KR20210050494A - 재생 가능 에너지 변환 장치 - Google Patents

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Abstract

설명된 장치는 재생 가능한 해양 에너지 원으로부터 얻은 에너지를 유용한 에너지로 변환하기 위한 부력 에너지 변환 장치이고, 상기 부력 에너지 변환 장치는 풍력 에너지 변환기; 표면과 베드를 갖는 수역에서 풍력 에너지 변환기를 지지하도록 배치된 부력 플랫폼; 및 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재는 풍력 에너지 변환기와 부력 플랫폼 사이에 위치하며, 상기 부력 플랫폼은 부력 플랫폼이 수역에 잠기는 사용시 구성을 포함한다. 사용시 구성에서 연결 부재는 풍력 에너지 변환기가 수역 위에 실질적으로 위치하도록 수역 표면을 통해 돌출된다. 상기 장치는 파동 에너지 변환기를 추가로 포함한다. 이 장치는 폭풍우 조건에서 향상된 안정성, 보다 일관된 전력 공급 및 개선된 비용 및 유지관리 용이성을 갖는 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.

Description

재생 가능 에너지 변환 장치
본 발명은 재생 가능 에너지 시스템, 특히 파동 에너지 시스템 및 부유식 풍력 시스템에 관한 것이다.
발명의 배경
파동 에너지와 부유식 해상 풍력 에너지는 둘 다 글로벌 에너지 시스템의 탈탄소화를 위한 선도적인 기술 옵션으로 확인되었다. 이러한 기술 중첩을 위한 많은 지역들 예컨대 유럽의 대서양 연안은 훌륭한 풍력 자원과 훌륭한 파도 자원을 모두 보유하고 있다. 또한 두 기술 모두는 해안에 에너지를 전달하는 방법, 해상에서 기계를 운반하고 유지하는 방법, 폭풍에서 살아남는 방법과 같은 공통적인 과제를 공유한다.
두 기술을 하나의 장치에 결합하면 많은 이점을 가지며, 예컨대, 두 발전 소스가 공통 구조와 에너지 전송 시스템을 공유하여 자본 비용을 줄일 수 있고; 운송, 설치 및 유지관리를 공유하여 비용을 더욱 절감할 수 있고; 두 개의 독립적인 에너지 원을 통해 기계는 바람이 강하지만 파도가 약할 때에도 계속해서 에너지를 생성할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이고; 해저 면적당 에너지를 극대화할 수 있다.
조수에서 에너지를 전환하는 유압 발전의 한 형태인 조력(bidal power)은 일반적으로 전기가 널리 채택되지는 않았지만 미래의 발전 잠재력이 크며 일반적인 구조에서 풍력 발전과 결합할 수 있는 잠재력이 있는 것으로 볼 수 있다. 다음 설명에서 해양 에너지라는 용어는 각각 파도 또는 조수에서 전기로 에너지를 변환하는 유압 발전의 형태인 파동 에너지 시스템 및 조력 시스템을 설명하는데 사용된다. '해양 에너지'는 해상 풍력 에너지 시스템을 포함하는 것으로 꽤 널리 해석되었다.
예컨대 GB1808933.4에 공개된 일부 현재 제안된 장치에서, 풍력 에너지 변환기는 터빈 마스트 상단의 나셀(nacelle)에 수용되고 파동 에너지 변환기는 수중에 별도의 인클로저 내에 있다. 이 두 개의 개별 에너지 변환기의 전력 출력이 결합되어 전체 기계에 공통 전력 출력을 제공한다. 이러한 시스템을 단일 시스템으로 결합하거나 부분적으로 결합하면 다음과 같은 이점 즉, 복잡성과 비용; 접근성 및 유지관리성; 안정성을 향상시키는 무게 분포를 가진다.
따라서 하나의 에너지 변환 장치에서 풍력 에너지 및 파동 에너지와 같은 두 개의 에너지 하네스 시스템을 결합하려는 현재 시도에 의해 제시된 문제를 극복하기 위해 전개된 기존 방법에 대한 대안을 제공하는 것이 바람직하다.
악천후를 견디고 바람과 파동 에너지를 수확할 수 있도록 배열된 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
또한 풍력 및 파동 에너지 변환기의 에너지 변환 시스템이 완전히 또는 부분적으로 결합되고, 기계에 완전히 또는 부분적으로 공존하는 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 유지관리를 위해 접근하기 쉽고 질량으로 인해 기계를 불안정하게 하지 않는 기계의 위치에 결합/공동 배치된 에너지 변환기를 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 재생 가능 에너지 원으로부터 얻은 에너지를 유용한 에너지로 변환하기 위한 부력 에너지 변환 장치가 제공되며, 상기 부력 에너지 변환 장치는:
풍력 에너지 변환기;
수역(body of water)에서 상기 풍력 에너지 변환기를 지지하도록 배치된 부력 플랫폼으로서, 상기 수역은 표면과 베드(bed)를 갖는, 상기 부력 플랫폼; 및
상기 풍력 에너지 변환기와 상기 부력 플랫폼 사이에 배치되고 상기 풍력 에너지 변환기와 상기 부력 플랫폼 사이에에 갭을 제공하도록 배열된 연결 부재를 포함하고,
상기 부력 플랫폼은 상기 부력 플랫폼이 상기 수역에 잠기는 사용시 구성을 포함하고, 상기 사용시 구성에서 상기 풍력 에너지 변환기가 실질적으로 상기 수역 위에 위치하도록 상기 연결 부재는 상기 수역의 표면을 통해 돌출되고;
상기 장치는 상기 부력 플랫폼과 연통하는 파동 에너지 변환기를 추가로 포함하고, 상기 파동 에너지 변환기는 상기 수역으로부터의 파동 에너지를 유용한 에너지로 변환하도록 배열된다.
바람직하게는, 파동 에너지 변환기는 파동 에너지 변환 부재에 결합되는 파동 에너지 포획 부재를 포함한다. 바람직하게는, 풍력 에너지 변환기는 풍력 에너지 변환 부재에 결합된 풍력 에너지 포획 터빈을 포함한다. 바람직하게는, 상기 장치는 일부 실시예에서 기계실일 수 있는 하우징을 추가로 포함한다. 하우징 및/또는 하우징을 장치에 연결하는 임의의 마운트 또는 고정 장치는 유리하게는 날씨의 영향에 대해 견고할 수 있으며, 하우징 및/또는 마운트 또는 고정 장치는 일부 실시예에서 내후성, 날씨 저항성, 방청성, 방수성 및/또는 내수성일 수 있다. 바람직하게는, 하우징은 사용시 구성에서 하우징이 수역 위에 실질적으로 위치하도록 풍력 에너지 변환기에 근접해 있다. 하우징은 풍력 에너지 변환 부재 및/또는 파동 에너지 변환 부재를 수용하도록 배열될 수 있다. 일부 더 바람직한 실시예에서, 하우징은 풍력 에너지 변환기로부터 출력 에너지를 수신하고 파동 에너지 변환기로부터 에너지를 출력하도록 배열되고, 상기 출력 에너지를 결합하도록 추가로 배열된 에너지 결합 부재를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 에너지 결합 부재는 결합된 에너지를 출력하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 특징은 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 다음 특징은 적절한 경우 제 1 또는 제 2 양태에 적용 가능한 것으로 이해될 것이다.
현재 설명된 발명은 풍력 및 파동 에너지를 수확하기 위한 장치를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 풍력 및 파동 에너지 변환 부재의 에너지 변환 시스템은 기계에 완전히 또는 부분적으로 결합되거나, 완전히 또는 부분적으로 동일 위치에 있을 수 있거나 또는 있다. 바람직하게는, 풍력 및 파동 에너지 변환 부재는 바람직한 실시예에서 기계실인 하우징에 함께 위치되고 바람직하게는 결합된다. 이러한 실시예에서, 또한 유지관리를 위해 접근하기 쉽고 질량에 의해 기계를 불안정하게 하지 않는 장치 내의 장소에서 결합/공동 위치된 에너지 변환 부재의 위치가 유익하다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "기계"는 "부력 에너지 변환 장치"를 의미하는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다.
폭풍우 조건에서의 불안정성은 현재 이용 가능한 기술과 비교할 때 본 발명에 의해 제공되는 해결책에서 바람직하게 감소된다. 또한, 풍력 및 파동 에너지 변환 부재를 수용하기 위한 하우징을 포함하는 실시예는 이러한 특징의 보호 및 보안 및 개선된 유지관리를 제공한다. 전력 변환 시스템의 조합으로 얻을 수 있는 또 다른 이점은 비용을 더욱 절감하고 규모의 효율성을 높이는 것이다. 하우징은 플랜트실, 기계실, 엔진실과 같은 기계 및 에너지 변환 설비를 포함하는 여러 설명어들 중 하나를 사용하여 지칭될 수 있다.
기술된 에너지 변환 장치는 바람직하게는 다음과 같은 문제를 극복한다: 풍력 터빈용 나셀은 마스트의 상부에서 접근하기 어렵고 불안정한 위치에 큰 질량을 추가하고; 그리고 파동 에너지 변환기는 유지관리를 위한 표면으로 기계를 되돌려 야 하고 높은 수준의 밀봉 및 방수를 요구하는 해저 밑에 있다.
바람직한 실시예에서 전기 에너지로의 최종 변환 이전에 풍력 및 파동 에너지 변환기로부터의 전력 출력을 결합하면, 에너지 변환 시스템의 일부 부분의 중복을 제거할 수 있다. 또한 풍력 및 파동 에너지 변환기를 위한 결합된 에너지 변환 부재의 공동 위치를 허용하여 유지관리를 위한 더 쉬운 접근을 제공한다. 또한 에너지 변환 시스템의 무거운 부분이 향상된 안정성을 제공하는 위치에 위치될 수 있다.
사용시 구성에서 디바이스의 안정성은 잠긴 플랫폼의 부력에 의해 제공되며, 이는 바람직하게는 예컨대 수역의 베드에 대한 하나 이상의 계류선 또는 테더에 대해 작용한다. 상기 안정성은 바람, 파도 및 조수로부터 디바이스에 가해지는 하중에 저항할 수 있는 힘의 안정적인 평형을 생성한다.
본 발명의 제 1 양태는 장치의 부력 플랫폼이 수역의 표면에 적어도 부분적으로 있는 서비스 구성을 추가로 포함할 수 있다. 이 서비스 구성에서 장치는 예컨대 수역의 베드에 하나 이상의 계류 라인 또는 테더에 부착된다. 상기 구성에서, 장치는 부력 플랫폼의 어느 정도 부분 침수를 가질 수 있으며, 그 동안 유지관리가 필요한 디바이스의 모든 부품 및 시스템에 대한 접근을 허용하면서 높은 수준의 안정성이 달성된다. 이 구성에서 풍력 에너지 변환기(바람직하게는 풍력 터빈을 포함 함)는 하나 이상의 파동 에너지 변환기가 유지관리를 받는 동안 작동 상태를 유지할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태는 전체 기계가 수역의 표면에 부유하고 상기 계류 라인 또는 테더에 연결되지 않는 자유 부유 운송 구성을 추가로 포함할 수 있다. 기계는 표면을 가로질러 견인할 목적으로 이 구성에서 안정적이지만 안정성은 사용시 구성 및 서비스 구성보다 낮다.
본 발명의 제 1 양태는 일부 실시예에서 생존 또는 폭풍 구성을 포함할 수도 있다. 생존 또는 폭풍 구성은 사용시 구성과 유사하지만, 적어도 파동 에너지 변환기의 에너지 포획 부재는 작동하지 않고 및/또는 부력 플랫폼에 더 가깝거나 인접하게 고정되거나 도킹된다. 선택적으로 부력 플랫폼의 깊이는 생존 구성에서 증가될 수 있다. 상기 깊이는 윈치 또는 풀리와 같은 적응가능한 깊이 설정 수단을 사용할 수 있는 상기 계류 라인 또는 테더의 길이를 단축시킴으로써 증가될 수 있다. 생존 구성은 파도에 의해 기계로 전달되는 부하를 줄여 안정성을 높이고 높은 힘과 높은 작업 스트로크로부터 파동 에너지 변환기 기계를 보호한다.
바람직하게는 파동 에너지 변환기는 파동 에너지 변환기가 최적의 에너지 변환을 제공하는 작업 깊이; 및 또한, 사용시 구성의 부력 플랫폼은 부력 플랫폼 깊이를 포함하고; 상기 부력 플랫폼 깊이는 상기 작업 깊이와 실질적으로 동일하다. 상기 작업 깊이 및 상기 부력 플랫폼 깊이는 사용되는 파동 에너지 변환기의 유형에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로 5m 내지 50m 범위에서 선택될 수 있다. 보다 바람직하게는, 부력 플랫폼 깊이 및/또는 작업 깊이는 10m 내지 40m 범위에서 선택될 수 있다. 파동 에너지 변환기가 하나 이상의 결합 부재를 사용하여 부력 플랫폼에 매달린 에너지 포획 플로트(energy capturing float)를 포함하는 예에서, 부력 플랫폼 깊이 및/또는 작업 깊이는 15m 내지 40m 범위에서 선택될 수 있다. 파동 에너지 변환기가 에너지 포획 패들과 같은 힌지에 왕복운동식으로 장착된 에너지 포획 부재를 포함하는 예에서, 부력 플랫폼 깊이 및/또는 작업 깊이는 5m 내지 20m 범위에서 선택될 수 있다. 파동 에너지 변환기가 압력 차를 포함하는 에너지 포획 부재를 포함하는 예에서, 부력 플랫폼 깊이 및/또는 작업 깊이는 5m 내지 20m 범위에서 선택될 수 있다.
사용시 구성에서, 부력 플랫폼의 깊이는 특히 폭풍우 조건에서 파도로부터 부력 플랫폼에 대한 힘을 줄이기 위해 수역의 표면 밑에, 바람직하게는, 파도의 영향의 대부분 밑의 깊이에 있는 것이 좋다. 또한, 플랫폼의 잠긴 깊이는 바람직하게는 파동 에너지 변환기의 작동에 최적화되어 있다. 즉 파동 에너지 변환기의 작동 스트로크에 대한 충분한 깊이 및/또는 파동 에너지 변환기의 효율적인 작동에 필요한 기하학적 관계가 있다. .
부력 플랫폼과 풍력 에너지 변환기 사이의 갭은 바람직하게는 강성 개방 프레임워크 구조를 갖는 연결 부재에 의해 연결된다. 상기 강성 개방형 프레임워크 구조는 구조를 통과하는 파도, 조수 및 바람에 대한 저항을 최소화하여 디바이스에 대한 힘을 줄이고 안정성을 개선하기 위한 것이다.
상기 갭은 바람직하게는 부력 플랫폼과 직접 연통하는 풍력 터빈과 같은 풍력 에너지 변환기를 갖는 기술의 형태에 반하는 것으로 이해될 것이다. 위에서 논의한 바와 같이 현재 이용 가능한 기술 형태에서, 현재 이용 가능한 기술에 의해 경험하는 매체(물 또는 공기 등)의 이동에 대한 저항 수준은 특히 폭풍우 조건에서 이동, 긴장 증가 및 기술의 불안정성을 초래한다.
용어 "강성 개방 프레임워크"는 지지를 위해 배열되고 매체에 의해 관통될 수 있는 구조적 구성요소를 의미하는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이며, 따라서 상기 매체의 이동에 대한 저항이 최소화된다(즉, 개방 프레임워크가 바람직하게 제공됨). 연결 부재의 강성 개방 프레임워크는 풍력 에너지 변환기와 부력 플랫폼 사이에 갭을 제공하도록 배열된다. 바람직하게는, 상기 갭은 본 발명의 제 1 양태의 장치가 사용 중일 때 공기 또는 물의 이동에 대한 최소 저항을 야기하고, 따라서 폭풍우 조건에서 장치의 최대 안정성을 제공하며, 여기서 상기 매체의 이동 정도, 및 그들의 이동 속도와 이에 따른 저항 수준은 더 클 것으로 예상된다. 최대 안정성은 바람직하게는 부력 플랫폼과 풍력 에너지 변환기의 감소된 이동에 의해 제공된다. 부력 플랫폼이 수역의 베드에 결속되거나 그렇지 않으면 수역의 베드와 연통하는 예에서, 최대 안정성은 또한 바람직하게는 깊이-설정 부재일 수 있는 결속 부재의 감소된 장력에 의해 제공된다.
"개방형 프레임워크"는 바람직하게는 많은 가능한 형태를 취할 수 있는데, 단, 그러한 형태에서 물 또는 공기와 같은 매체의 이동에 대한 저항이 최소화된다. 이러한 프레임워크의 예는, 예컨대 격자 프레임, 망상 프레임, 천공 프레임, 유공 프레임, 기공성 프레임, 관통 가능한 프레임 및/또는 골격 프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 양태의 맥락에서, 사용시 구성에서 연결 부재는 수역의 표면을 통해 돌출하고, 따라서 연결 부재를 통과하는 매체는 바람직하게는 물(수역의 표면 아래) 및 공기(수역의 표면 위)이다. 서비스 및/또는 운송 구성을 포함하는 예에서, 부력 플랫폼은 바람직하게는 그러한 구성에서 수역의 표면에 실질적으로 부유하고, 따라서 상기 구성에서 매체는 바람직하게는 공기이다. 매체의 이동에 대한 저항을 최소화하는 것은 바람직하게는 정상적인 사용 및 예컨대 폭풍우 조건, 격렬한 바다 조건, 큰 파도 및/또는 강풍에서 장치의 안정성을 지원한다.
바람직하게는 풍력 에너지 변환기 및 파동 에너지 변환기는 풍력 에너지 및 파동 에너지 각각을 각각의 중간 형태의 에너지로 변환하도록 배열되며, 이는 예컨대 기계적 에너지, 유압 에너지 또는 DC 전기 에너지를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 중간 형태의 에너지는 공통 2 차 에너지 변환 장치(선택적으로 하우징 내에 포함될 수 있음)로 전달될 수 있다. 이러한 실시예에서, 2 차 에너지 변환 장치는 중간 형태의 에너지를 결합하고, 예컨대 AC 전기 에너지를 포함할 수 있는 단일 형태의 원하는 출력 에너지로서 결합된 중간 형태의 에너지를 내보내도록 배열될 수 있다.
바람직하게는 장치는 하나 이상의 풀리 및 기어를 사용하여 풍력 에너지 또는 파동 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 배열되며; 기계적 에너지를 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달하도록 추가로 배열되고; 2 차 에너지 변환 장치는 장치로부터 다른 형태의 에너지를 내보내기 전에 기계적 에너지를 상기 다른 형태의 에너지로 변환하도록 배열된다.
바람직하게는 장치는 하나 이상의 유압 액추에이터를 사용하여 풍력 에너지 또는 파동 에너지를 유압 에너지로 변환하도록 배열되며; 유압 에너지를 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달하도록 추가로 배열되고; 2 차 에너지 변환 장치는 상기 장치로부터 다른 형태의 에너지를 내보내기 전에 기계적 에너지를 상기 다른 형태의 에너지로 변환하도록 배열된다. 유압 액추에이터는 유압 발전기 또는 수압 램, 또는 숙련된 당업자가 이해할 수 있는 다른 형태의 적합한 유압 액추에이터일 수 있다.
바람직하게는, 장치는 풍력 에너지 또는 파동 에너지를 제 1 형태의 에너지로 변환하도록 배열되고; 제 1 형태의 에너지를 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달하도록 추가로 배열되고; 및 2 차 에너지 변환 장치는 상기 장치로부터 제 2 형태의 에너지를 내보내기 전에 상기 제 1 형태의 에너지를 상기 제 2 형태의 에너지로 변환하도록 배열된다. 예컨대, 제 1 형태의 에너지는 DC 전기 에너지와 같이 이해되는 바와 같이 임의의 적절한 형태의 에너지를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 형태의 에너지는 AC 전기 에너지와 같이 이해되는 바와 같이 임의의 적절한 형태의 에너지를 포함할 수 있다. 제 1 형태 및 제 2 형태의 에너지는 상이한 형태의 에너지를 포함한다는 것을 이해할 것이다. 제 1 형태의 에너지 및 제 2 형태의 에너지는 일부 실시예에서 상이한 형태의 에너지로 이루어질 수 있다. 2 차 에너지 변환 장치를 포함하는 모든 실시예에서, 상기 2 차 에너지 변환 장치는 하우징 내에 포함될 수 있음을 이해할 것이다.
"수역에서 풍력 에너지 변환기를 지지하도록 배열된"이라는 용어는 풍력 에너지 변환기의 질량을 지지하도록 배열된 것을 의미하는 것으로 당업자가 이해할 수 있으며, 따라서 부력 플랫폼이 사용 중일 때 수역 내에 위치할 때 최적으로 배향되게 한다. 이 용어는 수역 내의 풍력 에너지 변환기의 위치를 의미하는데 사용되지 않으며, 특히 본 발명에서 풍력 에너지 변환기는 바람직하게는 사용시 구성에서 수역 위에 실질적으로 지지된다.
바람직하게는 갭은 폭풍 간극 거리(storm clearance distanc)를 한정하고, 폭풍 간극 거리는 풍력 에너지 변환기가 사용시 구성 및/또는 그러한 구성을 포함하는 실시예에서 폭풍 구성에서 수역의 표면 위에 머무를 수 있을 만큼 충분히 긴 거리를 한정한다.
바람직하게는 수역은 바다 또는 해양이다.
용어 "사용시 구성"은 본원에서 주요 사용을 수행할 때 본 발명의 필요한 구성, 즉 재생 가능 에너지 소스로부터 유용한 에너지로 에너지를 변환하는 것을 의미하도록 사용된다.
용어 "잠긴(submerged)"은 수역 표면의 완전히 밑에 위치하는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 용어 "실질적으로 수역 위"는 풍력 에너지 변환기가 사용시 구성에서 수역과 접촉하지 않는 것을 의미하는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다.
일부 바람직한 실시예에서, 파동 에너지 변환기는 에너지 변환 부재("에너지 변환 수단" 및 "에너지 변경 수단"으로도 설명됨)를 통해 부력 플랫폼에 결합된 파도에 의해 이동되는 에너지 포획 부재를 포함한다. 본 발명의 맥락에서, 에너지 변환 "부재"를 지칭하는 사용된 임의의 용어는 예컨대 에너지 변환 장치와 같은 임의의 적합한 다부품 에너지 변환 디바이스를 포함하는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서 "부재"라는 용어는 일부 또는 단일 부품 디바이스로 제한하려는 것이 아니라 그 의미 내에서 그러한 디바이스를 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 에너지 변환 수단은 바람직하게는 부력 플랫폼 상에 또는 그 근처에 위치하지만, 장치의 다른 부분 또는 에너지 포획 부재 상에 위치할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에서, 에너지 포획 부재와 디바이스의 부력 플랫폼 사이의 상대적인 이동에 의해 에너지가 생성된다. 일부 실시예에서, 에너지 포획 부재는 하나 이상의 에너지 변환 부재에 결합될 수 있다.
본 발명의 일부 바람직한 실시예에서, 파동 에너지 포획 부재는 하나 이상의 테더에 의해 에너지 변환 수단에 결합된 부력 플로트를 포함한다. 플로트는 일반적인 사용시 수역의 표면 위 또는 가까이에 위치하지만, 테더의 길이를 조정하여 플로트의 깊이를 조정할 수 있으므로, 에너지 포획은 플로트의 깊이를 증가시켜 큰 파도에서 감소될 수 있고, 부력 플랫폼에 완전히 인접하거나 부력 플랫폼 내에 있도록 플로트를 후퇴시켜 폭풍 조건에서 완전히 중단될 수 있다.
플로트가 부력을 가지고 있고 플로트와 에너지 변환 부재 또는 수단 사이의 거리가 테더의 길이에 의해 제어되기 때문에, 플로트는 기계가 사용시 구성에 놓일 때 자체 전개되도록 만들 수 있고, 마찬가지로 기계를 사용시 구성에서 표면 기반 구성 중 하나로 가져갈 때 플로트가 자체 회복될 수 있다.
바람직하게는 테더의 길이는 에너지 변환 수단의 통합 기능으로서 조정된다. 에너지 변환 수단은 바람직하게는 라인-또는 테더-저장 드럼을 포함하고, 여기에 플로트가 파도에 의해 이동함에 따라 테더가 권취되어 있다. 권취 및 권취 해제는 유용한 에너지를 생성하는 발전기 역할을 하는 윈치를 작동시키고 바람직하게는 제어 시스템의 입력을 통해 라인 또는 테더 길이 조정의 동시 기능을 수행할 수도 있다. 윈치/발전기는 전기 모터/발전기 또는 유압 모터/발전기일 수 있다.
적합한 파동 에너지 변환기의 예는 해양 전력 시스템 WaveSub(RTM)이다.
폭풍 구성 또는 생존 구성을 포함하는 실시예에서, 윈치는 바람직하게는 에너지 포획 부재가 부력 플랫폼 상에, 내에 또는 근접하도록 에너지 포획 부재와 에너지 변환 부재 사이의 거리를 감소시키기 위해 사용된다. 바람직하게는 장치는 폭풍의 특징적인 하나 이상의 파라미터를 검출하도록 배열된 센서를 갖는 제어 시스템을 포함한다. 바람직하게는, 제어 시스템은 폭풍의 특징적인 파라미터가 검출될 때 장치를 폭풍 구성으로 구성하도록 추가로 배열되며, 제어 시스템에 의한 상기 구성은 바람직하게는 에너지 포획과 동시에 발생할 수 있는 상기 윈치의 작동을 포함한다.
다른 바람직한 실시예에서, 파동 에너지 변환기는 파도의 움직임과 함께 앞뒤로 그 힌지에서 왕복운동(reciprocal fashion)으로 회전할 수 있는 힌지형 플랩인 에너지 포획 부재를 포함한다. 이러한 에너지 변환 수단은 플랩의 왕복 운동에 저항하는 적절한 메커니즘을 포함하고, 적절한 메커니즘은 유압 램, 선형 발전기, 또는 힌지 주위의 직접 구동 발전기이다.
플랩은 상술한 실시예의 플로트와 유사한 방식으로 부력을 사용하여 자가 전개 및 자가 회복하도록 배열될 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 플랩은 부력 부분을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서 폭풍 구성을 얻기 위해, 에너지 변환 수단은 폭풍우 바다의 움직임에 대한 저항을 최소화하기 위해 부력 플랫폼에 대해 플랩을 평평하게 당기는데 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서 파동 에너지 변환기는 에너지를 생성하기 위해 기계를 통과하는 파도의 변화하는 압력을 사용하는 수중 압력차 파동 에너지 변환기를 포함한다. 압축 가스의 챔버는 파도가 챔버를 통과함에 따라 그 위의 변화하는 압력에 의해 추가로 압축되거나 팽창할 수 있다[파두(wave crest)는 증가된 수심 및 대응하는 증가된 수압에 해당하는 반면 파통(wave trough)은 감소된 수심 및 대응하는 감소된 수압에 해당한다]. 챔버는 위아래로 이동하는 원동기에 기계적으로 결합될 수 있으며 에너지 변환 수단, 예컨대 유압 램, 선형 발전기 또는 기어 구동 회전 발전기에 의해 저항될 수 있다.
수중 압력차 파동 에너지 변환기를 포함하는 기계의 다른 실시예에서, 압축 공기의 챔버는 디바이스에서 이격될 수 있으며, 위를 통과하는 파도로 인해 공기가 챔버들 사이에서 또는 순환 경로에서 챔버들을 통해 전후로 유동하게 하도록 배열될 수 있다. 이 경우 에너지 추출은 일반적으로 직접 또는 덕트를 통해 챔버들 사이, 주위 또는 챔버를 통해 흐르는 공기에 의해 추진되도록 배치된 공기 터빈을 포함한다.
바람직하게는 부력 플랫폼은 미리 결정된 범위에 걸쳐 부력 플랫폼의 최상부 표면과 수역 표면 사이의 깊이를 한정하도록 배열된 적응가능한 깊이 설정 부재를 포함한다.
적응가능한 깊이 설정 부재(또는 본원에서 "깊이 설정 수단으로 지칭됨)는 바람직하게는 부력 플랫폼을 수역에 결속하도록 배열된 적어도 하나의 계류 라인 또는 테더, 및 깊이를 한정하기 위해 적어도 하나의 계류 라인 또는 테더, 예컨대 윈치의 길이를 조절하는 수단을 포함한다.
바람직하게는, 폭풍, 또는 생존, 구성을 포함하는 실시예에서, 폭풍 구성은 폭풍 간극 깊이를 포함하고, 여기서 폭풍 간극 깊이는 바람직하게는 20m 이상이다. 바람직하게는 적응가능한 깊이 설정 부재는 폭풍 조건에서 폭풍 간극 깊이로 깊이를 조정하도록 배열된다. 바람직하게는, 폭풍의 특징적인 파라미터를 검출하도록 구성된 제어 시스템을 포함하는 실시예에서, 제어 시스템은 폭풍의 특징적인 파라미터가 검출될 때 폭풍 간극 깊이를 달성하기 위해 적응가능한 깊이 설정 부재를 작동시키도록 배열된다.
바람직하게는 부력 플랫폼의 부력은 깊이 설정 수단에 적절한 장력을 제공하도록 배열되며, 적절한 장력은 사용시, 서비스, 생존 또는 폭풍 구성들에서 부력 플랫폼에 안정성을 제공한다. 바람직하게는 부력 플랫폼은 양의 부력을 포함한다.
바람직하게는 깊이 설정 수단의 안정성 및 장력은 부력 플랫폼의 이동을 실질적으로 억제하도록 배열된다.
본 발명의 맥락에서, 안정성은 장치의 불필요한 이동의 부족 및/또는 상기 장치에 대한 불필요한 장력의 부족을 의미하는 것으로 간주되어야 한다. 상기 불필요한 이동은 전형적으로 수역 내의 물의 이동 또는 수역 위의 공기의 이동에 의해 야기될 수 있다. 바람직하게는 부력 플랫폼 상의 깊이 설정 부재의 위치 및 부력 플랫폼의 양의 부력에 의해 야기되는 깊이 설정 부재의 장력은 수역 내에서 장치의 이동을 제한하기에 충분하다.
바람직하게는 깊이-설정 부재(계류용 테더를 포함할 수 있음)는 실질적으로 비탄성 물질 또는 제한적이지만 알려진 탄성을 갖는 물질을 포함한다. 바람직하게는 실질적으로 비탄성이거나 제한된 탄성의 물질은 강철 체인, 강철 로프, 나일론 로프, Dyneema(RTM) 로프의 범위에서 선택된 하나를 포함한다. 계류용 테더의 제한된 탄성 정도는 특정 상황에서 시스템의 갑작스런 '스내치(snatch)' 부하를 피하기 위해 일부 실시예에서 유익할 수 있다.
에너지 변환 부재에 대해 상술한 바와 같이, 본 발명의 맥락에서, 깊이 설정 "부재"를 지칭하는 임의의 용어는 예컨대 계류 장치와 같은 임의의 적절한 다부품 깊이 설정 디바이스를 포함하는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서 "부재"라는 용어는 일부 또는 단일 부품 디바이스로 제한하려는 것이 아니라 그 의미 내에서 임의의 유형의 디바이스를 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
바람직하게 연결 부재는 부력 플랫폼과 풍력 에너지 변환기 사이의 연결 거리를 한정하며, 사용시 구성에서 연결 거리는 깊이보다 크다. 바람직한 실시예에 따르면, 연결 부재에 의해 한정된 연결 거리는 사용시 구성에서 부력 플랫폼의 깊이보다 크다.
바람직하게는 풍력 에너지 변환기는 풍력 터빈을 포함한다. 바람직하게는 풍력 터빈은 수평축 풍력 터빈이다. 바람직하게 풍력 터빈은 타워, 나셀 및 복수의 블레이드를 포함하고; 사용시 구성에서, 풍력 터빈의 타워는 실질적으로 수역의 표면 위에 있다. 풍력 에너지 변환기가 수직 축 풍력 터빈 또는 연 전력 풍력 에너지 변환기(kite power wind energy converter)를 포함할 수 있는 실시예가 이해될 것이다.
풍력 에너지 변환기와 부력 플랫폼 사이에 갭을 제공하는 연결 부재는 바람직하게는 설비를 수용하도록 배열된 갭 내에 공간, 공동 또는 하우징을 포함한다. 바람직하게는, 설비는 에너지 변환 장치 및 장치의 설치, 유지관리 및 수리를 돕는 임의의 추가 설비를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 설비가 실질적으로 건조한 상태로 유지되는 것이 유리할 수 있다. 이와 같이, 일부 바람직한 실시예에서, 설비는 사용시 구성에서 실질적으로 수역의 표면 위에, 바람직하게는 연결 부재의 상부에 위치하는 위치에 보관될 수 있다.
바람직하게는 부력 플랫폼의 적어도 일부는 실질적으로 부력 플랫폼을 통해 물의 통과를 허용하도록 배열된 망상 프레임(reticulated frame)을 포함한다.
바람직하게는 부력 플랫폼은 매체의 유동에 대한 저항을 최소화하도록 배열된 프레임을 포함하여 장치의 이동 가능성 및/또는 힘을 제한한다. 상기 감소된 이동 및/또는 힘은 바람직하게는 장치에 더 큰 안정성을 제공하고 임의의 깊이 설정 부재에서 장력을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 부력 플랫폼 길이;
부력 플랫폼 폭;
부력 플랫폼 직경 중 적어도 하나가
20 내지 200 미터 범위에서 선택된다.
운송 구성을 포함하는 실시예의 경우, 운송 구성에서 부력 플랫폼은 수역의 표면 상에 부유하도록 배열된다. 바람직하게는 운송 구성에서, 풍력 에너지 변환기는 풍력 에너지를 유용한 에너지로 변환하도록 배열된다. 바람직하게 운송 구성은 부력 플랫폼과 수면 사이의 관계를 설명한다. 상기 수역에서 부력 플랫폼의 깊이를 설정하기 전에 부력 플랫폼이 수역의 베드에 고정되어야 하는 깊이 설정 부재를 포함하는 실시예에서, 깊이 설정 부재가 임의로 장치가 운송 구성에 있는 동안 수역의 베드와 연통할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 실시예를 예상할 수 있다. 이러한 깊이 설정 부재를 포함하는 실시예에서, 깊이 설정 부재는 장치가 상기 구성으로 운반되는 동안 수역의 베드와 연통하지 않을 수 있다.
바람직하게는, 운송 구성에서 파동 에너지 변환기는 수역의 표면 위에 있다.
운송 구성은 바람직하게는 본 발명의 장치가 현장에서 유지관리 또는 수리를 겪거나 장치가 설치될 원하는 장소로 운송될 때 사용되도록 배열된다. 바람직하게는 상기 부력 플랫폼의 부유는 장치가 운반 구성에 있는 동안 견인에 의해 이루어질 수 있는 장치의 용이한 운반을 제공한다. 바람직하게는 장치가 운송, 유지 또는 수리되고 있고, 여기서 상기 유지 또는 수리는 풍력 에너지 변환기가 아닌 다른 요소에서 수행되는 동안, 풍력 에너지 변환기는 바람직하게는 풍력 에너지를 유용한 에너지로 변환하도록 배열된다. 파동 에너지 변환기를 포함하는 실시예에서, 풍력 에너지 변환기는 바람직하게는 상기 파동 에너지 변환기의 유지 및 수리 동안 기능을 유지하도록 배열된다.
바람직하게는, 운송 구성에서 모든 작업 부품은 수역의 표면 위에 있다. 바람직하게는 운송 구성에서 수역의 표면 위에 모든 작업 부품을 갖는 것이 장치의 유지관리 및 운송을 용이하게 한다.
바람직하게는 장치는 에너지 그리드 및/또는 에너지 저장 디바이스로 에너지를 전송하도록 배열된 파워 엄빌리컬(power umbilical)을 포함한다.
바람직하게는 부력 플랫폼은 적응가능한 부력을 포함하며, 여기서 부력 플랫폼의 부력은 수역의 원하는 깊이에 부력 플랫폼을 위치시키도록 조정될 수 있다. 바람직하게는 적응가능한 부력은 적응가능한 깊이 설정 수단과 함께 사용되어 부력 플랫폼의 깊이를 조정하고 및/또는 해당 계류 라인 또는 테더의 장력을 조정할 수 있다. 바람직하게는 부력 플랫폼의 부력은 부력 플랫폼의 부력 부분 내에 포함된 공기 대 액체의 비율을 변경함으로써 적응될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 재생 가능 에너지 원으로부터 얻은 에너지를 유용한 에너지로 변환하기 위한 부력 에너지 변환 장치가 제공되며, 상기 장치는:
풍력 에너지 변환 부재에 결합된 풍력 에너지 포획 터빈을 포함하는 풍력 에너지 변환기; 풍력 에너지 변환 부재를 수용하도록 배열된 하우징; 및 풍력 에너지 포획 터빈에 근접하게 위치한 하우징을 포함하고,
상기 장치는: 표면 및 베드를 갖는 수역에서 풍력 에너지 변환기 및 하우징을 지지하도록 배열된 부력 플랫폼; 및
강성 개방형 프레임워크를 포함하고, 하우징과 부력 플랫폼 사이에 위치되고 풍력 에너지 변환기와 부력 플랫폼 사이에 갭을 제공하도록 배열된 연결 부재를 추가로 포함하고,
상기 장치는: 부력 플랫폼과 연통하는 파동 에너지 변환기를 추가로 포함하고, 파동 에너지 변환기는 수역으로부터의 파동 에너지를 유용한 에너지로 변환하도록 배열되며, 파동 에너지 변환기는 파동 에너지에 결합되는 파동 에너지 포획 부재를 포함하고, 파동 에너지 변환 부재는 하우징에 위치한다.
이하에 열거된 특징은 본 발명의 제 1 또는 제 2 양태에 따른 장치에 적용 가능한 것으로 이해될 것이다.
바람직하게는 장치는 부유식 풍력 장치이다. 더 바람직하게는, 장치는 장력 레그 부유식 풍력 장치이다.
풍력 터빈에 의해 포획된 풍력 에너지는 1 차 풍력 에너지 변환기에 의해 회전 에너지 또는 유압 에너지와 같은 보다 유용한 형태의 에너지로 변환된 다음 회전 구동샤프트, 구동 벨트 또는 유압 라인과 같은 에너지 전달 수단에 의해 풍력 터빈 마스트 아래로 기계실로 전달될 수 있다.
에너지 전달 수단이 회전 구동샤프트 또는 구동 벨트인 경우, 1 차 에너지 변환기는 기계식 기어 시스템이 될 것이다. 에너지 전달 수단이 유압 라인인 경우 1 차 에너지 변환기는 유압 모터가 된다.
파동 에너지 포획 플로트에 의해 포획된 파동 에너지는 기계 라인이나 유압 라인을 통해 기계실로 전달될 수 있다. 에너지 전달 수단이 기계 라인인 경우, 1 차 에너지 변환기는 풀리 휠 또는 휠들과 결합하여 작동하는 기계 라인이 된다. 에너지 전달 수단이 유압 라인인 경우, 1 차 에너지 변환기는 유압 모터가 된다.
기계실은 풍력 에너지 전달 수단과 파동 에너지 전달 수단에 의해 공급되는 에너지를 전기로 변환하는 2 차 에너지 변환기를 수용한다.
기계실은 풍력 또는 파동 에너지에 대한 1 차 에너지 변환기보다 접근이 용이한 디바이스의 위치에 있는 연결 부재의 상부에 위치하고 1 차 풍력 에너지 변환기는 풍력 터빈 마스트의 상부에 있고, 1 차 파동 에너지 변환기는 수중에 있다.
연결 부재의 상부의 기계실 위치는 높이로 인해 불안정한 위치인 풍력 터빈 마스트 상부로부터 질량을 제거하여 안정성을 향상시킨다.
2 차 에너지 변환기는 풍력 및 파동 에너지 전달 수단의 에너지를 전기로 변환한다. 풍력 또는 파동 에너지 전달 수단 중 하나로부터의 에너지 공급이 기계적인 경우, 2 차 에너지 변환기는 적절한 기어를 가진 발전기일 수 있다. 풍력 또는 파동 에너지 전달 수단 중 하나로부터의 에너지 공급이 유압인 경우, 2 차 에너지 변환기는 발전기에 연결된 유압 모터일 수 있다.
2 차 에너지 변환기는 단일 시스템으로 결합될 수 있다. 예컨대, 기계적 에너지가 파동 및 풍력 에너지 전달 수단 모두에 의해 공급되는 경우, 두 에너지 전달 수단 모두 적절한 커넥터 및 기어링을 통해 공통 샤프트 또는 플라이휠에 결합될 수 있다. 에너지 전달 수단이 모두 유압인 경우, 적절한 유압 회로 및 축압기를 통해 공통 유압 모터에 연결될 수 있다.
바람직하게는, 제 2 양태의 장치는 제 1 양태의 임의의 적합한 특징을 포함할 수 있다.
특정 실시예는 이제 단지 예로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 부력 에너지 변환 장치의 제 1 예시적인 실시예의 등각도를 도시한다.
도 2a는 도 1로부터의 부력 에너지 변환 장치의 제 1 예시적인 실시예의 확대 등각도를 도시한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 제 1 예에 대한 대안의 확대 등각도를 도시한다.
도 3은 서비스 구성에서 도 1로부터의 부력 에너지 변환 장치의 제 1 예시적인 실시예의 측면도를 도시한다.
도 4는 사용시 구성의 도 1로부터의 부력 에너지 변환 장치의 제 1 예시적인 실시예의 측면도를 도시한다.
도 5는 생존 또는 폭풍 구성에서 도 1로부터의 부력 에너지 변환 장치의 제 1 예시적인 실시예의 측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 부력 에너지 변환 장치의 제 2 예시적인 실시예의 등각도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 부력 에너지 변환 장치의 제 3 예시적인 실시예의 등각도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 부력 에너지 변환 장치의 제 4 예시적인 실시예의 등각도를 도시한다.
도 9는 생존 또는 폭풍 구성에서 도 8로부터의 부력 에너지 변환 장치의 제 4 예시적인 실시예의 측면도를 도시한다.
도 10a는 도 1로부터의 부력 에너지 변환 장치의 대안적인 예시적인 실시예의 확대 등각 부분 절개도를 도시한다.
도 10b는 도 10a에 도시된 제 1 예시적인 실시예에 대한 대안의 확대 등각 절개도를 도시한다.
도 11은 도 10a 및 도 10b로부터의 부력 에너지 변환 장치의 다른 예시적인 실시예의 확대 등각 부분 절개도를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 예시적인 실시예의 추가 확대 등각 부분 절개도를 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 부력 에너지 변환 장치의 제 5 예시적인 실시예의 등각도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 부력 에너지 변환 장치(100)의 예시적인 실시예의 등각도가 도시되어 있으며, 상기 부력 에너지 변환 장치는 표면(미도시) 및 베드를 갖는 수역(미도시) 내에 위치한다. 상기 장치는 풍력 터빈(3), 부력 플랫폼(7) 및 그 사이의 연결 부재(9)를 포함한다. 풍력 터빈(3)은 타워(6)의 길이방향 축에 직각으로 배열된 길이방향 축을 갖는 나셀(5)에 결합된 제 1 단부를 갖는 세장형 타워(6)를 포함하고, 나셀(5)은 회전 발전기(미도시)를 수용한다. 타워(6)의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 평면에 배열된 복수의 블레이드(4)가 발전기에 결합되고 발전기로부터 연장된다. 타워(6)는 연결 부재(9)의 제 1 단부에 결합된 제 2 단부를 추가로 포함한다.
연결 부재(9)는 실질적으로 직사각형의 절두체를 형성하는 격자 프레임워크를 포함하고, 상기 제 1 단부는 제 1 단부 에스펙트 비를 갖고, 제 2 단부는 제 2 단부 에스펙트 비를 가지며, 여기서 제 1 단부 에스펙트 비는 제 2 단부 에스펙트 비보다 작다. 연결 부재(9)의 제 2 단부는 부력 플랫폼(7)의 최상부 표면의 중앙 영역에 결합된다.
부력 플랫폼(7)은 실질적으로 직사각형 격자 프레임워크(21)를 포함하는 평면 구조를 포함하고, 격자 프레임워크(21)의 4 개의 모서리 각각에 대략적으로 배치된 플로트(부력 챔버)(22)는 도 2에서 더 가깝게 볼 수 있다. 부력 플랫폼(7)은 연결 부재(9) 및 풍력 터빈(3)의 길이방향 축에 실질적으로 직각으로 배향된다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 풍력 및 파동 결합 에너지 변환 장치의 제 1 실시예를 도시한다.
상기 도 1 내지 도 5에서, 장치(100)는 표면(1) 및 베드(2)를 갖는 수역에 위치하는 것으로 도시되어 있으며, 상기 장치는 터빈 블레이드(4), 나셀(5) 및 마스트(6)를 추가로 포함하는 풍력 터빈(3)을 포함한다. 또한 다수의 파동 에너지 변환기(8)가 있는 부력 플랫폼(7) 및 풍력 터빈(3)이 장착되는 연결 부재(9)를 추가로 포함한다.
장치는 연결 부재(9)의 상부에 위치되고 파동 에너지 변환기 및 풍력 터빈에 의해 포획된 에너지를 기계로부터의 예컨대 그리드 순응 전기로 내보내기에 적합한 형식의 전기로 변환하는 전력 변환 장치를 포함하는 기계실(10)을 추가로 포함한다.
장치는 또한 해심 베드(2)에 위치된 앵커(12), 계류 라인(13) 및 깊이 설정 수단(14)을 추가로 포함하는 계류부(11)를 포함한다. 계류 라인(13)은 일반적으로 로프 또는 체인 또는 둘의 조합일 수 있는 가요성 라인일 수 있다. 깊이 설정 수단은 일반적으로 윈치 또는 체인 풀러이다.
파동 에너지 변환기들(8)은 전형적으로 부력 플랫폼(7)의 최상부 표면에 위치하며, 에너지 포획을 최적화하기 위해 에너지 포획 플로트(15), 복수의 결합 부재(16) 및 결합 부재(16)를 안내하고 플로트(15)와의 기하학적 관계를 설정하는 복수의 풀리(17)를 각각 포함한다. 도 4에 도시된 사용시 구성에서, 장치(100)의 에너지 포획 플로트(15)는 부력 플랫폼(7)의 상부 표면에 대해 최적의 높이(H')에 위치하여 결합 부재(16) 및 부력 플랫폼(7)의 상부 표면 사이에 각도(A)가 생성되고, 상기 각도는 최적의 에너지 포획을 위해 요구되는 각도이다. 일반적인 최적 각도의 예는 45도이며 적절한 각도의 범위는 15 내지 75 도이다. 최적의 높이(H')는 부력 플랫폼(7)의 상부 표면과 플로트(15)의 하부 사이에 충분한 틈새를 제공한다. 상기 틈새는 에너지 포획 플로트(15)에 의해 최적의 파동 에너지 포획을 제공하는 거리이다. 최적의 거리가 15m 내지 50m의 범위에서 선택될 수 있다.
각각의 결합 부재(16)는 가요성 라인의 형태를 취하고 에너지 변환기(18)에 결합된다.
전형적으로, 각각의 에너지 변환기(18)는 회전 발전기에 차례로 링크되는 결합 부재(16)가 감기는 드럼을 포함할 것이다. 각 드럼(17)의 단부에 예로서 도시된 회전 발생기는 또한 윈치로서 작용하여 결합 부재(16)의 길이, 따라서 플로트(15)의 깊이가 조정될 수 있게 한다. 드럼은 또한 별도의 윈치 또는 다른 조정 수단(미도시)에 의해 구동될 수 있어 결합 부재(16)의 길이가 회전 발전기와 독립적으로 조정될 수 있다.
풍력 터빈(3)의 나셀(5)은 일반적으로 회전 전기 발전기가 될 에너지 변환기(미도시)를 포함한다.
풍력 터빈 및 파동 에너지 변환기(18)를 위한 회전 발전기는 임의의 유형의 발전기일 수 있지만 전형적인 발전기일 수 있다. 각 발전기는 장치가 단일 전원 출력 케이블(23)을 통해 필요한 형식으로 전력을 내보낼 수 있도록 각 발전기의 전기 출력을 최종 전력 변환 스테이지에 연결하는 공통 전기 시스템(미도시)의 일부이다. 전력 변환 스테이지는 인버터 및 변압기와 같은 구성요소로 구성되며 유지관리를 위해 쉽게 접근할 수 있도록 기계실(10)에 수용된다. 기계실(10)은 또한 제어 및 연통 시스템(미도시)을 포함할 것이다.
도 4를 참조하면, 도 1의 부력 에너지 변환 장치(100)의 예시적인 실시예가 온화한 바다 조건 동안 사용시 구성으로 도시된다. 도시된 사용시 구성에서, 부력 플랫폼(7)은 수역(150)의 표면(1) 밑에 잠기고, 깊이 설정 부재(14)의 계류 라인(13)이 수역(150)의 베드(2)에 있는 각각의 앵커 부재(12)에 부착되어 있다. 도시된 사용시 구성에서, 연결 부재(9)는 수역(150)의 표면(1)을 통해 돌출된 것으로 도시되어, 풍력 터빈(3)은 수역(150)의 표면(1) 위에 있고, 수역(150)과 접촉하지 않는다. 연결 부재(9)는 수역(150)의 표면(1) 위에 실질적으로 남아 있고 설비(150)(미도시)를 수용하도록 배열되는 공동(10)[이 경우에는 기계실(10)]을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도시된 사용시 구성에서, 파동 에너지 변환기의 플로트(15)는 파도의 이동을 포획하기 위해 수역(150)의 표면(1)에 근접하게 위치된다.
도 5를 참조하면, 도 1의 부력 에너지 변환 장치(100)의 예시적인 실시예는 큰 파도로 도시된 실시예에서 도시된 폭풍 동안 폭풍 또는 생존 구성으로 도시된다. 도시된 폭풍 구성에서, 부력 플랫폼(7)은 수역(150)의 표면(1) 밑에 잠겨진 상태로 사용시 구성에 있는 것으로 실질적으로 위치하며, 깊이 설정 부재(14)의 계류 라인(13)은 수역(150)의 베드(2) 상의 각각의 앵커 부재(12)에 부착되어 있다. 도 4의 사용시 구성에서와 같이, 도 5에 도시된 폭풍 구성에서, 연결 부재(9)는 수역(150) 내의 부력 플랫폼(7)의 깊이(계류 라인(13)의 길이에 의해 결정됨)에 의해 한정되는 수역(150)의 표면(1)을 통해 돌출하는 것으로 도시된다. 따라서, 연결 부재(9)는 하우징(10)이 평균 해수면(L)에 대해 하우징 높이(H'')에 위치되도록 배치되어 하우징 높이(H'')는 하우징이 수역(150)의 표면(1) 위에 유지되도록 한다. 따라서 풍력 터빈(3)은 또한 수역(150)의 표면(1) 위에 항상 위치되고 수역(150)과 접촉하지 않는다. 파동 에너지 변환기(8)의 플로트(5)는 폭풍 구성에서, 부력 플랫폼(7)에 위치하고 따라서 큰 파도에 대한 장치(100)의 최소 저항, 장치(100)에 대한 힘 및 깊이 설정 부재(14)의 계류 라인(13)의 장력 및 장치(100)의 최대 안정성을 위해 최적화된다.
파동 에너지 변환기(8)의 예가 도 12에 도시되어 있고, 파동 에너지 변환기(8)는 에너지 포획 플로트(15), 에너지 변환 수단(17), 및 플로트(15)를 에너지 변환 수단(17)에 결합하는 결합 부재(16)를 포함한다. 결합 부재(16)는 에너지 변환 수단(17) 내에서 드럼 주위에 감긴 가요성 라인을 포함하며, 드럼은 플로트(15)와 부력 플랫폼(7) 사이의 거리를 조정하도록 배열된 윈치에 의해 구동된다. 플로트(15)가 파도에 의해 이동됨에 따라 이들은 교대로 각각의 결합 부재(16)를 연장 및 수축시키고 각각의 에너지 변환 수단(17)을 작동시켜 장치가 전력을 생성할 수 있게 한다. 이러한 유형의 파동 에너지 변환기는 예시적이며 다른 유형의 파동 에너지 변환기가 장치에 사용될 수 있다.
또한 도 12에는 하나의 수직 계류 라인(13)의 쌍으로 배열된 계류 윈치(14)(도시됨)가 도시되고 또한 부력 플랫폼(7)의 모서리에 하나의 각진 계류 라인(미도시)을 제공하도록 배열되지만 다른 윈치 위치도 가능하다.
설명된 실시예에서 파동 에너지 변환기는 단지 예시를 위한 것으로 간주되어야 한다. 설명을 위해 해양 전력 시스템 WaveSub(RTM)와 유사한 파동 에너지 변환기가 설명되었다. 상이한 파동 에너지 변환기를 포함하는 추가 실시예가 생각될 수 있으며, 그 일부 예는 밑에서 더 자세히 설명될 것이다:
도 6을 참조하면, 파동 에너지 변환기의 에너지 포획 부재가 마스트(53)에 슬라이드 가능하게 부착되고 파도의 이동에 따라 마스트(53)를 위아래로 자유롭게 이동시키도록 배열된 부력 디스크(52)를 포함하는 것을 제외하고 모든 양태에서 제 1 실시예와 유사한 본 발명의 제 2 실시예(51)가 예상된다. 플로팅 디스크가 대신에 압력 차를 통해 에너지 포획 및 변환을 제공하도록 유사하게 배열된 슬라이드식 마스트의 상부에 고정식으로 부착되는 실시예가 인식될 것이다. 적절한 경우, 도 1 내지 도 5의 실시예에 대한 것과 동등한 번호가 사용될 것이다. 제 2 실시예에서, 부력 디스크(52)는 각각 대응하는 결합 부재(미도시)와 연통하며, 이는 대응하는 포획 및/또는 변환된 에너지를 전송하고 에너지 포획을 최적화하기 위해 부력 디스크(52)와의 기하학적 관계를 설정하는 유압 램 및 에너지 전송 라인(미도시)을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 장치(51)는 마스트(53)의 상부 표면이 해면(1)으로부터 최적의 간극 거리가 되도록 하는 깊이에 위치된 부력 플랫폼(7)을 포함한다. 상기 간극 거리는 에너지 포획 디스크(52)에 의해 최적의 파동 에너지 포획을 제공한다. 상기 마스트(53)에 대한 최적 간극 거리는 10m 내지 50m 범위에서 선택될 수 있다.
제 2 실시예(51)와 유사한 제 3 실시예(54)가 도 7에 도시되어 있으며, 여기서 특징들은 실질적으로 동일하고 그와 동등한 번호가 사용된다. 도 7의 제 4 실시예(54)에서, 부력 디스크(52)는 세장형 플로트(55)로 교환된다. 장치(54)는 플로트(55)의 상부 표면이 해면(1)으로부터 최적의 간극 거리가 되도록 하는 깊이에 위치된 부력 플랫폼(7)을 포함한다. 상기 간극 거리는 에너지 포획 플로트(55)에 의해 최적의 파동 에너지 포획을 제공한다. 상기 플로트(55)에 대한 최적 간극 거리는 15m 내지 40m의 범위에서 선택될 수 있다.
도 6 및 도 7의 실시예에서 각각의 파동 에너지 변환기는 압력차 파동 에너지 변환기의 형태를 취하고, 예컨대 파동 에너지 포획 디스크(52) 또는 플로트(54)로부터 파동 에너지를 포획하는데 사용되는 유압 램을 포함할 수 있다. 이러한 유압 메커니즘은 에너지 전달 라인을 통해 하우징(10)의 에너지 변환기로 유압 에너지를 전달할 것이다. 대안적으로, 가요성 라인의 형태를 취하고 풀리를 통해 기계실(10)에 위치한 에너지 변환기(18)로 안내되는 결합 부재가 사용될 수 있다. 기계실(10)은 항상 물 위에 있으므로 에너지 변환기(18)는 건조한 환경에 있어야 한다. 각각의 에너지 변환기는 회전 발전기에 차례로 링크된 결합 부재가 감기는 드럼을 포함할 수 있다. 회전 발전기(미도시)는 또한 결합 부재의 길이를 허용하고, 따라서 부력 디스크(52) 또는 세장형 플로트(55)의 깊이가 조정될 수 있게 하는 윈치로서 작용할 수 있다. 드럼은 또한 별도의 윈치 또는 다른 조정 수단(미도시)에 의해 구동될 수 있어 결합 부재의 길이가 회전 발전기와 독립적으로 조정될 수 있게 한다. 예는 도 12에서 볼 수 있다. 압력 차동 장치를 사용한 에너지 포획, 전달 및 변환의 다른 실시예가 인식될 것이며, 예컨대 잠재적으로 압력 차의 결과로 위에서 설명한 유압 에너지 전달 메커니즘을 사용하여 기계적 또는 운동 에너지를 전달하도록 배열된 막을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예(56)의 등각도는 제 2 실시예의 것과 유사하게 도시되고, 적절한 경우 등가 번호가 사용된다. 도 8의 제 4 실시예(56)에서, 파동 에너지 변환기(57)는 패들(58)이 패들(58)의 제 1 주 표면에서 부력 플랫폼(7)에 인접한 제 1 위치와 패들(58)이 패들(58)의 제 2 주 표면에서 부력 플랫폼(7)에 인접하는 제 2 위치 사이에서 왕복운동 방식으로 힌지를 중심으로 회전하도록 배열된 패들(58)을 포함하고, 여기서 제 1 주 표면은 제 2 주 표면의 반대편에 있다. 이러한 방식으로, 패들(58)은 파도의 유동에 따라 힌지 주위로 왕복 회전하고, 결과적으로 회전 발전기(미도시)를 구동한다. 회전 발전기가 연결 부재 상부에 위치된 기계실(10)을 포함하는 실시예가 이해될 것이다. 도 9는 폭풍 구성의 도 8의 제 3 실시예를 도시하며, 패들(58)은 부력 플랫폼(7)에 인접하게 위치된다.
대안적인 실시예(미도시)에서 에너지 변환 장치는 고정되거나 풍력 에너지 변환 시스템과 조력 발전 시스템의 조합에 적합한 구조를 가질 수 있다.
설명된 실시예는 전형적인 수평축 풍력 터빈을 보여 주지만, 다른 유형의 풍력 에너지 포획 장치가 예컨대 수직축 풍력 터빈 또는 연 동력 발전기 시스템와 같은 풍력 에너지 변환기의 일부로서 및/또는 풍력 에너지 변환기 내에서 사용되는 추가적인 실시예가 이해될 것이다.
디바이스의 구조는 장치가 사용시 구성에 있을 때 상대적으로 얇은 프레임워크만 파도 영역에 있도록 설계되어 디바이스의 파도 부하를 줄인다.
폭풍에서 살아 남기 위해 파동 에너지 변환기의 플로트를 부력 플랫폼의 주요 구조에 대해 후퇴시킬 수 있어서, 플로트/플랫폼과 풍력 터빈 타워 사이에 큰 갭을 남겨 두어 큰 폭풍 파도가 상기 갭을 통해 최소한의 하중으로 통과할 수 있다.
설명된 실시예에서 묘사된 깊이 설정 부재는 바지선 플랫폼에 높은 수준의 안정성을 제공하기 위해 4 개의 수직 계류 라인과 4 개의 각진 계류 라인을 포함한다. 대안적인 계류 레이아웃이 가능한 추가 실시예가 이해될 것이다.
도시된 실시예에서 에너지 운송 수단은 디바이스로부터 도시된 실시예에서는 정션 박스인 수중 에너지 저장 부재로 전력을 내보내는 파워 엄빌리컬의 형태를 취한다. 정션 박스로부터 추가 케이블(미도시)이 지상으로 에너지를 전달한다.
도 3에 도시된 운송 구성에서, 장치 및 연결부의 모든 이동 부품은 수역의 표면 위에 있으며 유지관리를 위해 접근할 수 있다. 도시된 실시예에서 부력 탱크 인 부력 플랫폼 상의 부력은 전체 장치를 부양하는데 필요한 부력을 제공하고 고정된 부력을 갖는다. 부력 플랫폼의 부력 부분이 고정 또는 가변 부력인 추가 실시예가 인식될 것이다.
운송 구성에서 장치가 원하는 위치에 있고 파워 엄빌리컬이 연결되어 있으면 풍력 터빈은 파동 에너지 변환기가 작동하지 않을 때 계속 작동할 수 있다. 이로 인해, 예컨대 풍력 터빈이 여전히 전력을 생성하는 동안 파동 에너지 변환기에서 유지관리를 수행할 수 있다.
도 4에 설명되고 도시된 사용시 구성에서, 부력 플랫폼은 파동 에너지 변환기가 기능하고 에너지를 생성할 수 있는 수준으로 잠기게 된다. 파동 에너지 변환기는 수역의 표면에 있거나 가까이 있을 수 있으며 파도에 의해 움직일 수 있다. 풍력 터빈은 이 구성에서 물이 없는 상태로 유지되며 파동 에너지 변환기가 계속해서 전력을 생성하는 동안 유지관리를 위해 접근할 수 있다.
깊이 설정 부재 또는 깊이 설정 부재의 일부가 장치를 상기 부위로 운반하기 전에 장치의 원하는 위치에 사전 설치되는 실시예가 이해될 수 있다. 이러한 예시적인 상황에서, 장치를 운송 구성으로부터 사용시 구성으로 전개하기 위해, 장치는 각각의 고정 부재에 의해 수역의 베드에 부착된 사전 설치된 계류 라인에 연결된다. 계류 라인의 길이는 깊이 설정 부재의 윈치로 조정된다. 윈치는 계류 라인을 감아 수역의 표면 아래의 부력 플랫폼을 당겨 부력 플랫폼의 부력 부분의 부력을 극복하여 필요한 깊이에 부력 플랫폼을 배치한다.
폭풍 구성에서 파동 에너지 변환기의 플로트는 수중에서 더 수축되고 바람직하게는 부력 플랫폼에 고정된다. 폭풍 구성에서 수중 플로트의 깊이는 그렇지 않으면 폭풍 파도의 해수면 위 또는 가까이에서 경험할 수 있는 큰 힘으로부터 보호된다. 연결 부재는 폭풍 파도가 풍력 터빈 타워에 도달할 수 없을 정도로 표면보다 충분히 높도록 수역의 표면을 통해 돌출된다. 따라서 폭풍 파도에 노출된 디바이스의 유일한 부분은 격자 구조로 만들어진 연결 부재의 프레임워크이고, 이 프레임워크는 얇은 단면을 가진 빔을 포함하여 파도가 큰 힘을 겪지 않고 구조를 자유롭게 통과할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시된 것에 대한 대안적인 실시예가 도 10a 및 도 10b에 도시되어 있다. 도 10a에서, 풍력 터빈(3)의 나셀(5)은 마스트(6)를 따라 내려가는 구동샤프트(20)을 기계실(10)의 에너지 변환기(18)로 돌리는 기어(19)를 포함한다. 에너지 변환기(18)는 일반적으로 회전 전기 발전기일 것이다.
도 10b에서, 풍력 에너지 변환기 및 파동 에너지 변환기(15, 16, 17)는 풍력 및 파동 에너지를 각각 유압 또는 기계적 에너지와 같은 중간 형태의 에너지로 변환하고, 이는 유압 또는 기계적 수단에 의해 기계실(10), 기계실(10) 내에 수용된 에너지 발생기(18)로 전달된다. 이는 더 많은 복잡한 기계가 가공하기 더 간단하고(예: 해저 아님) 유지관리를 위해 접근하기 더 쉬운 위치(예: 해저 아니고 풍력 터빈 마스트 상단이 아니다)에 수용된다는 이점이 있다.
부력 플랫폼(7) 및 연결 부재(9)는 실질적으로 직사각형 격자 프레임워크(21)와 격자 프레임워크(21)의 각각의 모서리에 대략적으로 위치된 부력 챔버(22)를 포함한다. 부력 챔버(22)는 장치가 순 양성 부력을 갖도록 보장한다. 장치의 예시된 실시예가 실질적으로 직사각형 플랫폼(7)으로 도시되어 있지만, 삼각형 또는 원형과 같은 다른 형상이 가능하다는 것을 이해할 수 있다.
장치는 장치에 의해 생성된 에너지를 해저 커넥터(24)로 전달하도록 배열된 전력 수출 케이블(23)을 추가로 포함한다. 해저 커넥터(24)는 일반적으로 고정 해저 케이블(미도시) 또는 에너지 저장 수단(미도시)에 추가로 연결될 것이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 대안적인 실시예가 도시된다. 대안적인 실시예는 풍력 터빈(3)으로부터 기계실(10)로의 에너지 전달 메커니즘을 제외한 모든 양태에서 도 10a 및 도 10b에 도시된 실시예와 유사한다.
본 발명의 대안적인 실시예는 제 1 실시예의 구동샤프트(20) 대신에 터빈 마스트(6)의 내부를 따라 내려가는 구동 벨트(25)를 사용한다. 구동 벨트(25)는 터빈의 나셀(5)에 있는 풀리(26)에 의해 구동되고 회전 에너지 변환기(18)를 회전시키는 기계실(10)의 다른 풀리(27)에 연결된다.
벨트 드라이브는 체인 드라이브로 대체될 수 있고 매우 유사한 방식으로 작동할 수 있음을 알 수 있다.
풍력 터빈(3) 및 파동 에너지 변환기(8)로부터 기계실(10) 로의 에너지 전달 메커니즘이 유압인 실시예가 이해될 것이다. 유압 시스템은 예컨대 풍력 터빈(3)의 회전 에너지를 마스트(6) 내부를 따라 이어지는 유압 라인에 의해 기계실(10)의 에너지 변환기(18)로 전달되는 유압 에너지로 변환하는 나셀(5)의 유압 발전기를 사용할 수 있다.
파동 에너지 변환기(8)는 결합 부재(16)를 유압 발전기(미도시)로 직접 안내하는 모서리 풀리(17)를 포함한다. 유압 발전기는 유압 라인에 의해 기계실(10)의 2 차 에너지 변환기에 연결된다.
도 10b에 도시된 대안적인 실시예는 풍력 터빈(3) 및 파동 에너지 변환기(8) 모두로부터의 유압 에너지를 전기로 변환하는 공통 2 차 에너지 변환기를 이용할 수 있다.
상술한 실시예에서, 풍력 에너지 변환기는 수평축 풍력 터빈을 포함한다. 풍력 에너지 변환기는 수직축 풍력 터빈을 포함하는 도 13에 도시된 것과 같은 추가적인 예시적인 실시예가 이해될 것이다.
상기 설명된 실시예는 단지 예로서 제공되며 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 설명된 하우징은 풍력 에너지 변환 부재 또는 파동 에너지 변환 부재 중 하나 또는 둘 모두의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 파동 에너지 변환 부재는 일부 상황에서 유지관리 요구사항으로 인해 하우징에 위치하는 가장 중요한 구성요소일 수 있다.

Claims (25)

  1. 재생 가능 에너지 원들로부터 얻은 에너지를 유용한 에너지로 변환하는 부력 에너지 변환 장치로서,
    풍력 에너지 변환기;
    수역(body of water)에서 상기 풍력 에너지 변환기를 지지하도록 배치된 부력 플랫폼으로서, 상기 수역은 표면과 베드(bed)를 갖는, 상기 부력 플랫폼; 및
    상기 풍력 에너지 변환기와 상기 부력 플랫폼 사이에 배치되는 연결 부재를 포함하고,
    상기 부력 플랫폼은, 상기 부력 플랫폼이 상기 수역에 잠기는 사용시 구성을 포함하고, 상기 사용시 구성에서 상기 풍력 에너지 변환기가 실질적으로 상기 수역 위에 위치하도록 상기 연결 부재는 상기 수역의 표면을 통해 돌출하고;
    상기 장치는 상기 부력 플랫폼과 연통하는 파동 에너지 변환기를 추가로 포함하고, 상기 파동 에너지 변환기는 상기 수역으로부터의 파동 에너지를 유용한 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 서비스 구성을 추가로 포함하고, 상기 서비스 구성에서 상기 부력 플랫폼은 실질적으로 상기 수역의 표면 상에 있되, 상기 장치의 모든 서비스 가능한 요소들은 상기 수역 위에 있고 상기 장치는 계류 수단(mooring means)에 연결되는, 부력 에너지 변환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서비스 구성에서, 상기 풍력 에너지 변환기는 풍력 에너지를 유용한 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 운송 구성을 추가로 포함하고, 상기 운송 구성에서 상기 부력 플랫폼은 실질적으로 상기 수역의 표면 상에 있고, 상기 장치는 계류 수단에 결합되지 않고, 또한 상기 장치는 상기 수역의 표면 상에서 안정적으로 자유 부유할 수 있는, 부력 에너지 변환 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파동 에너지 변환기는 파동 에너지 변환 부재에 결합되는 파동 에너지 포획 부재를 포함하고, 상기 장치는 폭풍 구성을 추가로 포함하고, 상기 폭풍 구성에서, 상기 파동 에너지 포획 부재는 상기 부력 플랫폼에, 상기 부력 플랫폼 내에 또는 상기 부력 플랫폼에 근접하게 위치하는, 부력 에너지 변환 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파동 에너지 변환기는 상기 파동 에너지 변환기가 최적의 에너지 변환을 제공하는 작업 깊이를 포함하고; 또한, 상기 사용시 구성의 부력 플랫폼은 부력 플랫폼 깊이를 포함하고; 상기 부력 플랫폼 깊이는 상기 작업 깊이와 실질적으로 동일한, 부력 에너지 변환 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 에너지 변환기 및 상기 파동 에너지 변환기는 각각의 풍력 에너지 및 파동 에너지를 각각의 중간 형태의 에너지로 변환하도록 배열되고, 각각의 중간 형태의 에너지는 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달되고, 상기 2 차 에너지 변환 장치는 중간 형태의 에너지를 결합하고, 상기 결합된 중간 형태의 에너지를 단일 형태의 원하는 출력 에너지로 내보내도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는 하나 이상의 풀리 및 기어를 사용하여 상기 풍력 에너지 또는 상기 파동 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 배열되고; 상기 기계적 에너지를 상기 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달하도록 추가로 배열되고; 상기 2 차 에너지 변환 장치는 상기 장치로부터 다른 형태의 에너지를 내보내기 전에 상기 기계적 에너지를 상기 다른 형태의 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는 하나 이상의 유압 액추에이터를 사용하여 상기 풍력 에너지 또는 상기 파동 에너지를 유압 에너지로 변환하도록 배열되고; 상기 유압 에너지를 상기 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달하도록 추가로 배열되고; 상기 2 차 에너지 변환 장치는 상기 장치로부터 다른 형태의 에너지를 내보내기 전에 상기 기계적 에너지를 상기 다른 형태의 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 풍력 에너지 또는 상기 파동 에너지를 제 1 형태의 에너지로 변환하도록 배열되고; 상기 제 1 형태의 에너지를 공통 2 차 에너지 변환 장치로 전달하도록 추가로 배열되고; 상기 2 차 에너지 변환 장치는 상기 장치로부터 제 2 형태의 에너지를 내보내기 전에 상기 제 1 형태의 에너지를 상기 제 2 형태의 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 에너지 변환기는:
    풍력 에너지 1 차 변환기 및 풍력 에너지 전달 수단을 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파동 에너지 변환기는:
    파동 에너지 1 차 변환기;
    파동 에너지 전달 수단; 및
    파동 에너지 2 차 변환기를 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부력 플랫폼은 상기 부력 플랫폼이 상기 수역에 잠기는 사용시 구성을 포함하고, 상기 사용시 구성에서 상기 풍력 에너지 변환기가 실질적으로 상기 수역 위에 위치하도록 상기 연결 부재는 상기 수역의 표면을 관통하여 돌출하는, 부력 에너지 변환 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 사용시 구성에서, 상기 파동 에너지 포획 부재는 상기 수역의 표면에 또는 상기 수역의 표면에 근접하게 위치되는, 부력 에너지 변환 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파동 에너지 변환기는 파동 에너지 변환 부재에 결합되는 파동 에너지 포획 부재를 포함하고, 상기 파동 에너지 포획 부재는 상기 파동 에너지 포획 부재 및 상기 파동 에너지 변환 부재 사이의 거리를 한정하는 적응가능한 결합 부재에 의해 상기 파동 에너지 변환 부재에 결합되는, 부력 에너지 변환 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파동 에너지 변환기는 파동 에너지 변환 부재에 결합되는 파동 에너지 포획 부재를 포함하고, 상기 파동 에너지 변환기는 상기 에너지 변환 부재 및 상기 파동 에너지 포획 부재 사이의 상대 이동을 유용한 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파동 에너지 변환기는 파동 에너지 변환 부재에 결합되는 파동 에너지 포획 부재를 포함하고, 상기 파동 에너지 포획 부재는 플로트(float)를 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용시 구성에서, 상기 장치는 상기 파동 에너지 및 상기 풍력 에너지 모두를 상기 유용한 에너지로 변환하도록 배열되는, 부력 에너지 변환 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부력 플랫폼은 미리 결정된 범위에 걸쳐 상기 부력 플랫폼의 최상부 표면과 상기 수역의 표면 사이의 깊이를 한정하도록 배열된 적응가능한 깊이 설정 수단을 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적응가능한 깊이 설정 수단은 상기 부력 플랫폼을 상기 수역의 베드에 결속하기 위한 테더(tether)를 포함하고, 상기 부력 플랫폼의 부력은 상기 테더에 적절한 장력을 제공하도록 배열(arranged)되고, 상기 적절한 장력은 상기 사용시 구성에 있을 때 상기 부력 플랫폼에 안정성을 제공하는, 부력 에너지 변환 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 테더의 안정성 및 장력은 상기 부력 플랫폼의 이동을 실질적으로 억제하도록 제공(arranged)되는, 부력 에너지 변환 장치.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테더는 실질적으로 비탄성 물질을 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 부재의 적어도 일부는 실질적으로 상기 연결 부재를 통한 물의 통과를 허용하도록 배열된 강성 개방 프레임워크를 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 플랜트; 모터; 발전 수단과 같은 설비를 저장하도록 배열된 저장 공동을 포함하는, 부력 에너지 변환 장치.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    a. 상기 부력 플랫폼 길이;
    b. 상기 부력 플랫폼 폭;
    c. 상기 부력 플랫폼 직경 중 적어도 하나는:
    20 내지 200 미터 범위에서 선택되는, 부력 에너지 변환 장치.
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