KR20170065633A - 조력 발전 및 저장 시스템 및 이러한 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법 - Google Patents
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Abstract
조력 발전 및 저장 시스템(10)은 석호(12) 및 조수(16)의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들(14)을 포함한다. 각각의 저장소(14)는 저장소 챔버(22)를 둘러싸는 방조제(20)를 포함한다. 시스템은 전력을 발생시키기 위해 터빈(32)을 통한 유동을 지향시키는, 조수(16)와 석호(12) 사이에서 연통하는 제 1 유동 채널(30)을 가진다. 시스템은 2 개의 인접한 저장소들 사이의 연통을 허용하는 제 2 유동 채널(40) 및 저장소와 제 1 유동 채널 사이의 연통을 허용하는 제 3 유동 채널(90)을 또한 가진다. 각각의 저장소(14)의 방조제(20)는 수경성 바인더와 모래 및/또는 다른 해저 재료의 복수의 혼합물의 층들을 포함하는 중력식 구조물을 포함한다. 시스템은 시공 지점에서 얻는 재료를 사용하여 구축될 수 있고, 저장소들(14) 및 석호(12)에서 물의 저장 및 펌핑이 전력이 발생될 수 있는 기간에 걸쳐 최대화하는 것을 허용한다.
Description
본 개시는, 조력 발전 시스템에서 사용되는 저장소들(reservoirs) 및 석호들(lagoons)의 다중 사용을 허용하면서 저장소들 및 전력의 발전을 가능하게 하는, 조력 발전 및 저장 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 또한 이러한 시스템을 위한 연안(offshore) 저장소를 시공하는 방법 및 전력을 발전하기 위해 이러한 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다.
종래의 조력 발전 계획들은 조수 조건들이 적합할 때 특정 시간들에서 전력을 생성할 수 있다. 이들은 연속적으로 전력을 생성할 수 없으며, 그리고 공급이 피크(peak) 요구의 때들에 맞춰질 수 없다.
종래의 조력 발전 계획들은 항해(navigation)를 방해할 수 있고, 다른 목적들을 위한 해양 환경의 용도에 대해 방해물로서 역할을 할 수 있다.
상기-언급된 문제들 중 하나 또는 그 초과의 문제들을 극복하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 제 1 양태에 따라, 석호(lagoon) 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템이 제공되며, 각각의 저장소는 저장소 챔버(reservoir chamber)를 둘러싸는 방조제(seawall)를 포함하며,
시스템은 석호와 조수의 영역 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널을 더 포함하며, 제 1 유동 채널은 물이 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 것을 선택적으로 방지하기 위해 제 1 폐쇄 수단을 그 안에 가지며, 그리고 제 1 유동 채널은 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의한 제 1 터빈(turbine)의 회전의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응된 제 1 터빈을 가지며,
시스템은 복수의 저장소들 중 2 개의 인접한 저장소들 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널 및 복수의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소와 제 1 유동 채널 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 더 포함하며, 그리고
각각의 저장소의 방조제는 수경성 바인더(hydraulic binder)와 모래 및/또는 다른 해저 재료의 복수의 혼합물의 층들을 포함하는 중력식 구조물(gravity structure)을 포함한다.
바람직하게는, 수경성 바인더는 포졸란(pozzolanic) 또는 잠재 수경성(latent hydraulic) 특성들을 가지는 무기 재료(inorganic material)이다. 일 실시예에서, 수경성 바인더는 석회석(limestone), 고로 슬래그(blast furnace slag), 실리카질 비산재(siliceous fly ash), 석회질 비산재, 미분말 고로 슬래그(ground granulated blast furnace slag)(GGBFS 또는 GGBS), 실리카흄(silica fume) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
제 2 유동 채널은 그 안에 제 2 폐쇄 수단을 가질 수 있어, 제 2 유동 채널을 통해 유동하는 물을 선택적으로 방지한다.
제 2 유동 채널은 인접한 저장소들 중 제 1 저장소로부터 인접한 저장소들 중 제 2 저장소로 물을 펌핑하도록 적응된 펌프(pump)를 포함할 수 있다.
제 2 유동 채널은 제 2 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의해 제 2 터빈의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응되는 제 2 터빈을 가질 수 있다.
제 3 유동 채널은 복수의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소와 석호 사이에 연통할 수 있으며, 제 3 유동 채널은 제 3 유동 채널을 통해 유동하는 물을 선택적으로 방지하기 위해 제 3 폐쇄 수단을 그 안에 가진다. 제 3 유동 채널은 제 1 유동 채널의 일부를 포함할 수 있다. 제 1 터빈은 제 3 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의한 제 1 터빈의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응될 수 있다.
바람직하게는, 복수의 저장소들은 연속적인 조수 배리어(tidal barrier)를 형성하도록 구조적으로 링킹된다(linked).
본 발명의 제 2 양태에 따라, 석호 및 하나 또는 그 초과의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법이 제공되며, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
조수의 영역에서 환형 카퍼댐(cofferdam)을 시공하는 단계;
환형 체적부를 형성하기 위해 카퍼댐 내측으로부터 물 및/또는 해저 재료를 제거하는 단계;
수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물로 환형 체적부를 채우는 단계;
수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물을 압착하는(compacting) 단계;
복수의 층들을 형성하기 위해 채우는 단계 및 압착하는 단계를 반복하는 단계;
연속적인 환형 방조제를 형성하기 위해 수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물을 경화시키는 단계;
저장소 챔버를 형성하기 위해 연속적인 환형 방조제 내측으로부터 물 및/또는 해저 재료를 제거하는 단계; 및
물로 저장소 챔버를 적어도 부분적으로 채우는 단계.
본 방법은 석호 및 사용시 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 조수 배리어를 형성하도록 연결되는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템을 시공하는 단계를 포함할 수 있으며, 각각의 저장소는 저장소 챔버를 둘러싸는 방조제를 포함하며,
방법은 석호와 조수의 영역 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널을 제공하는 단계를 더 포함하며, 제 1 유동 채널은 물이 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 것을 선택적으로 방지하기 위해 제 1 폐쇄 수단을 그 안에 가지며, 그리고 제 1 유동 채널은 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의해 제 1 터빈의 회전의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응된 제 1 터빈을 가지며, 그리고
방법은 복수의 저장소들 중 2 개의 인접한 저장소들 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널 및 복수의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소와 제 1 유동 채널 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 제공하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 수경성 바인더는 포졸란(pozzolanic) 또는 잠재 수경성(latent hydraulic) 특성들을 가지는 무기 재료(inorganic material)이다. 일 실시예에서, 수경성 바인더는 석회석(limestone), 고로 슬래그(blast furnace slag), 실리카질 비산재(siliceous fly ash), 석회질 비산재, 미분말 고로 슬래그(ground granulated blast furnace slag)(GGBFS 또는 GGBS), 실리카흄(silica fume) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
환형 카퍼댐은 연속적인 필링(contiguous piling) 또는 시이트 필링(sheet piling)을 포함한다. 필링은, 연속적인 벽을 형성하기 위해 수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물을 경화한 후에, 현장에서 유지될 수 있다.
환형 체적부는 조수의 영역의 평균 만조 높이 위로 적어도 5 m, 바람직하게는 적어도 6 m 높이로 채워질 수 있다. 이는 벽에 충분한 질량을 제공하고 연속적인 벽의 재료가 심지어 큰 측 방향 로드들 하에서 압축 상태를 유지하는 것을 보장하는 장점을 가진다.
조수의 영역의 평균 간조 높이 아래에 있는 구역에서의 연속적인 벽은 폭이 적어도 5 m, 통상적으로 폭이 적어도 8 m의 폭을 가질 수 있다. 벽의 폭은 평균 간조 높이보다 작을 수 있다. 저장소는 평면에서 실질적으로 원형인 형상을 가질 수 있다. 저장소는 평면에서 실질적으로 직사각형인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따라, 석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법이 제공되며, 각각의 저장소는 저장소 챔버를 둘러싸는 방조제를 포함하며, 시스템은 조수의 영역과 제 1 워터 터빈을 그 안에 가지는 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널, 복수의 저장소들 중 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널, 및 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 중 하나 또는 양자 모두와 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 더 포함하며, 이 방법은:
조수의 만조(high tide) 상태 후에, 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 석호로부터 제 1 유동 채널을 통해 조수로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 간조(low tide) 상태 후에 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 조수로부터 제 1 유동 채널을 통해 석호로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수 상태가 제 2 및 제 3 유동 채널들을 개방하는 것을 허용하며 그리고 이에 의해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로부터 제 3 유동 채널을 통해 석호 또는 조수로 물을 방출시킬 때, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수 상태가 제 2 및 제 3 유동 채널들을 개방하는 것을 허용하며 그리고 이에 의해 제 3 유동 채널을 통해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로 석호로부터의 물 또는 조수를 방출시킬 때, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계를 포함한다.
본 방법은 만조 상태에서의 조수의 높이보다 더 높은 높이로 석호들에서의 물 높이를 상승시키기 위해, 석호로부터 제 1 및/또는 제 2 저장소들로 물을 펌핑하는 추가적인 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 중력 하에서 조수로부터 제 1 및/또는 제 2 저장소들로의 물의 유동을 허용하기 위해 상응한 조수 상태 중에 부가적인 입력 유동 채널들을 개방시키는 추가적인 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 방법의 단계들이 조수의 각각의 조석 주기(tide cycle)로 반복된다.
제 2 유동 채널은 그 안에 제 2 워터 터빈 또는 펌프 또는 조합된 터빈/펌프를 가질 수 있다.
제 3 채널은 제 1 및 제 2 유동 채널과 부분적으로 또는 전체적으로 일치할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 밸브들은 제 1, 제 2 및 제 3 유동 채널들 중 하나 또는 그 초과의 유동 채널을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록, 또는 제 1, 제 2 및 제 3 유동 채널들 중 하나 또는 그 초과의 유동 채널을 따른 유동을 전환하도록 제공될 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 따라, 석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법이 제공되며, 각각의 저장소는 저장소 챔버를 둘러싸는 방조제를 포함하며, 시스템은 조수의 영역과 제 1 워터 터빈을 그 안에 가지는 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널, 복수의 저장소들 중 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널, 및 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 중 하나 또는 양자 모두와 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 더 포함하며,이 방법은:
조수의 만조 상태 중에, 제 3 유동 채널을 개방시키며 그리고 이에 의해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로부터 제 3 유동 채널을 통해 석호로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 만조(high tide) 상태 후에, 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 석호로부터 제 1 유동 채널을 통해 조수로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 만조 상태 후에, 조수의 평균 만조 높이 위로 제 1 저장소에서의 높이를 상승시키기 위해 제 2 저장소로부터 제 1 저장소로 물을 펌핑하는 단계;
조수의 간조 상태 중에, 제 3 유동 채널을 개방시키며 그리고 이에 의해 석호로부터 제 3 유동 채널을 통해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 간조 상태 후에 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 조수로부터 제 1 유동 채널을 통해 석호로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계; 그리고
조수의 간조 상태 후에, 조수의 평균 만조 높이 위로 제 2 저장소에서의 높이를 상승시키기 위해 석호로부터 제 2 저장소로 물을 펌핑하는 단계를 포함한다.
제 2 유동 채널은 그 안에 제 2 워터 터빈 또는 펌프 또는 조합된 터빈/펌프를 가질 수 있다.
제 3 채널은 제 1 및 제 2 유동 채널과 부분적으로 또는 전체적으로 일치할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 밸브들은 제 1, 제 2 및 제 3 유동 채널들 중 하나 또는 그 초과의 유동 채널을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록, 또는 제 1, 제 2 및 제 3 유동 채널들 중 하나 또는 그 초과의 유동 채널을 따른 유동을 전환하도록 제공될 수 있다.
만조 상태는 만조 전 그리고 만조 후의 기간(통상적으로 양쪽에 최대 2 시간)을 포함한다. 간조 상태는 간조 전 그리고 간조 후의 기간(통상적으로 양쪽에 최대 2 시간)을 포함한다.
제 3 유동 채널은 제 1 유동 채널 및 제 2 유동 채널들 중 하나 또는 양자 모두와 선택적으로 연통할 수 있다. 예를 들어, 조수의 만조 상태 중에 제 3 유동 채널이 개방될 때, 제 1 유동 채널은 바다에 대해 폐쇄된 상태를 유지하면서, 물은 제 2 유동 채널을 통해 제 1 저장소로부터 제 2 저장소로, 그리고 그로부터 전환가능한(switchable) 밸브에 의해, 제 1 유동 채널을 통해 석호로 방출될 수 있다. 제 1 유동 채널을 통한 물의 유동은 제 1 터빈을 구동시킬 수 있다.
추가적인 예로써, 조수의 간조 상태 중에 제 3 유동 채널이 개방될 때, 제 1 유동 채널은 바다에 대해 폐쇄된 상태를 유지하면서, 물은 제 1 채널을 통해 석호로부터 제 1 및/또는 제 2 저장소로, 그리고 그로부터 전환가능한(switchable) 밸브에 의해, 제 2 채널을 통해 저장소들로 방출될 수 있다. 제 1 유동 채널을 통한 물의 유동은 제 1 터빈을 구동시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 방법의 단계들이 조수의 각각의 조석 주기(tide cycle)로 반복된다.
실시예들의 적어도 하나의 실시예는 배경 분야 경우의 문제들 및 단점들에 대한 하나 또는 그 초과의 해결책들을 제공한다. 본 개시의 다른 기술적인 장점들은 하기 설명 및 청구항들로부터 당업자에게 용이하게 명백해질 것이다. 본 출원의 다양한 실시예들은 제시되는 장점들의 서브세트만을 획득한다. 실시예들에 대해 어떠한 장점도 중요하지 않다. 임의의 청구된 실시예는 임의의 다른 청구된 실시예(들)로 기술적으로 조합될 수 있다.
첨부 도면들은 개시의 예시적인 실시예들을 예시하고, 개시의 원리들을 예로써 설명하는 역할을 한다.
도 1은 개시의 예시적인 실시예에 따른 조력 발전 및 저장 시스템에 대한 도식적 예시이다;
도 2는 도 1의 조력 발전 및 저장 시스템에 대한 평면도이다;
도 3은 개시의 예시적인 실시예에 따른 다른 조력 발전 및 저장 시스템에 대한 평면도이다;
도 4는 개시의 예시적인 실시예에 따른 저장소의 시공의 계획의 도식적 예시이다;
도 6 내지 도 13은 개시의 예시적인 일 실시예에 따른 조력 발전 및 저장 시스템의 작동의 다양한 단계들의 평면 및 단면에서의 개략적인 예시들이다;
도 14는 도 3의 시스템의 2 개의 인접한 저장소들 사이에 있는 유동 채널에 대한 도식적 예시이다;
도 15는 도 3의 시스템 상에 설치된 윈드 터빈 배열체에 대한 도식적 예시이다;
도 16은 도 15의 윈드 터빈 배열체를 통과하는 단면도이다;
도 17은 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 조력 발전 및 저장 시스템의 방조제의 일부에 대한 부분 평면도이다;
도 18은 도 17의 방조제를 통과하는 단면도이다;
도 19는 도 17의 시스템의 작동의 스테이지의 단면에 대한 개략적인 예시이다.
도 1은 개시의 예시적인 실시예에 따른 조력 발전 및 저장 시스템에 대한 도식적 예시이다;
도 2는 도 1의 조력 발전 및 저장 시스템에 대한 평면도이다;
도 3은 개시의 예시적인 실시예에 따른 다른 조력 발전 및 저장 시스템에 대한 평면도이다;
도 4는 개시의 예시적인 실시예에 따른 저장소의 시공의 계획의 도식적 예시이다;
도 6 내지 도 13은 개시의 예시적인 일 실시예에 따른 조력 발전 및 저장 시스템의 작동의 다양한 단계들의 평면 및 단면에서의 개략적인 예시들이다;
도 14는 도 3의 시스템의 2 개의 인접한 저장소들 사이에 있는 유동 채널에 대한 도식적 예시이다;
도 15는 도 3의 시스템 상에 설치된 윈드 터빈 배열체에 대한 도식적 예시이다;
도 16은 도 15의 윈드 터빈 배열체를 통과하는 단면도이다;
도 17은 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 조력 발전 및 저장 시스템의 방조제의 일부에 대한 부분 평면도이다;
도 18은 도 17의 방조제를 통과하는 단면도이다;
도 19는 도 17의 시스템의 작동의 스테이지의 단면에 대한 개략적인 예시이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조력 발전 시스템(10)이 도시된다. 시스템은 석호(12) 및 개방된 바다 또는 강어귀(estuary)일 수 있는 조수(tidal water)(16)의 영역으로부터 석호(12)를 분리시키는 복수의 저장소들(14)을 포함한다. 저장소들(14)은 8 km 이상으로 연장할 수 있는 조수 배리어(tidal barrier)(18)를 형성하도록 함께 구조적으로 링킹된다(linked).
시스템(10)은 적합한 위치에 시공되어서, 석호(12)의 물의 조수 체적은 최대화되며, 그리고 조수 배리어(18)의 요구되는 길이는 최소화된다. 자연적인 곶들(headlands)(19) 사이의 기존의 만(bay) 또는 영역은 이상적인 위치를 형성한다. 석호(12)는 기존의 해안선(shoreline)(13)에 의해 경계형성될 수 있다. 사용 시, 석호는 새로운 해안선(15)에 선택적으로 적응할 수 있으며, 이에 의해 기존 해안선(13)과 새로운 해안선(15) 사이에 간척된(reclaimed) 육지(17)의 영역을 발생시킨다.
각각의 저장소(14)는 저장소 챔버(22)를 둘러싸는 방조제(20)를 포함한다. 저장소들(14)이 평면으로 실질적으로 직사각형인 경우의 도 1 및 도 2의 실시예에서, 중간 방조제들(24)은 2 개의 인접한 저장소들(14)에 대해 공통적인 것들이다.
시스템은 조수(16)의 영역과 석호(12) 사이에서 연통하는 다수의 제 1 유동 채널들(30)을 포함한다. 통상적으로, 각각의 유동 채널(30)은 저장소(14)의 내부 벽(26)으로부터 저장소(14)의 외부 벽(28)으로 연장하는 큰 직경 파이프일 수 있다. 제 1 유동 채널(30)은 그 안에 제 1 폐쇄 수단(미도시), 통상적으로 밸브를 가져, 제 1 유동 채널(30)을 통해 유동하는 물을 선택적으로 방지한다. 제 1 유동 채널(30)은 바다(16)로부터 석호(12)로 또는 이와 반대로 제 1 유동 채널(30)을 통해 유동하는 물에 의해 제 1 터빈(32)의 회전 시 전력을 발생시키기 위한 유동 채널 내에 로케이팅되는 제 1 터빈(32)을 가진다.
시스템은 복수의 저장소들 중 2 개의 인접한 저장소들(14) 사이에서 연통하는 다수의 제 2 유동 채널들(40)을 또한 포함한다. 통상적으로, 각각의 제 2 유동 채널(40)은 중간 방조제(24)를 통해 연장하는 큰 직경 파이프일 수 있다. 제 2 유동 채널(40)은 그 안에 제 2 폐쇄 수단(미도시)을 가져, 제 2 유동 채널(40)을 통해 유동하는 물을 선택적으로 방지한다. 제 2 유동 채널(40)은 일 저장소(14)로부터 인접한 저장소로 또는 이와 반대로 제 2 유동 채널(40)을 통해 유동하는 물에 의해 제 2 터빈(42)의 회전 시 전력을 발생시키기 위한 제 2 유동 채널 내에 로케이팅되는 제 2 터빈(42)을 가진다. 제 2 터빈은, 후에 설명되는 바와 같이, 가역적일 수 있고(reversible) 펌프의 역할을 할 수 있다. 대안적으로, 펌프 및 그 자체 밸브(들)을 갖는 별도의 제 2 유동 채널은 제 2 터빈(42)을 하우징하는 제 2 유동 채널 옆에 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 조력 발전 시스템(10)을 도시한다. 이는, 저장소들(14)이 평면도에서 원형이므로, 도 1 및 도 2에서 도시되는 본 발명의 실시예와 상이하다. 각각의 저장소 챔버(22)는 별도의 연속적인 방조제(20)에 의해 둘러싸인다. 그러나, 저장소들은 임의의 적합한 형상일 수 있고, 원들에 제한되지 않는다. 시스템의 엘리먼트들이 도 1 및 도 2에서와 동일한 경우, 이 엘리먼트들은 더 설명되지 않는다. 이러한 실시예에서, 제 1 유동 채널(30)은 인접한 저장소들 사이에 제공된다. 링킹 방조제(50)의 짧은 거리는 파괴되지 않은 조수 배리어(18)를 형성하기 위해 각각 인접한 쌍의 저장소들(14) 사이에 제공된다. 도 3은 개략적이고, 실제로 방조제의 이러한 길이는 1 또는 2 미터만큼 작을 수 있는 반면, 각각의 저장소의 직경은 500 m 또는 1000 m일 수 있다. 제 1 유동 채널(30)은 링킹 방조제(50)를 통해 연장한다. 제 2 유동 채널(40)은 링킹 방조제(50)를 통해 인접한 저장소들 사이에 또한 제공된다. 대안적인 링킹 방조제들에는 제 1 유동 채널(30) 및 제 2 유동 채널(40)이 각각 제공된다.
각각의 저장소의 방조제(20)는 바람직하게는 수경성 바인더(hydraulic binder)와의 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물을 포함하는 중력식 구조물(gravity structure)로서 시공된다. 수경성 바인더는, 예를 들어 석회석(limestone), 고로 슬래그(blast furnace slag), 실리카질 비산재(siliceous fly ash), 석회질 비산재, 미분말 고로 슬래그(ground granulated blast furnace slag)(GGBFS 또는 GGBS), 실리카흄(silica fume) 또는 이들의 혼합물과 같은 포졸란(pozzolanic) 또는 잠재 수경성(latent hydraulic) 특성들을 가지는 무기 재료이다. 이러한 바인더들은 개발 도상국들에서 도로 시공을 위해 사용되고 있지만, 발명자들은 바인더가 방조제들(20)의 시공을 위해 사용될 수 있는 것을 인지하였다.
저장소(14)를 시공하는 방법은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된다. 이러한 예에서, 원형 저장소(14)가 도시되지만, 본 방법은 임의의 형상의 저장소로 사용될 수 있다.
파일들(piles)(84)의 2 개의 제 1 동심 링들(concentric rings)(80, 82), 예를 들어 시이트 파일들 또는 연속적인 콘크리트 파일들(contiguous concrete piles)은 임의의 적합한 프로세스에 의해 설치되고 조수의 영역에서 환형 카퍼댐(cofferdam)을 형성하기 위해 해저(seabed)(17)로 구동된다(driven). 일단 카퍼댐이 실질적으로 수밀형으로(watertight) 만들어진다면, 예를 들어 임의의 물 진입(ingress)을 펌핑함으로써, 물 및 해저 재료는 환형 체적부(86)를 형성하기 위해 카퍼댐 내측으로부터 펌핑 및/또는 굴착(excavation)에 의해 제거된다. 환형 체적부는 통상적으로 폭이 8 m이고, 수 백 미터의 직경을 가진다. 환형 체적부는, 그 후, 수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물(88)로 채워진다. 수경성 바인더는, 예를 들어 석회석(limestone), 고로 슬래그(blast furnace slag), 실리카질 비산재(siliceous fly ash), 석회질 비산재, 미분말 고로 슬래그(ground granulated blast furnace slag)(GGBFS 또는 GGBS), 실리카흄(silica fume) 또는 이들의 혼합물과 같은 포졸란(pozzolanic) 또는 잠재 수경성(latent hydraulic) 특성들을 가지는 무기 재료이다.
모래는 환형 체적부(86)로부터 이미 제거된 모래일 수 있거나, 이 모래는 다른 굴착들로부터 발생하는 모래일 수 있다. 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물(88)은 수경성 바인더와 함께 다져진다(compacted). 통상적으로, 모래 및 바인더는 다중 층들로 도입된다. 각각의 층은 100 내지 300 mm의 두께를 가지고, 도입 후에 적합한 컴팩터(compactor)에 의해 롤링된다. 수경성 바인더는, 그 후, 콘크리트형 재료를 형성하기 위해 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물(88)의 경화를 유발시킨다. 재료는 파일들의 동심 링들(80, 82) 내에 중력식 벽(gravity wall)을 형성한다.
요구된다면, 파일들(84)은, 혼합물이 경화된 후, 예를 들어 평균 간조(low tide) 초과의 높이로 컷백(cut back)될 수 있다.
요구된다면, 벽(20)은 파일들(84) 위로 연속될 수 있다. 벽의 폭은 평균 간조 높이 초과로 감소될 수 있다.
일단 벽(20)이 완료된다면, 물 및/또는 해저 재료는 저장소 챔버(22)를 형성하기 위해 연속 벽(20) 내측으로부터 제거될 수 있다. 해저 재료는 석호(12)에 인접한 육지 간척을 위해, 또는 추가적인 방조제들(20)의 시공을 위해 재사용될 수 있다. 저장소 챔버(22)는, 그 후, 펌핑함으로써, 또는 적합한 유동 채널(40)을 통한 조수의 진입을 허용함으로써 물로 채워질 수 있다.
통상적으로, 환형 체적부(86)는 모래 및 바인더 혼합물(88)에 의해 둘러싼 바다(16)의 만조(high tide)의 평균 높이 위로 적어도 5 m, 바람직하게는 적어도 6 m의 높이까지 채워진다.
통상적으로, 둘러싼 바다(16)의 평균 간조 높이 아래에 있는 구역에서의 연속적인 벽(20)은 폭이 적어도 5 m, 바람직하게는 폭이 적어도 8 m이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법은, 도 3 내지 도 5에서 도시되는 저장소들과 유사한, 제 1 인접 저장소(14A) 및 제 2 인접 저장소(14B)를 도시하는 도 6 내지 도 13을 참조로 하여 이제 설명된다.
시스템은 바다(16)와 석호(12) 사이에서 연통하는 제 1 유동 채널(30)(그 안에 제 1 터빈(32)을 가짐), 제 1 인접 저장소(14A)와 제 2 인접 저장소(14B) 사이에서 연통하는 제 2 유동 채널(40)(그 안에 제 2 터빈(42)을 가짐), 및 제 1 및 제 2 인접 저장소들 및 석호 중 하나 또는 양자 모두 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 포함한다. 이러한 예에서, 도 6에서 보이지만 도 14에서 더 상세하게 예시되는 제 3 유동 채널(90)은 제 1 유동 채널(30) 그 자체의 부분뿐만 아니라 제 1 유동 채널(30)로 이어지는 섹션(92)을 포함한다. 이러한 예에서, 만조가 01:00에서 있으며, 간조가 07:00에서 있으며, 그리고 만조가 13:00에 있는 것이 추정된다.
작동 방법은 다음 단계들을 포함한다:
1.
01:00에서, 바다는 도 6 및 도 7에서 도시되는 바와 같은 만조 상태에 있다. 저장소들(14A, 14B)에서의 물 높이는 만조 높이 위로 약 6 m이다. 만조에서 또는 만조에 대해, 제 3 유동 채널은 밸브(미도시)를 개방함으로써 개방되며, 그리고 물이 제 1 및/또는 제 2 저장소들(14A, 14B)로부터 화살표들(200) 방향으로 제 3 유동 채널(90)을 통해 석호로 방출되며, 이에 의해 전력을 발생하기 위해 터빈(32)을 구동시킨다. 그 후, 밸브(미도시)는, 시스템이 도 8 및 도 9에서 도시되는 상태에 도달된 후, 제 3 유동 채널을 폐쇄하도록 폐쇄된다. 시스템은, 따라서, 조수가 느슨할(slack) 때, 심지어 만조에서 파워의 생성을 가능하게 한다.
2.
약 02:00에서, 바다는 만조 아래에 있는 도 8 및 도 9에서 도시되는 바와 같은 조수 상태에 있다. 저장소들(14A 및 14B) 및 석호(12)에서의 물 높이들은 동일하다. 조수의 만조 상태 후의 일부 시간에서, 밸브(미도시)는 제 1 유동 채널(30)을 개방하도록 개방되며, 그리고 이에 의해 화살표들(202)의 방향으로 석호로부터 제 1 유동 채널(30)을 통해 바다(16)로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생하도록 제 1 터빈(32)을 구동시킨다.
3.
물이 전력을 발생시키기 위해 석호(12)로부터 바다(16)로 유동하면서, 전력의 일부는 조수의 평균 만조 높이 위에 있는 제 1 저장소에서의 높이를 상승시키기 위해 화살표들(204)의 방향으로 제 2 저장소(14B)로부터 제 1 저장소(14A)로 물을 펌핑하는데 사용된다. 펌프는 별도의 펌프(미도시)일 수 있거나, 이 펌프는 제 2 유동 채널(40)에서 제공되는 가역적인 펌프/터빈(42)일 수 있다. 요구된다면, 추가의 파이프(92)는 제 2 유동 채널(40)에 연결될 수 있다(도 11 참조). 그 후, 밸브(미도시)는, 시스템이 도 10 및 도 11에서 도시되는 상태에 도달되는 후, 제 1 유동 채널(30)을 폐쇄하도록 폐쇄된다. 그 동안, 제 2 유동 채널(40)을 통한 펌핑이 정지되어 있다.
4.
07:00에, 바다는 도 10 및 도 11에서 도시되는 바와 같은 간조 상태에 있다. 간조에서 또는 간조에 대해, 제 3 유동 채널은 밸브(미도시)를 개방함으로써 개방되며, 그리고 물이 석호로부터 화살표들(206)의 방향으로 제 3 유동 채널(90)을 통해 제 1 및/또는 제 2 저장소들(14A, 14B)로 방출되며, 이에 의해 전력을 발생하기 위해 터빈(32)을 구동시킨다. 그 후, 밸브(미도시)는, 시스템이 도 12 및 도 13에서 도시되는 상태에 도달되는 후, 제 3 유동 채널을 폐쇄하도록 폐쇄된다. 시스템은, 따라서, 조수가 느슨할(slack) 때, 심지어 간조에서 파워의 생성을 가능하게 한다.
5.
약 08:00에, 바다는 간조 위에 있는 도 12 및 도 13에서 도시되는 바와 같은 조수 상태에 있다. 저장소(14B) 및 석호(12)에서의 물 높이들은 동일하다. 조수의 간조 상태 후의 일부 시간에서, 밸브(미도시)는 제 1 유동 채널(30)을 개방하도록 개방되며, 그리고 이에 의해 화살표들(210)의 방향으로 바다(16)로부터 제 1 유동 채널(30)을 통해 석호(12)로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생하도록 제 1 터빈(32)을 구동시킨다.
6.
물이 전력을 발생시키기 위해 바다(16)로부터 석호(12)로 유동하면서, 전력의 일부는 제 1 저장소(14A)와 동일한 높이로 제 2 저장소(14B)에서의 높이를 상승시키기 위해 화살표들(212)의 방향으로 석호(12)로부터 제 2 저장소(14B)로 물을 펌핑하는데 사용된다. 펌프는 별도 펌프(미도시)일 수 있다. 그 후, 밸브(미도시)는, 시스템이 도 6 및 도 7에서 도시되는 상태에 다시 도달된 후, 제 1 유동 채널(30)을 폐쇄하도록 폐쇄된다. 그 동안, 석호(12)로부터 제 2 저장소(14B)로 펌핑하는 것이 정지되어 있다.
단계들(1 내지 6)은, 그 후, 조석 주기(tide cycle)로 반복된다.
도 14는 제 1 유동 채널(30) 및 제 3 유동 채널(90)을 더 상세하게 도시한다. 물이 바다(16)로부터 석호(12)로 또는 그 반대로 유동하고 터빈(32)을 구동시킬 때, 밸브(102)는 개방되며, 그리고 밸브들(104 및 106)은 폐쇄되어서, 제 3 유동 채널(90)이 폐쇄된다. 물이 저장소(14A, 14B)로부터 석호(12)로 또는 그 반대로 유동하고 터빈(32)을 구동시킬 때, 밸브(102)는 폐쇄되며, 그리고 밸브들(104 및 106)은 개방되어서, 제 1 유동 채널(30)이 폐쇄된다. 터빈(32)을 포함하는 제 1 유동 채널(30)의 부분은 개방 상태로 유지되지만, 이제 제 3 유동 채널(90)의 부분을 형성한다.
전력을 발생하는 것 이외에도, 조력 발전 시스템은 다수의 다른 기능들을 가진다. 복수의 저장소들 중 각각의 저장소는 농업, 예를 들어 어류 양식(fish farming)을 위해 사용될 수 있다. 저장소들은 어류 양식에 대해 매우 적합한데, 왜냐하면 저장소들 내의 물에는 물 순환의 수단이 제공된다.
각각의 저장소는 풍력 발전 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈드 터빈들이 방조제들(20)의 최상단부 상에 시공될 수 있다. 도 15 및 도 16은 윈드 터빈들의 가능한 배열들을 도시한다. 콜렉터 스크린(300)은 저장소(14)의 방조제(20)의 최상단부 상에 장착될 수 있다. 스크린(300)은 전방 그리고 후방을 향하는 오목 스크린들(302, 304)을 포함하며, 이 스크린들 내에서 이격된 개구들(306)은 중심에서 통상적으로 매 30 내지 100 m로 제공되며, 2 개의 오목 스크린들 사이에서 연장한다. 스크린(300)은 통상적으로 5 내지 10 m 만큼 높다. 윈드 터빈(308)은 각각의 개구 내에 로케이팅된다. 화살표들(309)의 방향으로의 바람은 오목 스크린들(302, 304)에 의해 중심으로 채널링되며(channelled), 여기서 바람은 개구(306)를 통과하며, 터빈들(308)로부터 획득되는 전력을 최대화시킨다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 종래의 프리 스탠딩(free standing) 윈드 터빈들(310)은 방조제(20)의 최상단부에 장착될 수 있다.
전체 시스템은 침식 또는 범람으로부터 해안 지대(coastline)를 보호할 수 있는 해안 지대 방어물(coastline defence)로서 사용될 수 있다.
전체 시스템은 바다로부터 육지를 간척하는 방법으로서 사용될 수 있다. 이러한 육지 상에, 생태-관광(eco-tourism) 및 교육 시스템이 구축될 수 있다.
전체 시스템은 물을 정화하는 수단으로서 사용될 수 있다.
도 17 내지 도 19는 본 개시의 조력 발전 시스템(110)의 추가적인 실시예를 도시한다. 도 17은 조수 배리어(18) 및 석호(12)의 오직 하나의 사분면을 도시하며, 이 하나의 사분면은, 사용 시, 원형 석호(12)를 둘러싸는 원형 조수 배리어(18)를 평면으로 형성하기 위해 3 개의 다른 동일한 사분면들과 링킹된다(linked). 통상적으로, 석호(12)는 1500 m의 직경을 가질 수 있으며, 방조제를 구성하는 각각의 저장소(14)는 100 m까지의 폭을 가질 수 있다. 저장소들(14)을 형성하기 위해 각각의 저장소 챔버(22)를 둘러싸는 중간 벽들(24), 내부 벽들(26) 및 외부 벽들(28)을 포함하는 방조제들은 적합한 조수 범위로 해양 위치에서 전술된 방법에 의해 형성될 수 있다. 시스템은 바다에 구축될 수 있고, 기존 해안선의 사용을 요구하지 않는다.
이러한 예에서, 석호(12)는, 조수 배리어(18)의 시공 후에, 굴착될(excavated) 수 있어서, 석호(12)는, 통상적으로 최대 5 m 만큼 인접한 해저(17)보다 더 낮은 플로어 레벨을 가지며, 이에 의해 석호(12)의 용량을 증가시킨다. 터빈들(32, 42)은 방조제 주변에 로케이팅되는 4 개의 전력 및 펌프 하우스들(120) 내에 제공된다.
밀물(rising tide) 시에, 해수는 바다(16)로부터 탱크들(14)로 진입하며, 그리고 물은 바다(16)로부터 제 1 유동 채널들(30)을 통해 전력 및 펌프 하우스들(120)을 통해 석호(12)에 진입하며, 이에 의해 터빈들(32, 42)에 전력을 공급한다. 이러한 실시예에서, 각각 탱크가 빠르게 채워지는 것을 가능하게 하기 위해, 바다(16)로부터 각각의 탱크 또는 저장소(14)로 제공되는 추가의 입력 유동 채널들(130)이 존재한다.
만조에서, 탱크들(14)은 만조 높이로 채워지는 반면, 석호는 완전히 채워지지 않는데, 왜냐하면 터빈들의 유동 한도 때문이다.
요구된다면, 입력 유동 채널들(130)은 폐쇄될 수 있으며, 그리고 전력 및 펌프 하우스들(120)에서의 펌프들(140)은 석호(12)로부터 탱크들(14)로 만조 높이보다 더 높은 높이로, 통상적으로 최대 5 m 더 높게 물을 펌핑하기 위해 석호(12)로 유동하는 물에 의해 생성된 전력의 일부를 사용할 수 있다.
일단 조수가 변한다면, 탱크들(14) 내의 물은, 전력을 발생시키기 위해, 제 2 유동 채널(150) 및/또는 제 3 유동 채널(160)을 통해 바다 및/또는 석호로 터빈들을 통해 지향될 수 있다. 선택적으로, 터빈들 및/또는 펌프들(미도시)은 탱크들(14) 및 석호(12)를 결합하는 채널들(160) 내에 제공될 수 있다.
선택적으로, 일단 바다 높이가 석호(12)의 높이 아래로 떨어진다면, 간석이 도달될 때까지, 물은 전력을 발생시키기 위해 석호(12)로부터 터빈들(32, 42)을 통해 바다(16)로 지향될 수 있다. 프로세스는, 그 후, 반복된다.
적합한 제어 시스템 및 밸브들(미도시)이 터빈들 및 펌프들을 통해 물의 유동을 제어하도록 제공되는 것이 이해되어야 한다.
석호와 연계된 저장소의 제공은 전력이 간단한 단일 석호 시스템의 경우보다 조석 주기 내의 더 긴 기간 동안 발생되는 것을 허용하며, 만조 유동의 기간들에서, 생성된 에너지의 일부는 저장소 내로 물을 펌핑하는데 사용될 수 있어서, 간조 유동의 기간들에서, 저장소들로부터의 물은 대신에 전력을 발생시키는데 사용될 수 있다.
이러한 쓰여진 설명은 본 발명을 개시하기 위해 최적 모드를 포함하는 예들을 사용하고, 또한 당업자가 마킹(marking)을 포함하고 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 사용하고 임의의 포함된 방법들을 수행하는 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 특허가능한 범위는, 청구항들에 의해 규정되며, 당업자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 청구항들의 문헌적 언어와 상이하지 않은 구조 요소들을 갖는다면, 또는 이들이 청구항들의 문헌적 언어들과 비실체적인 차이들을 갖는 등가의 구조 요소들을 포함한다면 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (17)
- 석호(lagoon) 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템으로서,
상기 각각의 저장소는 저장소 챔버(reservoir chamber)를 둘러싸는 방조제(seawall)를 포함하며,
시스템은 석호와 조수의 영역 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널을 더 포함하며, 제 1 유동 채널은 물이 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 것을 선택적으로 방지하기 위해 제 1 폐쇄 수단을 그 안에 가지며, 그리고 제 1 유동 채널은 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의한 제 1 터빈(turbine)의 회전의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응된 제 1 터빈을 가지며,
시스템은 복수의 저장소들 중 2 개의 인접한 저장소들 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널 및 복수의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소와 제 1 유동 채널 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 더 포함하며, 그리고
각각의 저장소의 방조제는 수경성 바인더(hydraulic binder)와 모래 및/또는 다른 해저 재료의 복수의 혼합물의 층들을 포함하는 중력식 구조물(gravity structure)을 포함하는,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수경성 바인더는 포졸란(pozzolanic) 또는 잠재 수경성(latent hydraulic) 특성들을 가지는 무기 재료(inorganic material)인,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수경성 바인더는 석회석(limestone), 고로 슬래그(blast furnace slag), 실리카질 비산재(siliceous fly ash), 석회질 비산재, 미분말 고로 슬래그(ground granulated blast furnace slag)(GGBFS 또는 GGBS), 실리카흄(silica fume) 또는 이들의 혼합물인,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 유동 채널은 상기 제 2 유동 채널을 통해 유동하는 물을 선택적으로 방지하기 위해 그 안에 제 2 폐쇄 수단을 가지는,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 유동 채널은 상기 인접한 저장소들 중 제 1 저장소로부터 상기 인접한 저장소들 중 제 2 저장소로 물을 펌핑하도록 적응된 펌프(pump)를 가지는,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 유동 채널은 상기 제 2 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의해 제 2 터빈의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응되는 제 2 터빈을 가지는,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 유동 채널은 상기 복수의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소와 석호 사이에 연통하며, 상기 제 3 유동 채널은 상기 제 3 유동 채널을 통해 유동하는 물을 선택적으로 방지하기 위해 제 3 폐쇄 수단을 그 안에 가지는,
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 저장소들은 연속적인 조수 배리어(tidal barrier)를 형성하도록 구조적으로 링킹되는(linked),
석호 및 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템.
- 석호 및 하나 또는 그 초과의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법으로서,
상기 방법은:
조수의 영역에서 환형 카퍼댐(cofferdam)을 시공하는 단계;
환형 체적부를 형성하기 위해 카퍼댐 내측으로부터 물 및/또는 해저 재료를 제거하는 단계;
수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물로 환형 체적부를 채우는 단계;
수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물을 압착하는(compacting) 단계;
복수의 층들을 형성하기 위해 채우는 단계 및 압착하는 단계를 반복하는 단계;
연속적인 환형 방조제를 형성하기 위해 수경성 바인더와 함께 모래 및/또는 다른 해저 재료의 혼합물을 경화시키는 단계;
저장소 챔버를 형성하기 위해 연속적인 환형 방조제 내측으로부터 물 및/또는 해저 재료를 제거하는 단계; 및
물로 저장소 챔버를 적어도 부분적으로 채우는 단계를 포함하는,
석호 및 하나 또는 그 초과의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법.
- 제 9 항에 있어서,
석호 및 사용시 조수의 영역으로부터 상기 석호를 분리시키는 조수 배리어를 형성하도록 연결되는 상기 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 및 저장 시스템을 시공하는 단계를 더 포함하며, 상기 각각의 저장소는 저장소 챔버를 둘러싸는 방조제를 포함하며,
방법은 석호와 조수의 영역 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널을 제공하는 단계를 더 포함하며, 제 1 유동 채널은 물이 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 것을 선택적으로 방지하기 위해 제 1 폐쇄 수단을 그 안에 가지며, 그리고 제 1 유동 채널은 제 1 유동 채널을 통해 유동하는 물에 의해 제 1 터빈의 회전의 회전 시 전력을 발생시키도록 적응된 제 1 터빈을 가지며, 그리고
방법은 복수의 저장소들 중 2 개의 인접한 저장소들 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널 및 복수의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소와 제 1 유동 채널 사이에서 선택적으로 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 제공하는 단계를 더 포함하는,
석호 및 하나 또는 그 초과의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 수경성 바인더는, 바람직하게는, 석회석, 고로 슬래그, 실리카질 비산재, 석회질 비산재, 미분말 고로 슬래그(GGBFS 또는 GGBS), 실리카흄 또는 이들의 혼합물과 같은 포졸란 또는 잠재 수경성 특성들을 가지는 무기 재료인,
석호 및 하나 또는 그 초과의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법.
- 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 환형 카퍼댐은 연속적인 필링(pilling) 또는 시이트 필링(sheet pilling)을 포함하는,
석호 및 하나 또는 그 초과의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 위한 저장소를 시공하는 방법.
- 석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법으로서,
각각의 저장소는 저장소 챔버를 둘러싸는 방조제를 포함하며, 상기 시스템은 조수의 영역과 제 1 워터 터빈을 그 안에 가지는 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널, 복수의 저장소들 중 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널, 및 상기 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 중 하나 또는 양자 모두와 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 더 포함하며, 상기 방법은:
조수의 만조(high tide) 상태 후에, 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 석호로부터 제 1 유동 채널을 통해 조수로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 간조(low tide) 상태 후에 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 조수로부터 제 1 유동 채널을 통해 석호로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수 상태가 제 2 및 제 3 유동 채널들을 개방하는 것을 허용하며 그리고 이에 의해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로부터 제 3 유동 채널을 통해 석호 또는 조수로 물을 방출시킬 때, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수 상태가 제 2 및 제 3 유동 채널들을 개방하는 것을 허용하며 그리고 이에 의해 제 3 유동 채널을 통해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로 석호로부터의 물 또는 조수를 방출시킬 때, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계를 포함하는,
석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법.
- 제 13 항에 있어서,
만조 상태에서의 조수의 높이보다 더 높은 높이로 석호들에서의 물 높이를 상승시키기 위해, 상기 석호로부터 상기 제 1 및/또는 제 2 저장소들로 물을 펌핑하는 추가적인 단계를 포함하는,
석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법.
- 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
중력 하에서 조수로부터 상기 제 1 및/또는 제 2 저장소들로의 물의 유동을 허용하기 위해 상응한 조수 상태 중에 부가적인 입력 유동 채널들을 개방시키는 추가적인 단계를 포함하는,
석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법.
- 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계들이 조수의 각각의 조석 주기(tide cycle)로 반복되는,
석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법.
- 석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법으로서,
각각의 저장소는 저장소 챔버를 둘러싸는 방조제를 포함하며, 상기 시스템은 조수의 영역과 제 1 워터 터빈을 그 안에 가지는 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 1 유동 채널, 복수의 저장소들 중 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 2 유동 채널, 및 상기 인접한 제 1 및 제 2 저장소들 중 하나 또는 양자 모두와 석호 사이에서 연통하는 적어도 하나의 제 3 유동 채널을 더 포함하며, 상기 방법은:
조수의 만조 상태 중에, 제 3 유동 채널을 개방시키며 그리고 이에 의해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로부터 제 3 유동 채널을 통해 석호로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 만조(high tide) 상태 후에, 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 석호로부터 제 1 유동 채널을 통해 조수로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 만조 상태 후에, 조수의 평균 만조 높이 위로 제 1 저장소에서의 높이를 상승시키기 위해 제 2 저장소로부터 제 1 저장소로 물을 펌핑하는 단계;
조수의 간조 상태 중에, 제 3 유동 채널을 개방시키며 그리고 이에 의해 석호로부터 제 3 유동 채널을 통해 제 1 및/또는 제 2 저장소들로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 3 유동 채널을 폐쇄시키는 단계;
조수의 간조 상태 후에 제 1 유동 채널을 개방시키며, 그리고 이에 의해 조수로부터 제 1 유동 채널을 통해 석호로 물을 방출시키며, 이에 의해 전력을 발생시키기 위해 제 1 터빈을 구동시키며, 그리고 그 후에 제 1 유동 채널을 폐쇄시키는 단계; 그리고
조수의 간조 상태 후에, 조수의 평균 만조 높이 위로 제 2 저장소에서의 높이를 상승시키기 위해 석호로부터 제 2 저장소로 물을 펌핑하는 단계를 포함하는,
석호 및 조수의 영역으로부터 석호를 분리시키는 복수의 저장소들을 포함하는 조력 발전 시스템을 작동시키는 방법.
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