필요와 긴 건설 시간은 종래의 조수 둑의 비용을 상승시키는 주요한 요인이다.
견적은 조수 에너지 시스템을 위한 토목사업의 비용이 동일한 종래의 장벽 건설 비용의 절반이 되도록 제안한다.
조수 에너지 시스템: 조력에 적절한 사이트의 수를 증가시킴.
- 건설 비용을 줄임으로써, 모듈 장벽 건설이 더 긴 구조를 형성하는 데 경제적으로 만든다. 증가된 길이는 가능한(도 1A 및 1B 참조)조수 에너지 시스템의 여러 가지 형태를 이룬다. 이는 전체적으로 연안 또는 연안으로 둘러싸여 부분적으로 건설될 수 있다. 어귀에 대한 요구사항은 완전히 면제된다. 이에따라 충분히 높은 조수와 함께 조수 에너지 시스템을 거의 어느 곳에서도 조립될 수 있게된다. 적당한 사이트의 수는 이 때문에 상당히 늘어난다.
조수 에너지 시스템: 조력 발전의 환경적 충격을 줄인다.
- 조수 에너지 시스템이 어귀 입구를 가로질러 건설될 필요성을 제거하기 때문에 수문학과 이에따라 어귀의 생태에 영향을 받지 않는다. 이 때문에 조수 에너지에 대한 주요한 환경적인 문제점이 제거된다.
- 조수 에너지 시스템은 Tidal Electric Ltd에서 개발된 파편 제방 벽 이상의 분명한 장점을 가진다. 파편 제방 벽은 한번 건설되면 영구적으로 고려되어야하는 거대한 구조를 가진다. 모듈 장벽 구조를 이용하는 조수 에너지 시스템은 이보다는 크기가 작은 구조이다. 또한, 모듈 장벽 구조에서 사용되는 기술은 발전소를 폐로하고 제거할 수 있도록 한다. 폐로 비용은 쉽게 계산될 수 있다. 따라서 조수 에너지 시스템은 그러므로 더 환경적이다.
조력 발전에 직면한 주요한 문제 중의 3개를 해결하는 것에 더하여, 조수 에너지 시스템은 또 다른 장점을 가진다:
조수 에너지 시스템: 다른 해양 에너지 자원으로부터의 발전
- 조수 에너지 시스템은 조수 흐름의 운동 에너지로부터 에너지를 추출하기 위해 구성될 수 있다(도 9 참조). 적용 가능하고 상기 형태는 조수 에너지 시스템의 발전용량을 더한다.
- 조수 에너지 시스템은 웨이브 머신을 위한 플랫폼의 역할을 할 수 있다. 이것은 웨이브 젠엘티디(Wavegen Ltd.'s)의 림핏과 같은 진동 워터 칼럼(OWC) 발전기를 포함한다(도 8 참조)[www.wavegen.co. uk/what_we_offer_limpet.htm]. 조수 에너지 시스템은 자연의 플랫폼을 OWC 장치에 제공한다. 또한, 웨이브 에너지 머신이 에너지를 흡수하기 때문에, 이것은 동시에 총 에너지 출력을 추가하는 동안 파도의 파괴적인 에너지로부터 조수 에너지 시스템을 보호한다.
- 풍력 터빈은 또한 총 에너지 생산에 더하여 조수 에너지 시스템에 쉽게 통합될 수 있다.
조수 에너지 시스템: 조력의 펄스 특성을 해결
조수 에너지 시스템의 펄스 특성은 시스템 자체의 결점중의 하나가 된다. 조수 에너지 시스템은 상기 문제의 심각성을 감소시킨다.
종래의 둑 건설과는 다르게, 모듈 장벽 건설은 경제적인 이중 효과 발전을 채용한다. 이중 효과 발전은 에너지 수요 시간에 따른 에너지 생산의 시간의 결합에 유연성을 준다. 따라서:
- 이중 효과 발전과 결할될 때 모듈 장벽 건설은 조력으로부터 기인하는 펄스 발전 문제점을 감소시킨다.
모듈 장벽 건설이 펄스화된 발전의 부정적인 영향을 제거하는 발전 모드를 용이하게 할지라도 문제점을 모두 제거하기 위해 수소 기술이 조수 에너지 시스템에 쉽게 통합될 수 있다. 조수 에너지 시스템에 의한 발전의 일부는 물을 전기분해 하여 수소를 추출하도록 전용된다. 수소는 저장되고, 그 후 요구된 전력을 생산하도록 연료 전지에서 사용된다. 전기 분해와 연료전지의 가격의 기대된 하강과 함께 모듈 장벽 건설의 비용효율, 최소 비용으로 최대 출력을 위해 작동하는 조수 에너지 시스템의 유연성은 수요 전력에서 비용효과적인 생산을 가능하게 한다. 따라서
- 조수 에너지 시스템은 그러므로 비용효율적, 수요, 의지할 수 있는, 무제한의 수요 전기에너지를 생산할 수 있고 온실 효과 가스도 배출하지 않는다.
또한, 조수 에너지 시스템으로 생상된 과도한 에너지는 마지막에 생산되는 것과 같은 수소 제조에 전용될 수 있다.
- 전기분해 및 연료전기를 포함하기 위해 확장된 조수 에너지 시스템은 경제적으로 예상된 수소 생산을 위해 작동될 수 있다.
도 1은 본질적인 구조를 가지는 두 가지 형태의 조수 에너지 시스템을 도시한다.
도 2는 조수 봉쇄 벽의 기본적인 유닛ㅎ인 조수 봉쇄 벽 섹션을 도시한다.
도 3 및 3A는 조수 에너지 시스템에서 제위치로 완전히 구성되는 프레임워크의 기본 유닛인 지지칼럼을 도시한다.
도 3C는 트라이포드 지지 칼럼을 도시한다.
도 4는 지지 칼럼 가이드 샤프트를 통하여 바다 바닥으로 내려가는 파일를 도시한다.
도 5 및 5A 두 패널의 두 단면도이다.
도 6은 패널과 지지 칼럼 사이에서 하강하는 잠금 포스트를 도시한다.
도 6A는 그라우트가 힘을 받을 때 물누출에 대하여 씰링을 제공하는 그라우트 채널 및 그라우트 덕트와 함께 잠금 포스트를 도시한다.
도 7은 잠함 배치를 도시한다.
도 7A는 잠함 플랫폼, 파워 잠함이 놓이는 구조를 도시한다.
도 7B는 잠함 플랫폼 패널 위에 배치된 후의 터빈/발전기를 도시한다.
도 8은 에너지를 생성하고, 구조를 보호하기 위해 조수 봉쇄 벽에 설치될 수 있는 것과 같은 진동 워터 칼럼 웨이브 머신의 예시를 도시한다.
도 9는 터빈/발전기로 조수 흐름을 통과시켜 조수 흐름으로부터 에너지를 발생시키는 조수 봉쇄 벽을 도시한다.
도 10은 조수 봉쇄 벽의 지지 칼럼 위에 장착된 풍력 터빈/발전기를 도시한다.
도 11은 수소의 생산 및 발전을 위해 연료전지를 재사용하는 흐름도이다.
* 부호설명
10: 지지칼럼 11: 트라이포드 지지칼럼
12: 잠금 포스트 13: 트라이포드 레그
14: 잠금 포스트 삽입 채널 15: 그라우트 채널
16: 패널지지 플랜지 17: 그라우트 덕트
18: 브레이스 20: 파일
22: 파일 가이드 슬리브 24: 파일 햄머
30: 패널 31: 베이스 패널
32: 씰링제방 34: 잠함 플랫폼 패널
35: 잠함 플랫폼 36: 조수 봉쇄 벽 섹션
37: 잠함 섹션 40: 웨이브 머신
42: 공기 챔버 44; 웨이브 머신 터빈
46: 웨이브 머신 발전기 48: 공기 덕트
50: 조수 봉쇄 벽 52: 인공 조수 개펄
60: 터빈/발전기 잠함 70: 조수 에너지 시스템
80: 풍력 터빈/발전기 90: 전기 분해기
92: 수소 저장 시스템 94: 연료전지
조수 에너지 시스템의 구성요소
도 1은 조수 에너지 시스템(70)의 두 기본 형태를 도시한다. 조소 봉쇄 벽(50)은 인공 조수 개펄(72)의물을 둘러싼다. 터빈/발전기 잠함(60)은 조수 봉쇄 벽(50)에 통합된다. 조수 봉쇄 벽은 조수 봉쇄 벽 섹션(36)으로 조립된다.(도 2)
각 조수 봉쇄 벽 섹션(fig.2)은 네 개의 기본 구성요소로 구성된다:
(i) 프레임워크를 형성하고, 조수 봉쇄 벽 섹션을 결합하는 지지 칼럼(10)
(ii) 시 베드에 지지 칼럼을 고정하는 파일(20)
(iii) 둘러싼 대양으로부터 인공 조수 개펄을 분리하는 패널(30) 및
(iv) 지지칼럼에 패널을 고정하는 잠금 포스트(12)
지지 칼럼(10)은 조수 봉쇄 벽의 프레임워크를 형성한다(도 1A 및 1B). 도 3 및 3B는 각 특징이 특정의 기능을 가지는 지지 칼럼의 기본 특징을 도시한다. 파일 가이드 슬리브는 각 지지칼럼의 길이를 따라 제작된다. 칼럼을 바다 바닥에 고정시키는 파일(20)은 파일 가이드 슬리브를 통하여 슬라이드된다.
도 4는 바다 바닥으로 내려가도록 파일 가이드 슬리브(22)를 통과하는 파일(20)를 도시한다. 지지 칼럼의 제 2 특징은 칼럼(10)의 길이를 따라 진행하는 잠금 포스트 삽입 채널(14)이다. 잠금 포스트(12)는 패널과 지지 칼럼을 결합하기 위해 잠금 포스트 삽입 채널(14)에 삽입된다. 제 3 특징은 각 조수 봉쇄 벽 섹션의 기초 패널이 유지되는 패널 지지 플랜지(16)이다(도 2, 3A 및 3C). 마지막으로, 각 지지 칼럼에는 잠금 포스트가 삽입되는 동안 패널이 고정되는 지지 브레이스(18)가 형성 된다.
상기 특징의 변형도 가능하다. 파일 가이드 채널을 대체물(도시되지 않음)은 파일 가이드 슬리브가 지지칼럼 주위에 위치하는(따라서 "스커트"를 형성하는) 이른바 "스커트 파일"이다. 또 다른 대체물(도 3C)은 트라이포드 레그(13)가 지지칼럼으로 묶이는 트라이포드 지지 칼럼(11)이다. 상기 트라이 포드 지지 칼럼(11)은 모든 기본 특징을 지지 칼럼(10)과 공유한다. 파일 가이드 슬리브(22), 잠금 포스트 삽입 채널(14), 브레이스(18) 및 패널 지지 플랜지(16)는 함께 구성된다(도 3A). 상기 모든 특징이 도3C에 나타나지는 않는다.
도 5 및 5A는 패널(30)을 도시한다. 이것은 인공 조수 개펄을 주위의 대양에서 분리하고 있는 벽을 형성한다. 패널은 강화 콘크리트로부터 미리 성형될 수 있다.
이들이 쉽고 최소 조절로 다른 한편의 상부에 설정될 수 있도록 연동된다. 개펄 또는 대양의 더 높은 수위로 인해 정역학적 압력으로 작동할 때 압축되도록 패널이 약간 반원형으로 성형될 수 있다(도 5A) 각 패널은 양 수직의 변부를 따라 잠금 포스트 삽입물 채널(14)과 함께 캐스팅된다. 잠금 포스트(12)는 패널과 지지 칼럼을 서로 고정하기 위해 결합하기 위해 포스트 삽입 채널(14)에 삽입된다.
도 6A는 잠금 포스트(12)를 도시한다. 도 3B는 잠금 포스트의 작용을 도시한다.
패널(30)이 지지 칼럼에 인접하여 설정될 때, 지지 칼럼의 잠금 삽입 채널은 단일 조인트 채널을 형성한다. 도 3B는 한번 잠금 포스트가 상기 채널로 삽입되면, 패널이 어떤 측면 움직임을 차단하는 것을 도시한다.
패널은 제 위치에서 잠겨진다. 도 6은 고정을 위해 패널(30)과 지지 칼럼(10) 사이에서 삽입되는 잠금 포스트(12)를 도시한다. 각 잠금 포스트는 그 길이의 수직 아래로 진행하는 그라우트 채널(15)과 함께 제작될 수 있다(도 6 A). 그라우트 채널은 그라우트 도관(17)에 연결된다. 잠금 포스트가 패널과 지지 칼럼 사이에서 삽입되면, 그라우트는 패널과 지지 칼럼사이의 간격을 통하여 대양과 개펄 사이에서 물이 흐르는 것을 막기 위해 씰링을 제공하도록 그라우트 채널아래로 압력을 가하고 그라우트 도관을 통과하도록 한다.
모듈 장벽 건설.
조수 에너지 시스템은 모듈 건설을 이용한다. 모듈 장벽 건설은 한번에 한 섹션씩 조수 봉쇄 벽을 구축한다(도 2 및 3). 각 네게의 주 구성요소인 조수 봉쇄 벽 섹션(36)(지지 칼럼(10), 파일(20), 패널(30), 그리고 패널을 지지 칼럼에 고정하는 잠금 포스트- 도 2 참조)은 육상에서 사전 제작, 부유 또는 사이트 외부로 운반된다.
사이트에서, 조수 장벽 벽 섹션(도 2)은 한번에 한섹션씩 조립된다. 먼저, 지지칼럼이 세워진다. 부양 제어를 이용하여, 지지 칼럼은 바다 바닥의 의도하는 위치에 직립하도록 설정된다. 다음으로, 지지 칼럼은 바다 바닥에 고정된다. 상기 과정은 도 4에 설명된다. 파일(20)은 파일 가이드 슬리브(22)를 통하여 바다 바닥으로 내려간다. 하중이 요구되는 곳에서, 몇 개의 파일은 지지 칼럼으로 제작된 추가적인 파일 가이드 슬리브를 통하여 바다 바닥으로 내려갈 수 있다. 파일은 통상 바지선(barge)으로 작동되는 파일 햄머(24)에 의해 시 베드로 내려간다. 유사한 방법이 스커트 파일과 트라이포드 지지 칼럼을 위해 사용된다(도 3C).
파일이 내려가는 깊이는 시베드 및 예상된 하중에 좌우된다. 파일은 120미터 이상의 깊이까지 내려간다. 파일이 원하는 깊이까지 내려가면, 그라우트는 파일 가이드 슬리브와 파일사이의 공간에 있게된다. 지지 칼럼과 파일은 이제 단일 유닛으로 함께 안전하게 그라우트를 주입하게 된다. 이에따라 지지칼럼은 정해진 시간을 넘는 수직 동작을 차단한다. 이제 지지 칼럼은 바다 바닥에 확실하게 부착된다.
지지 칼럼(10) 한 쌍이 시베드에 고정되면, 패널(30) 삽입이 시작된다. 도 2는 최종 결과를 도시한다. 각 조수 장벽 벽 섹션은 연동패널(도 5)로부터 조립된다. 패널(30)은 사이트 외부로 부유하여 설치된다. 첫번째로, 기초 패널(31)은 두 지지 칼럼 사이에 삽입된다. 제어 부양을 이용하여 지지 플랜지(16) 위로 하강한다. 플랜지는 기초 패널이 레벨을 보장한다. 브레이스(18)의 시스템은 설치되는 동안 패널의 제어를 돕는다(도 3A). 각 패널은 제위치로 하강하도록 브레이스에 고정된다.
패널이 두 지지 칼럼 사이에 배치되면 제위치에서 잠긴다. 도 6은 상기 절차를 설명한다. 잠금 포스트(12)는 패널과 지지 칼럼의 잠금 포스트 삽입 채널(14)에 인접하여 이를 통해 삽입된다. 잠금 포스트가 각 단부에서 삽입되면, 패널은 측면 모션으로부터 고정된다. 조수 봉쇄 벽 섹션이 완료될 때까지 나머지 패널은 다른 한편의 상부에 유사하게 위치한다. 도 2는 완료된 조수 봉쇄 벽 섹션을 도시한 다. 인접 섹션의 건설은 이제 조수 봉쇄 벽을 확장하면서 진행할 수 있다. 바다 바닥이 불규칙하기 때문에 틈이 기초 패널과 바다 바닥 사이에 생긴다. 상기 틈은 밀봉되어야 한다. 도 2 및 6은 이것이 달성되는 방법을 설명한다. 최소 높이이고 적절한 부서진 바위와 자갈로 구성된 씰링 제방(32)이 틈을 닫기 위해 만들어진다. 씰링 제방은 그후 안정화되고, 콘크리트로 더 한층 밀봉된다. (크레비 콘크리트는 이른바 트레미 라는 튜브를 통해 수중에서 부어질 수 있는 수중 콘크리트이다).
마지막으로, 터빈/발전기 잠함(60)이 조수 봉쇄 벽에 배치된다. 터빈/발전기 잠함의 배치는 도 7에서 설명된다. 절차는 조수 봉쇄 벽 섹션의 건설에서 사용되는 것과 본질적으로 같다. 첫번째로, 세 쌍의 지지 칼럼(10)이 세워진다(도 7A).
잠함 플랫폼 패널(34)은 한 쌍의 지지 칼럼 사이에 놓인다. 씰링 제방(도시되지 않음)은 각 패널 주위에 구축된다. 상기 제방은 안정되고, 트레미 콘크리트로 밀봉된다. 세 잠함 플랫폼 패널(34)은 터빈/발전기 잠함을 유지하는 잠함 플랫폼(35)을 형성한다. 잠함은 사이트 외부로 부유하고 잠함 플랫폼 패널(34) 위로 하강한다. 각 터빈/발전기 잠함은 각 측면을 따라 세 잠금 포스트 삽입 채널(14)로 캐스팅된다. 잠함 플랫폼(35) 위에 배치 되면, 잠금 포스트(12)는 잠함과 칼럼사이에 삽입된다.(도 7B)
주의: 방수로 잠함은 존재하지 않는다. 이것은 이중 효과 파워 발생의 사용으로 제거된다. 어귀와 대양 사이의 흐름은 완전히 터빈/발전기 잠함을 통과한다. 만일 단일 효과 발전이 이용되면, 방수로 잠함이 필요하다. 이들의 필수특징과 배치방법은 터빈/발전기 잠함을 위한 것과 동일하다.
한 번 내부에서, 잠금 포스트가 터빈/발전기 잠함과 지지 칼럼을 서로 결합하면, 지지칼럼(10), 잠함 플랫폼(35), 터빈/발전기 잠함(60)은 함께 잠함 섹션(37)을 형성한다..
이제 전기 시스템이 설치되고 조수 에너지 시스템이 그리드로 묶인다. 전기 시스템의 설치를 위한 절차는 종래의 조수 둑을 위해 사용되는 것과 같다.
바람직한 실시예에서 조수 에너지 시스템은 종래의 조수 둑과 똑같이 작동한다(도 1). 조수 봉쇄 벽(50)은 인공 조수 개펄(52)을 둘러싼다. 터빈/발전기 잠함(60)은 조수 봉쇄 벽(50)내에 건설된다. 조수가 상승함에 따라, 대양의 물의 수위는 개펄보다 높게 된다. 차이가 충분할 때, 방수로 게이트가 열리고, 물이 대앙으로부터 발전기를 구동하는 터빈을 통하여 흐르고 발전하게 된다. 상기 과정은 조수가 나갈 때 뒤바뀔 수 있다.
모듈 장벽 건설이 종래의 둑 건설보다 조수 에너지 시스템에 주는 비용적인 이점 중의 대부분은 상술한 바와 같다.
조수 에너지 시스템의 비용적 장점 분석
- 모듈 장벽 건설을 이용하여 건설되는 조수 에너지 시스템은 동일한 발전 용량의 종래의 조력 스테이션보다 적은 강화 콘크리트만을 필요로 한다. 결과적으로 비용이 실질적으로 감소한다.
모듈 장벽 건설은 블랭크 및 방수로 잠함을 조수 봉쇄 벽 섹션(36)으로 대체함으로써 강화 콘크리트의 양을 줄인다(도 1 및 2). 터빈/발전기 잠함에 더하여, 종래의 조수 둑은 방대한 블랭크 잠함(80 m x 50 m)을 필요로 한다. 모듈 장벽 건 설은 상기의 방대한 잠함을 두께 1미터의 강화 콘크리트 패널로 대체한다. 잠함은 크기와 질량에 따른 정역학적 압력, 조수 흐름 및 다른 환경적인 부담에 대해 안정적이다. 모듈 장벽 건설은 크기와 질량을 지지 칼럼(10)으로부터 비롯된 강도로 교체한다. (도 1, 2, 4, 6 및 7). 결과적으로 조수 발전소를 짓는데 요구되는 강화 콘크리트의 양을 대단히 줄이게 된다. 토목사업 비용도 비례하여 감소된다. 이중 효과 파워 발생을 사용함으로써, 방수로 잠함은 불필요하게 된다.
종래의 둑 건설이 사용될 때, 방대한 방수로 잠함이 동일한 방대한 블랭크 잠함으로 교체되기 때문에 비용은 그다지 감소되지 않는다. 또한, 이중 효과를 위한 장비는 단일 효과를 위한 장비보다 비싸며, 방수로 잠함내의 물 제어 장비의 제거에서 비롯되는 비용절약효과가 없어진다. 총체적인 결과는 비용의 점진적인 증대를 위한 파워(p.2 참조) 점진적인 이득이다. 반면, 제거된 방수로 잠함이 블랭크 잠함으로 교체되지 않기 때문에, 모듈 장벽 건설은 이중 효과 파워 발생을 사용함으로써 큰 비용절약을 달성한다. 비교적 방대한(50 m x 80 m) 방수로 잠함은 1 m 두께의 패널로 이루어진 조수 벽 섹션으로 교체된다. 결과적으로 비용이 실질적으로 감소된다. 물질 사용의 그 이상의 감소는 조수 에너지 시스템으로 달성된다. 비용을 포함하기 위해, 종래의 조수 둑은 둑 뒤에 둘러싼 유역의 크기에 관계없이 어귀의 가장 좁은 부분에 걸쳐 건설된다. 그 결과, 둑을 통하여 흘러야 하는 물의 량은 시스템의 발전 용량과 맞지 않게된다. 방수로 잠함은 그러므로 어귀의 내외로 물이 흐르는 것을 제어하는 것이 요구된다. 모듈 장벽 건설은 인공 조수 개펄의 크기를 발전 용량에 맞추도록 조절한다. 결과적으로 방수로 잠함이 조수 에너지 시스 템으로부터 본질적으로 제거된다는 것이다.
이중 효과 모드의 사용은 추가적인 이점을 가진다. 에너지의 4 펄스가 단일 효과로 생성된 두 개 대신 발생되기 때문이다.
- 이중 효과 발전은 단일 효과 발전보다 수요에 더 반응적이다.
비록 이것이 조력의 펄스 특성 문제를 제거하지는 않지만, 더해지는 유연성은 조수 에너지를 파워 그리드에 통합하는 것을 돕는다.
- 모듈 장벽 건설은 종래의 조수 둑을 위해 필요한 광범위한 지면 준비 요건을 제거함으로써 비용을 줄인다.
지면 준비 요건은 종래의 조수 둑을 형성하는데 가장 중요한 부분이다. 종래의 조수 둑에서, 잠함은 평평한 표면을 필요로 한다. 바다 바닥은 그러므로 평평하게 하게 되어야만 하고, 부서진 바위 층으로 주의깊게 덮어야만 한다. 모듈 장벽 건설은 상기 공학적인 문제점의 대부분을 제거한다. 매우 단순한 절차로 조수 에너지 시스템을 씰링한다. 기초 패널(31)은 지지 칼럼(10)의 플랜지 위에 설정된다(도 2). 기초 패널과 불규칙면 사이의 틈과 바다 바닥내의 노출부는 씰링 제방(32)으로 채워지며 어떤 지면 준비 요건도 필요하지 않다. 종래의 조수 둑의 건설에서 필요한 지면 준비 요건의 제거는 비용의 그 이상의 실질적인 감소를 초래한다.
- 모듈 장벽 건설은 건설 시간을 종래의 조력 스테이션을 위해 필요한 것 보다 상당히 줄인다. 금융상의 지배적인 요소가 아니라면 시간 요인이 중요하기 때문에 실질적인 비용 감소가 달성된다.
두 주요한 요인이 종래의 조수 둑에서 건설 시간을 연장한다.
첫 번째는 지면 준비다. 모듈 장벽 건설은 이 단계를 낮은 둑을 형성하는 매우 더 짧은 절차로 교체한다. 두번째는 잠함의 배치를 위해 필요한 시간이다. 종래의 조수 둑을 위한 잠함 배치는 특별한 조수와 날씨 조건을 필요로 한다. 통상, 잠함은 한달에 두번만 설치될 수 있다. 모듈 장벽 건설은 방수로와 블랭크 잠함을 지지칼럼사이에 고정되는 패널로 교체한다(도 2). 패널의 배치는 빠른 속도로 진행되고, 조수 상태와는 관계없다. 조수 에너지 시스템은 동일한 발전용량을 가지는 종래의 조력 스테이션의 구성을 위해 필요한 구축시간의 1/3만을 요구한다. 시간요소가 금융적으로 주요한 요소일 수 있기 때문에 구성시간의 감소는 최종 조력발전비용의 실질적인 절감을 가져온다.
비용을 줄이는 것에 더하여, 조수 에너지 시스템은 조력의 발달에 있어서 두가지 주요한 장해를 해결한다.
조수 에너지 시스템은 조력발전에 적합한 사이트의 수를 늘린다
건설 비용이 높기 때문에 종래의 조수 둑이 구축되는 거리가 최저로 유지되어야 한다. 종래의 조수 둑은 좁은 입구를 가진 큰 어귀와 큰 조수 범위를 필요로 한다. 이와같은 어귀의 수는 세계적으로 제한된다. 모듈 장벽 건설이 건설 비용을 충분히 줄이기 때문에, 더 긴 구조가 건설될 수 있으면서도 경제성이 유지될 수 있다. 증가된 유연성으로 인해 조수 에너지 시스템을 여러 가지 방법으로 구성하는 것을 가능하게 한다. 두 가지 형태가 도 1에 도시된다. 상기 형태들은 대규모의 어귀가 필요한 요건을 제거하여 경제적이다. 결과적으로 조수 에너지 시스템은 충분히 높은 조수, 많은 수의 위치에서 충족되는 상태로 거의 어느 곳이라도 지어질 수 있다. 이와 같은 위치요건에 부합하는 위치는 매우 많다. 조수 에너지의 적당한 사이트의 수에 대한 엄격한 제한은 이로인해 제거된다.
조수 에너지 시스템은 조력에 따른 환경 충격을 줄인다
조수 에너지 시스템이 어귀 입구 차단을 필요로 하지 않기 때문에 조력에 대한 주요한 환경 적인 장애가 제거된다. 모듈 장벽 건설은 폐로를 가능하게 하며, 패널과 잠함이 쉽게 제거될 수 있다. 지지 칼럼을 제거하는 방법은 연안의 오일과 가스 산업에 의해 개발되었다. 조수 전기의 파편 저수 벽과는 다르게, 조수 에너지 시스템 본문은 영구한 구조가 아니다.
요약하면, 모듈 장벽 건설을 이용하는 조수 에너지 시스템은 조력의 발달을 막는 주요한 세가지 장애를 가진다.
(a) 조력발전 비용의 감소로 비용효율적일 것. (b) 적절한 조력 스테이션의 수가 많을 것, (c) 어귀차단을 피하고 이에따라 조력발전에 따른 환경적 충격을 제거할 것.
도 8- 선택적인 실시예
조수 에너지 시스템의 상기 선택적인 실시예에서, 조수 에너지 기계는 파도의 파괴적인 힘으로부터 조수 에너지 시스템을 보호하고 전력발전을 위해 조수 에너지 시스템에 추가된다. 파도가 상승 및 하강함에 따라 파도는 실질적인 하중을 가할 수 있다. 조수 에너지 시스템은 웨이브 머신으로 파도의 파괴적인 행동으로부터 보호될 수 있다. 도 8은 상기 와 같은 기계로 Wavegen Ltd에 의해 제작된 진동 워터 칼럼 머신(OCW)을 도시한다.[www.wavegen.co.uklwhat_we_offer_limpet.htm] OWC 웨이브 머신은 들어오는 파도로부터의 에너지를 흡수하고, 이를 전력으로 변환한다. OWC는 터빈(44)(48)/발전기(46)에 공기 덕트를 통해 연결되고 둘러싸인 챔버(42)로 구성된다. 들어오는 파도는 공기 챔버실(42)에서 수위가 계속 상승 및 하강한다.
상기 챔버가 둘러싸여 있고 챔버의 입구가 흘수선 아래에 있기 때문에, 워터 칼럼의 상승 및 하강 모션이 덕트(48)를 통하여 공기가 챔버로 들어가게 한다. 공기는 발전기(46)를 차례로 구동하는 터빈(44)으로 들어가 이에따라 전력을 생산한다. 도 8에 도시된 바에 따라, OWC의 형태는 조수 봉쇄 벽 위로 장착되기 쉽게 하고 이에따라 매우 경제적이다. 웨이브 에너지 머신을 통합하는 것은 파도의 붕괴력으로부터 조수 에너지 시스템을 보호하고 전체 발전 용량을 상승시킨한다.
도 9-선택적인 실시예
상기 선택적인 실시예에서, 조수 봉쇄의 형태가 바뀌어 조수 에너지 시스템이 조수 흐름의 운동 에너지로부터 에너지를 추출하도록 한다.
에너지는 터빈/발전기(60)(도 9)에 포함되는 터빈(도시되지 않음)으로 조수 흐름을 통과시키도록 조수 흐름에 직면하는 조수 봉쇄 벽(50)의 섹션을 형성함으로써 생성될 수 있다. 이것은 그러므로 신속한 조수 흐름을 가진 사이트에서 매우 경제적일 수 있는 조수 봉쇄 벽의 길이에 점진적인 추가를 필요로 한다. 드로잉은 동시에 조수 흐름의 운동 에너지로부터 그리고 조수의 위치 에너지로부터의 상기 시스템의 전체적인 새로운 특징을 나타낸다. 현재까지, 대상을 드로잉하는 기술은 다른 한편을 드로잉하는 것을 배제한다. 계산은 최적의 조건 하에서 조수 흐름이 시 스템의 총 파워 출력이 명확하게 증대되는 것을 나타낸다.
도 10--선택적인 실시예
상기 선택적인 실시예에서, 풍력 터빈/발전기(80)는 조수 에너지 시스템의 지지 칼럼(10) 위에 탑재된다. 타워는 연안 풍력 터빈의 총 비용의 주요한 부분이 된다. 상기 타워는 보통 두 종류중 하나이다. 하나는 바다 바닥으로 내려가는 단일 크기 파일인 모노파일이다. 조수 에너지 시스템의 지지 칼럼은 모노 파일 풍력 터빈 타워로 쉽게 확장될 수 있다. 다른 하나는 트라이포드이다. 도 3에 도시된 지지 트라이포드(11)와 동일한 구조이다. 조수 에너지 시스템에 풍력을 추가하는 것은 매우 경제적이다. 조수 에너지 시스템의 지지 칼럼은 풍력 터빈에 대한 지지수단을 제공한다. 또한, 풍력 터빈/발전기(도시되지 않음)는 조수 에너지 시스템의 기존 전기 시스템과 묶일 수 있다. 풍력은 저비용으로 발전용량을 증가시킨다.
도 11- 선택적인 실시예
상기 실시예에서, 대규모 전기분해기(90), 수소 저장 장치(92) 및 연료 전지(94)가 조수 에너지 시스템(70)에 추가된다(도 12). 조수 에너지 시스템(70)으로 발전한 전기는 물로부터 수소를 추출하기 위해 대규모 전기분해기(90)에서 사용된다. 수소는 그 후 저장 시스템(92)에 파이프로 보내어진다. 거기로부터, 수소는 요구에 따라 발전을 위해 고용량 연료 전지(94)로 보내어진다. 전기분해기가 본질적으로 역으로 진행되는 연료 전지이기 때문에, 단일 전기 분해기/연료전지 시스템이 수소의 추출 및 발전에 사용하도록 할 수 있다. 상당한 절약이 일어날 것이다.
조력의 펄스 특성은 항상 조수 에너지의 장애중 하나로 고려된다. 파워에 대한 수요가 지속적인 동안 조력 스테이션은 펄스특성을 가지고 파워를 생성한다. 또한, 최고점 수요 시간은 일반적으로 최고점 조력 발전 시간과 일치하지 않는다. 따라서, 건설된 극소수의 조력 발전소만이 다른 자원으로부터 파워를 보충하여 사용된다. 조력이 전기의 주요한 자원으로 독립적으로 작동하기 위해, 요구한 만큼의 전기를 생산해낼 수 있어야 한다. 한가지 제안된 해결책(트윈 조수 유역)에서, 추가적인 조수 유역이 에너지를 생성해내는 저장소로 기능하도록 구축된다. 당연히 트윈 유역을 생성하는 것이 또한 고려된다. 현재까지의 어떠한 것도 경제적이지는 않다[Clark, p.2653]. 압축 공기가 에너지 저장을 위해 고려된 바 있다.[Clark, p. 2654].
본 발명의 구조는 파워를 요구한대로 생산하는 수단으로서 수소 기술을 사용할 것을 제안한다. 최대 에너지를 생산하기 위해 조작될 때, 조수 에너지 시스템은 큰 펄스의 저비용 에너지를 생산한다. 물을 방출함으로써 인공 조수 개펄과 주위의 대양 사이의 수위의 차이가 최대일 때, 최대 에너지가 추출된다. 이와 같이 발생하는 전기의 비용은 매우 낮다.
도 11-선택적인 실시예
상기 실시예서, 대규모 전기분해기(90)와 수소 저장 장치(92)가 조수 에너지(70)에 추가된다(도 12). 상기 실시예의 제종 생산물은 수소다.
이것은 부분적으로 조수 에너지 시스템의 비용 효율에 의한 것이고 부분적으로 가동 모드에 의한 것이다. 짧은 기간의 펄스에서 생산되기 때문에, 최종 사용자 가 연장된 기간 동안 에너지를 필요로 할때는 상기 가동 모드는 직접적인 소비에 유용하지 않다. 그러나, 물로부터의 수소를 전기 분해로 추출하기 위해, 저비용 전기도 엄밀하게 비용을 필요로 한다. 생산된 수소의 양은 주로 총 이용 가능한 전기 에너지에 의존할 것이다. 전국 공학 협회 보고서는 "전기 분해에 의해 생산된 수소의 비용은 전기의 비용에 의해 지배된다"는 것을 예측하고 있다.[장래의 수소 생산 및 사용을 위한 선택 및 전략 위원회, 내셔널 공학 아카데미, 수소의 경제: 기회, 비용, 장애 및 연구개발 필요, 내셔널 아카데미 출판. 워싱턴 디시, www.nap.edu. p. 10-9, 상기 문헌은 내셔널 아카데미 웹 사이트에서 전자적으로 출판되고, 2004년에 수시로 공개되었다) 상기 예측은 전기분해기와 연료전지의 가격이 하락할 것을 기초로 한다.
- 수소, 연료 전지 및 전기분해기 기술과 연결되어 조수 에너지 시스템은 요구한 전력을 생성하고 조수 발전의 펄스화 특성 문제를 해결한다.

Claims (6)

  1. 대양 조수내에 포함된 퍼텐셜 에너지로부터 에너지를 추출하는 엔클로저에 있어서,
    (a) 상기 엔클로저를 결정하는 둘레를 따라 대양내의 일정 간격으로 설치되는 지지 칼럼층
    (b) 대양 바닥에 상기 지지칼럼을 고정하는 수단
    (c) 미리 결정된 패널, 상기 패널들은 상기 지지칼럼의 인접 쌍사이에 설치되고 타측위에 일측이 높이방향으로 위치되며,
    (d) 지지칼럼의 인접쌍 사이에 상기 패널을 고정하는 수단
    (e) 상기 패널이 삽입되는 사이의 지지칼럼과 패널 사이의 공간을 씰링하는 수단
    (f) 미리 결정된 수의 잠함
    (g) 상기 둘레에 수직한 두 열의 지지칼럼(하기에 잠함 지지칼럼)을 형성하도록 상기 층내의 미리 결정된 인접 지지칼럼의 측면중하나에 위치한 지지칼럼쌍, 상기 두 열사이의 거리는 상기 잠함이 이들사이에 끼워지는 거리이며,
    (h) 상기 잠함이 패널위에 유지되어 상기 지지패널이 상기 두 열사이에 플랫폼을 형성하도록 상기 두 열의 직접 마주보는 지지칼럼 쌍사이에 삽입된 지지 패널
    (i) 상기 각 잠함 내에 둘러싸이는 미리 결정된 수의 터빈
    (j) 인간 작동자의 의지로 물이 상기 터빈을 통과하는 하는 수단
    (k) 하나이상의 터빈에 연결되는 전기 발전기를 포함하여 구성되고,
    상기 요소들이 상기 엔클로저를 틈없이 채우고 이에따라 인간 작동자가 물이 상기 터빈을 통과하도록 함으로써 지체없이 상기 엔클로저의 내부로부터 대양을 분리하고, 상기 발전기가 전력을 발전시키는 것을 특징으로 하는 엔클로저.
  2. 제 1항에 있어서, 대양 파도로부터 에너지를 추출하기 위한 수단을 더 포함하고 상기 장치가 상기 엔클로저내에 통합되고 이에따라 전기를 발전하는 동안 파도의 붕괴력으로부터 상기 엔클로저를 보호하는 것을 특징으로 하는 엔클로저.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 잠함의 일부 측면중 하나의 상기 엔클로저의 미리 설정된 길이 섹션이 상기 섹션의 교차점에서 상기 잠함과 함께 V자형상으로 셩성되고 이에따라 조수흐름이 상기 잠함내의 터빈으로 흐르게되고 상기 터빈에 연결된 발전기가 작동하고 이에따라 조수흐름의 운동에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것을 특징으로 하는 엔클로저.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 엔클로저에 장착된 풍력 터빈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔클로저.
  5. 제 1항에 있어서,
    (a) 수소가 물로부터 전기분해되어 발생하도록 하는 수단
    (b) 수소가 저장되는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔클로저.
  6. 제 5항에 있어서, 연료로써 수소를 사용하여 전력이 발생하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔클로저.
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