KR20210124361A - 제어형 부유 태양광 모듈 - Google Patents
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Abstract
부력 모듈은, 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정(define)하는, 베이스; 상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅(fit)되는 유체-홀딩 컨테이너를 포함하며, 상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 "FLOATING SOLAR PANEL MODULE"이라는 명칭으로 2019년 02월 06일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제62/801,747호의 이익을 주장하며, 이의 내용들은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
기술분야
본 발명은, 그 일부 실시예들에 있어서, 광전지 전력 시스템들의 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 그러나 비배타적으로, 광전지 전력 시스템들에 대한 부유 태양광 패널 모듈들에 관한 것이다.
태양 에너지는 청정하고 고갈되지 않는 천연 자원이며, 가장 유망한 재생 에너지 기술들 중 하나이다. 매년 지구에 도달하는 태양 방사 중 매우 작은 부분만이 전세계적 에너지 지속 가능성을 향한 중요한 발걸음을 내딛는데 필요할 것이다. 그러나, 태양광 발전소들이 기존의 발전소들과 동일한 발전 용량 및 공급 안정성을 제공하기 위하여, 요구되는 토지 면적이 매우 크다.
따라서, 이용가능한 표면적을 효율적으로 사용하기 위하여, 태양광 발전은 호수들, 인공 저수지들, 및/또는 바다로 이동될 수 있으며, 이는, 인간 주거 공간 및 농업용 토지를 보존하면 뿐만 아니라, 예를 들어, 다른 산업 용도들에 대해 지정된 공간들을 사용함으로써 자연 보호 구역들을 보존하면서 토지의 사용을 개선한다. 결과적으로, 부유 태양광 어레이들은 최근 몇 년 동안 큰 관심을 불러일으켰다.
연관된 기술의 이전의 예들 및 이와 연관된 한계들은 배타적이 아니라 예시적으로 의도된다. 연관된 기술의 다른 한계들이 도면들의 연구 및 명세서의 숙독 시에 당업자들에게 자명해질 것이다.
다음의 실시예들 및 이들의 측면들이 제한적인 범위가 아니라 예시적이고 전형적으로 의도되는 시스템들, 툴들 및 방법들과 관련하여 설명되고 예시된다.
일 실시예에 있어서, 수역(body of water) 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정(define)하는, 베이스; 상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅(fit)되는 유체-홀딩 컨테이너를 포함하며, 상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정되는, 부력 모듈이 제공된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 선박(vessel)이며, 상기 공간은 상기 선박의 내부 챔버이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선박은 내부 벽 및 외부 벽을 포함하는 이중-벽 선박이며, 상기 외부 및 내부 벽들 사이의 사이 공간은 액체 및 고체 중 적어도 하나를 포함하는 밸러스트(ballast)로 적어도 부분적으로 충전되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 이격된 위치로 배열된 적어도 2개의 선체(hull)들을 포함하며, 상기 선체들은 서로 견고하게 상호연결되고, 상기 공간은 상기 선체들 사이에 획정된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 액체 및 고체 중 하나 이상을 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임은 10 내지 300 cm 사이의 범위 내이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 모듈은, 상기 베이스에 결합되며 태양광 패널을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 마운트(mount)를 더 포함하며, 상기 태양광 모듈은 상기 마운트에 대하여 피봇 포인트에 대해 틸팅가능(tiltable)하다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 모듈은, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 상기 피봇 포인트에 대한 상기 태양광 패널의 상기 피봇가능 모션으로 변환하도록 구성된 틸트 메커니즘을 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은 수평에 대하여 하나의 측면 또는 2개의 측면들로 25° 내지 75° 사이에서 상기 태양광 모듈을 틸팅하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 상기 태양광 패널의 무게 중심이 상기 피봇 포인트 아래에 또는 위에 위치되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 케이블-및-풀리 틸트 메커니즘, 크랭크-형 틸트 메커니즘, 및 아치형 슬롯 틸트 메커니즘, 수중 대칭 프레임을 갖는 평행사변형, 및 수중 비대칭 프레임 및 푸시/풀 로드들을 갖는 평행사변형 중 하나를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선박은 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이에 상기 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구부들을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부들 중 적어도 일부는 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트(rate)를 조절하도록 치수가 결정된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 조절은, 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 구성된 제어 밸브를 사용함으로써 달성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 모듈은 상기 컨테이너와 유체 연통하는 제어 유닛을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 모듈은 상기 제어 유닛과 상기 컨테이너 사이에 연결된 파이프를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 파이프는 상기 베이스에 장착되며, 적어도 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 용이하게 하도록 구성된 연장가능 부분을 갖는다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 파이프를 통해 상기 컨테이너 내로 및/또는 밖으로 상기 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은, 적어도 부분적으로, 상기 모듈의 지리적 위치에 대한 황도(ecliptic) 상의 태양의 위치에 기초하여 상기 컨테이너 내의 상기 유체 레벨을 조정하도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 복수의 부력 모듈들로서, 각각의 부력 모듈은, 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정하는, 상기 베이스, 및 상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅되는 유체-홀딩 컨테이너를 포함하며, 상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정되는, 상기 복수의 부력 모듈들; 상기 모듈들을 지정된 배열로 견고하게 상호연결하도록 구성된 프레임 부재들을 포함하는 프레임워크; 및 상기 컨테이너들의 각각과 유체 연통하는 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 상기 제어 유닛을 포함하는, 시스템이 추가로 제공된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 모듈들은 로우(row)들 및 컬럼들(column)을 포함하는 그리드 어레이 필드로 배열된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 선박(vessel)이며, 상기 공간은 상기 선박의 내부 챔버이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선박은 내부 벽 및 외부 벽을 포함하는 이중-벽 선박이며, 상기 외부 및 내부 벽들 사이의 사이 공간은 액체 및 고체 중 적어도 하나를 포함하는 밸러스트(ballast)로 적어도 부분적으로 충전되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 이격된 위치로 배열된 적어도 2개의 선체(hull)들을 포함하며, 상기 선체들은 서로 견고하게 상호연결되고, 상기 공간은 상기 선체들 사이에 획정된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 액체 및 고체 중 하나 이상을 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임은 10 내지 300 cm 사이의 범위 내이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는, 상기 베이스에 결합되며 태양광 패널을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 마운트를 더 포함하며, 상기 태양광 모듈은 상기 마운트에 대하여 피봇 포인트에 대해 틸팅가능하다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 상기 피봇 포인트에 대한 상기 태양광 패널의 상기 피봇가능 모션으로 변환하도록 구성된 틸트 메커니즘을 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은 수평에 대하여 어느 하나의 측면으로 25° 내지 75° 사이에서 상기 태양광 모듈을 틸팅하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 상기 태양광 패널의 무게 중심이 상기 피봇 포인트 아래에 또는 위에 위치되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 케이블-및-풀리 틸트 메커니즘, 크랭크-형 틸트 메커니즘, 및 아치형 슬롯 틸트 메커니즘, 수중 대칭 프레임을 갖는 평행사변형, 및 수중 비대칭 프레임 및 푸시/풀 로드들을 갖는 평행사변형 중 하나를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선박은 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이에 상기 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구부들을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부들 중 적어도 일부는 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트(rate)를 조절하도록 치수가 결정된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 조절은, 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 구성된 제어 밸브를 사용함으로써 달성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 시스템은 상기 컨테이너들과 유체 연통하는 제어 유닛을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 시스템은, 상기 제어 유닛을 상기 컨테이너들의 각각과 연결하도록 구성된 파이프 그리드를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 파이프 그리드를 통해 상기 컨테이너 내로 및/또는 밖으로 상기 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은, 적어도 부분적으로, 상기 모듈의 지리적 위치에 대한 황도 상의 태양의 위치에 기초하여 상기 컨테이너들 내의 상기 유체 레벨을 조정하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 태양광 패널들은 일제히 틸팅하도록 더 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 프레임워크는 상기 시스템을 계류(moor)하도록 구성된 하나 이상의 라인들을 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하나 이상의 라인들은 상기 시스템의 방위각 각도의 조정을 용이하게 하도록 더 구성된다.
일 실시예에 있어서, 복수의 부력 모듈들을 포함하는 시스템을 제공하는 단계로서, 각각의 부력 모듈은, 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정하는, 상기 베이스, 및 상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅되는 유체 홀딩 컨테이너를 포함하며, 상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정되는, 단계; 상기 모듈들을 지정된 배열로 견고하게 상호연결하도록 구성된 프레임 부재들을 포함하는 프레임워크를 사용하여 상기 모듈들을 지정된 배열로 견고하게 상호연결하는 단계; 상기 컨테이너들의 각각과 유체 연통하는 제어 유닛을 제공하는 단계로서, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 단계; 및 상기 시스템을 수역 내에 배치하는 단계를 포함하는, 방법이 추가로 제공된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 상호연결하는 단계는, 로우들 및 컬럼들을 포함하는 그리드 어레이 필드로 상기 복수의 모듈들을 상호연결하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 선박(vessel)이며, 상기 공간은 상기 선박의 내부 챔버이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선박은 내부 벽 및 외부 벽을 포함하는 이중-벽 선박이며, 상기 외부 및 내부 벽들 사이의 사이 공간은 액체 및 고체 중 적어도 하나를 포함하는 밸러스트(ballast)로 적어도 부분적으로 충전되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 이격된 위치로 배열된 적어도 2개의 선체(hull)들을 포함하며, 상기 선체들은 서로 견고하게 상호연결되고, 상기 공간은 상기 선체들 사이에 획정된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는 액체 및 고체 중 하나 이상을 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임은 10 내지 300 cm 사이의 범위 내이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는, 상기 베이스에 결합되며 태양광 패널을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 마운트를 더 포함하며, 상기 태양광 모듈은 상기 마운트에 대하여 피봇 포인트에 대해 틸팅가능하다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이스는, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 상기 피봇 포인트에 대한 상기 태양광 패널의 상기 피봇가능 모션으로 변환하도록 구성된 틸트 메커니즘을 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은 수평에 대하여 어느 하나의 측면으로 25° 내지 75° 사이에서 상기 태양광 모듈을 틸팅하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 상기 태양광 패널의 무게 중심이 상기 피봇 포인트 아래에 또는 위에 위치되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 케이블-및-풀리 틸트 메커니즘, 크랭크-형 틸트 메커니즘, 및 아치형 슬롯 틸트 메커니즘, 수중 대칭 프레임을 갖는 평행사변형, 및 수중 비대칭 프레임 및 푸시/풀 로드들을 갖는 평행사변형 중 하나를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선박은 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이에 상기 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구부들을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부들 중 적어도 일부는 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트(rate)를 조절하도록 치수가 결정된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 조절은, 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 구성된 제어 밸브를 사용함으로써 달성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 시스템은 상기 컨테이너들과 유체 연통하는 제어 유닛을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 시스템은, 상기 제어 유닛을 상기 컨테이너들의 각각과 연결하도록 구성된 파이프 그리드를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 파이프 그리드를 통해 상기 컨테이너 내로 및/또는 밖으로 상기 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은, 적어도 부분적으로, 상기 모듈의 지리적 위치에 대한 황도 상의 태양의 위치에 기초하여 상기 컨테이너들 내의 상기 유체 레벨을 조정하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 태양광 패널들은 일제히 틸팅하도록 더 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 프레임워크는 상기 시스템을 계류(moor)하도록 구성된 하나 이상의 라인들을 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하나 이상의 라인들은 상기 시스템의 방위각 각도의 조정을 용이하게 하도록 더 구성된다.
이상에서 설명된 예시적인 측면들 및 실시예들에 더하여, 추가적인 측면들 및 실시예들이 다음의 상세한 설명의 연구에 의해 그리고 도면들을 참조함으로써 자명해질 것이다.
예시적인 실시예들이 참조되는 도면들에 예시된다. 도면들에 도시된 컴포넌트들 및 특징부들의 치수들은 일반적으로 표현의 용이성 및 명료성을 위하여 선택되며, 반드시 축적이 맞춰지는 것은 아니다. 도면들이 아래와 같이 열거된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 부유 태양광 패널 모듈을 예시한다;
도 2a는 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈의 제 1 예시적인 베이스 및 컨테이너를 예시한다;
도 2b 내지 도 2d는 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈의 제 2 예시적인 베이스를 예시한다;
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈의 베이스에 대한 예시적인 하단 마개를 예시한다;
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 마운트(mount)들을 예시한다;
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 태양광 패널 지지 프레임의 개략적인 예시들이다;
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 컨테이너를 도시한다;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 컨테이너의 움직임을 용이하게 하기 위한 컨테이너 가이드를 도시한다;
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 컨테이너 내의 유체 레벨의 선택적 조정을 개략적으로 예시한다;
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 틸트(tilt) 메커니즘들을 개략적으로 예시한다;
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈들의 어레이 필드를 포함하는 시스템을 예시한다; 및
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈을 포함하는 시스템을 예시한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 부유 태양광 패널 모듈을 예시한다;
도 2a는 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈의 제 1 예시적인 베이스 및 컨테이너를 예시한다;
도 2b 내지 도 2d는 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈의 제 2 예시적인 베이스를 예시한다;
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈의 베이스에 대한 예시적인 하단 마개를 예시한다;
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 마운트(mount)들을 예시한다;
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 태양광 패널 지지 프레임의 개략적인 예시들이다;
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 컨테이너를 도시한다;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 컨테이너의 움직임을 용이하게 하기 위한 컨테이너 가이드를 도시한다;
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 컨테이너 내의 유체 레벨의 선택적 조정을 개략적으로 예시한다;
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 틸트(tilt) 메커니즘들을 개략적으로 예시한다;
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈들의 어레이 필드를 포함하는 시스템을 예시한다; 및
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈을 포함하는 시스템을 예시한다.
바다, 호수, 또는 저수지와 같은 수역 내에 배치하도록 구성된 부유 모듈이 본원에 개시된다. 일부 실시예들에 있어서, 부유 모듈은 부유 패널 모듈이다. 일부 실시예들에 있어서, 패널 모듈은 태양광 패널을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 패널은, 추적 또는 다른 회전 움직임을 필요로 하는 하나 이상의 안테나들 및/또는 다른 엘리먼트들을 포함한다. 본원에서 개시되는 부유 모듈이 다양한 이동가능 엘리먼트들과 함께 동작가능할 수 있지만, 설명의 단순화를 위해, 지금부터 오직 부유 태양광 패널 모들에 대한 참조만이 이루어질 것이다. 일부 실시예들에 있어서, 그리고 본원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 모듈은, 예를 들어, 하루의 상이한 시간들 동안, 태양광 모듈이 태양을 향해 배향되게끔 하기 위한 태양광 패널의 틸트 각도의 원격 조정을 가능하게 한다. 일부 실시예들에 있어서, 본 모듈은, 유압, 공압, 서보 및/또는 다른 민감한 전기 모터들, 또는 임의의 유사한 유형의 메커니즘의 사용을 필요로 하지 않는 단순한 정역학(hydrostatic) 틸트 조정 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 정역학 틸트 조정 메커니즘은, 모듈에 연결된 유체 공급 라인을 통해 원격으로 제어되고 동작될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 틸트 메커니즘은, 예를 들어, 주변 바람 상태들 및 파도 주파수들에 의해 초래되는 태양광 패널의 틸트 각도의 급격한 변화들을 완화시키도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 틸트 메커니즘은, 효율이 최적화되는 각도로 패널들을 틸팅함으로써 패널들의 효율을 최적화하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명은, 예를 들어, 이러한 패널들의 후방 측면을 가리는 토크 튜브를 갖지 않음으로써, 양면 패널들을 사용함으로써 패널들의 효율을 최적화하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 틸트 메커니즘은 복수의 축들에 대하여 패널들을 틸팅함으로써 패널들의 효율을 최적화하도록 구성되며, 여기에서 축들은, 제 1 축에 대해 틸팅된 패널들이 제 2 축에 대해 틸팅된 패널들 상에 그림자를 드리우지 않도록 특정 거리로 서로 이격된다(예를 들어, 역추적(backtracking)).
또한, 수역 내의 배치를 위해 구성된, 본 발명의 상호연결된 부유 태양광 패널 모듈들의 어레이 필드를 포함하는 시스템이 개시된다. 일부 실시예들에 있어서, 본 시스템의 개별적인 모듈들은 주변 바람, 파도, 및 유사한 상태들에 견딜 수 있도록 견고하게 상호연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 본 시스템은, 개별적으로 또는 동시에, 어레이 내의 태양광 패널들 중 일부 또는 그 이상의 틸트 각도를 원격으로 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 본 시스템은, 예를 들어, 태양 방향, 바람, 주변 상태들, 또는 계절 변화에 응답하여, 수역 내의 시스템의 방위각 배향을 조정하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 잠재적 장점은, 본 발명이 틸트-조정가능하며, 낮은-유지보수를 요구하고, 모듈들의 어레이 필드의 부분으로서 동작하기에 효율적인 부유 태양광 패널 모듈을 제공한다는 점이다. 본 모듈은 최소 수의 이동 부분들, 상대적으로 작은 풋프린트(footprint)를 가지며, 제조하기에 값이 싸고, 추가로 저장, 이송, 및 현장 조립의 용이함을 제공한다.
견고하게 상호연결된 부유 모듈들에 대해 구성된 프레임 부재들을 포함하는 프레임워크를 갖는 수역 내에 위치된 모듈들의 어레이의 잠재적 장점은, 어레이가 수역의 작은 퍼센트를 커버하며, 따라서 감소된 태양광 및/또는 수면으로부터의 산소 흡수의 효과가 상호연결된 부유물들로 구성된 시스템들에 비해 상당히 작다는 점이다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명은 베이스를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스는, 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 선체(hull)들과 같은 2개 또는 그 이상의 섹션들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 선체들은, 예를 들어, 실질적으로 수직 치수에서 컨테이너의 움직임을 허용하는 방식으로 이동가능 컨테이너를 수용하기 위한 공간을 그 사이에 생성하기 위해 이격된 배열로, 예를 들어, 나란히 상호연결된다.
일부 실시예들에 있어서, 선체들은, 예를 들어, 수역의 유체 레벨에 대하여 선체들의 희망되는 부유 높이 및 배향을 달성하기 위해 그리고 강한 바람들 및/또는 조류 상태들에서와 같은 붕괴 이후에 이러한 희망되는 부유 높이 및 배향을 다시 취하기 위하여 부력 및 밸러스트(ballast)의 시스템을 결합한다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 선체들은 중공형이며, 그리고, 일부 실시예들에 있어서, 선체들은 희망되는 밸러스트를 제공하기 위해 물, 다른 액체, 또는 고체 물질로 완전히 또는 부분적으로 충전되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스는 컨테이너에 인접하여 위치된다. 일부 실시예들에 있어서, 그리고 본원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 베이스들은 복수의 컨테이너들 사이에서 산재된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스는 컨테이너로부터 분리가능하다.
도 1a 내지 도 1d는, 측면도(도 1a), 정면도(도 1b), 및 사시도들(도 1c 내지 도 1d)로 본 발명의 예시적인 부유 태양광 패널 모듈을 예시한다. 모듈(100)은, 일부 실시예들에서, 베이스(110)를 포함한다. 베이스(110)는, 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된, 단일 선박(vessel), 또는, 일부 실시예들에서, 2개 이상의 섹션들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈(100)은, 예를 들어, 베이스(110)에 결합된 마운트(130)와 같은 하나 이상의 마운트들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 마운트(130)는 베이스(110)의 상단 부분에 연결된다. 태양광 패널(160)을 홀딩하는 태양광 패널 지지 프레임(170)은, 수평에 대한 지지 프레임(170)의 틸트 각도의 조정을 허용하기 위해 마운트(130)에 피봇가능하게 장착될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는 베이스(110)의 침수형(flooded) 내부 챔버 내에 수용된다. 베이스(110)가 2개 이상의 섹션들을 포함하는 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는 베이스(110)의 이격된 섹션들 사이의 공간 내에 수용될 수 있다. 각각의 경우에서, 컨테이너(140)는 베이스(110)에 대해 수칙 치수에서 움직이도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는 10 내지 300 cm 사이의 범위에서 수직으로 움직이도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어, 컨테이너는 유체 홀딩 컨테이너이다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)의 수직 위치는, 컨테이너(140) 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 틸트 메커니즘은 지지 프레임(170) 및 컨테이너(140)를 동작가능하게 연결하며, 여기에서 베이스(110)에 대한 컨테이너(140)의 수직 위치의 변화들은 지지 프레임(170) 및 그에 따라 태양광 패널(160)의 수평(X 축)에 대한 틸트 각도(예를 들어, 도 9b 및 도 9c; α, α')의 변화들로 변환된다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140) 내의 액체의 중량은 추가로 밸런싱 효과를 제공하며, 이는 (바람과 같은) 파괴적인 외부 힘들에 대하여 전체적으로 컨테이너(140) 및/또는 모듈의 위치를 유지하는 것을 돕는다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)의 부력은 컨테이너(140)의 위치를 유지하며, (바람과 같은) 파괴적인 외부 힘들에 대하여 전체적으로 모듈을 밸런싱한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)의 부력은 컨테이너(140)가 물 안으로 밀어 넣어지는 것을 방지하고, 한편 컨테이너(140)의 중량은 컨테이너(140)가 물 밖으로 당겨지는 것을 방지한다.
도 2a는 일 실시예에 따른 베이스 및 컨테이너의 예시적인 실시예를 도시한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 선체들(102)과 같은 2개 이상의 섹션들을 포함할 수 있다. 선체들(102)은, 실질적으로 수직 치수에서 컨테이너(140)의 움직임을 허용하는 방식으로 도 1a의 컨테이너(140)와 같은 이동가능 컨테이너를 수용하기 위한 공간(108)을 그 사이에 생성하기 위해 이격된 배열로, 예를 들어, 나란히 상호연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 각각의 선체(102)는 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 선체들(102)의 부력 레벨 및 안정성 속성들은, 적어도 부분적으로, 선체들(102)의 치수들, 체적, 및 풋프린트 면적 중 적어도 하나에 기초하여 결정된다. 일부 실시예들에 있어서, 선체들(102)은, 수역의 표면 레벨에 대하여 선체들(102)의 희망되는 부유 높이 및 배향을 달성하기 위해 그리고 강한 바람들 및/또는 조류 상태들에서와 같은 붕괴 이후에 이러한 희망되는 부유 높이 및 배향을 다시 취하기 위하여 부력 및 밸러스트의 시스템을 결합한다. 예를 들어, 선체들(102)은, 희망되는 밸러스트를 제공하기 위해 물, 다른 액체, 또는 고체 물질로 완전히 또는 부분적으로 충전되도록 구성된 중공형 선체들일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 선체들(102)은 속이 찬, 단지 부분적으로 중공형, 또는 완전한 중공형 선체들일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 선체들(102)의 각각은, 하나 이상의 체결 방법들을 사용하여, 각각의 선체(102)의 상단 부분 주위에 부착된 장착 암(arm)(104)을 갖도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 각각의 선체(102)는 장착 암(104)과 일체로 형성된다. 일부 실시예들에 있어서, 각각의 선체(102)의 상단 주위에 각기 위치된 2개의 장착 암들(104)은, 이상에서 설명된 바와 같이, 정의된 이격된 나란한 배열로 선체들(102)을 포함하는 강성 베이스(110)를 생성하기 위하여, 예를 들어, 하나 이상의 인터커넥터들(106)을 사용하여 서로 견고하게 상호연결되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 그리고 본원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 장착 암(104) 및 인터커넥터들(106) 중 하나 이상은 베이스(102)의 밀봉부와 통합된다.
도 2b 내지 도 2d는, 사시도(도 2b), 측면도(도 2c), 및 상면도(도 2d)로 본 발명의 다른 예시적인 베이스(110)를 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는, 내부 챔버(118)를 가지며 수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 선박을 획정(define)한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)의 부력 레벨 및 안정성 속성들은, 적어도 부분적으로, 베이스(110)의 치수들, 체적, 및 풋프린트 면적 중 적어도 하나에 기초하여 결정된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는, 수역의 표면 레벨에 대하여 베이스(110)의 희망되는 부유 높이 및 배향을 달성하기 위해 그리고 강한 바람들 및/또는 조류 상태들에서와 같은 붕괴 이후에 이러한 희망되는 부유 높이 및 배향을 다시 취하기 위하여 부력 및 밸러스트의 시스템을 결합한다.
예시적인 실시예에 있어서, 베이스(110)는 외부 벽(112) 및 내부 벽(114)을 포함하는 이중-벽 구성을 포함할 수 있으며, 여기에서 외부 벽과 내부 벽 사이의 사이 공간(116)은 밸러스트를 베이스(110)에 제공하기 위해 적어도 부분적으로 침수되도록 구성된다. 다른 실시예들에 있어서, 베이스(110)에는 하나 이상의 추가적인 및/또는 다른 유형들의 밸러스트가 제공될 수 있다. 베이스(110)는 다양한 유형들의 폴리머들과 같은 임의의 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 주입 몰딩, 진공 성형, 및/또는 유사한 방법들과 같은 이러한 방법들을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 저장 및 운송의 용이성을 위하여 포개기 또는 적층을 용이하게 하도록 성형될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그리고 본원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 내부 챔버(118)는 베이스(110) 외부의 수역과 유체 연통하도록 구성될 수 있으며, 그 결과 내부 챔버(118) 내의 수위는 실질적으로 수역의 표면 레벨에 의해 결정된다.
일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 개방-하단 선박을 획정할 수 있으며, 여기에서 베이스/선박(110)의 하단 개구부는 마개로 커버될 수 있다. 도 3a 내지 도 3d는, 상단 사시도(도 3a) 및 하단 사시도(도 3b)로, 베이스(110)의 하단 부분을 커버하도록 구성된 예시적인 하단 마개(125)를 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 하단 마개(125)는 베이스(110) 내에 피팅(fit)되도록 구성된 하나 이상의 융기된 지지부들(139)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 그리고 본원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 하단 마개(125)는, 수역과 내부 챔버(118) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 개구부(122)와 같은 개구부를 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는, 상단 사시도(도 4a), 하단 사시도(도 4b), 및 측면도(도 4c)로 예시적인 마운트(130)를 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 마운트(130)는, 예를 들어, 복수의 체결구들을 사용하여 베이스(110)의 상단 부분에 부착되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 마운트(130)는 밀봉 맞물림으로 베이스(110)에 연결되며, 여기에서 연결은 베이스(110)의 내부 내로의 액체들의 배출에 대한 밀봉을 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 마운트(130)는, 도 1a 및 도 1d의 지지 프레임(170)과 같은 태양광 패널 지지 프레임을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 하나 이상의 지지 포스트(post)들(132)을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 예를 들어, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d에 의해 도시된 바와 같이, 마운트(130)는 베이스(110) 및/또는 선체들(102)을 밀봉하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 마운트(130)는 베이스(110) 및/또는 선체들(102) 상에 고정되도록 구성된 숄더(shoulder)(133)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 마운트(130)는 컨테이너(140)를 피팅하도록 크기가 결정된 개구부(137)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는 마운트(130)의 개구부(137)를 통해 이동가능하다.
전형적으로, 태양광 패널들은 투명 전면 커버와 보호 후방 층 사이에 적층되는 태양광 셀들을 가지고 프레임 내에 그림과 유사하게 구성되며, 여기에서 적층물은 주변 직사각형의 그리고 실질적으로 평평한 금속 프레임 내에 장착된다. 따라서, 일부 실시예들에 있어서, 태양광 패널들(160)은 도 1a 내지 도 1d에 도시된 이러한 지지 프레임(170)에 장착될 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는, 본 발명과 함께 사용될 수 있는 예시적인 태양광 패널 지지 프레임(170)의 개략적인 예시들이다.
도 5a에 도시된 바와 것과 같은 일부 실시예들에 있어서, 프레임(170)의 움직임은, 패널들 및 프레임(170)의 중량에 의해 축(172)에 인가되는 힘들을 변화시킨다. 일부 실시예들에 있어서, 프레임(170) 및/또는 패널들의 무게 중심은 피봇과 관련하여 조정가능하다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이 피봇에 대하여 무게 중심을 조정하는 것은 동적으로 방해하는 힘들을 제거한다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(170)은, 예를 들어, 지지 프레임(170)의 중심 길이 방향 축을 따라 피봇 포인트를 제공할 수 있는 수평 길이 방향 샤프트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 피봇 포인트는, 이에 대하여 프레임(170)이 회전하는 회전 축을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(170)의 움직임은 모듈(100)에 대한 지지 프레임(170)의 무게 중심의 위치를 변화시킨다. 일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(170)의 무게 중심은 피봇과 관련하여 조정가능하다.
조정가능한 지지 프레임(170) 및/또는 패널들의 무게 중심의 잠재적 장점은, 지지 프레임(170) 및/또는 패널들에 인가되는 하나 이상의 외부 힘들이 지지 프레임(170) 및/또는 패널들의 무게 중심에 의해 부분적으로 및/또는 완전히 반작용(counter)을 받을 수 있도록 무게 중심이 조정될 수 있다는 점이다. 일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(170) 및/또는 패널들의 무게 중심은, 지지 프레임(170) 및/또는 패널들에 대해 작용하는 외부 힘들을 고려함으로써 조정된다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(170)은 도 1a의 마운트(130)와 같은 마운트 또는 장착 암들(104)에 피봇가능하게 장착될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이에 대하여 지지 프레임(170)이 피봇하는 피봇 포인트는 지지 프레임(170)과 동일한 평면 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이에 대하여 지지 프레임(170)에 피봇하는 피봇 포인트는 지지 프레임(170)의 평면 아래에 위치될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 피봇 포인트는, 지지 프레임(170)의 무게 중심을 낮추고 그럼으로써 축(172)에 대한 셀프-센터링(self-centering) 효과를 생성하기 위해 지지 프레임(170)의 평면 위에 위치될 수 있다.
지지 프레임(170)의 무게 중심과 동일한 높이를 갖는 피봇 포인트의 잠재적 장점은, 지지 프레임(170)과 정렬되지 않은 피봇 포인트 상으로 인가되는 유사한 힘들과 관련하여, 피봇 포인트에 인가되는, 지지 프레임(170)의 중량에 의해 초래된 동적 모멘트(moment)의 제거이다.
도 6a 내지 도 6d는, 상단 사시도(도 6a), 하단 사시도(도 6b), 측면도(도 6c), 및 상면도(도 6d)로 예시적인 컨테이너(140)를 도시한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는, 베이스(110)의 내부 챔버(118)(도 2b) 또는 공간(108)(도 2a) 내에 수용되도록 그리고 베이스(110)에 대해 수직 치수에서 슬라이드식으로 움직이기 위하여 치수가 결정된, 유체에 대한 리셉터클(receptacle)을 획정한다.
도 7a 내지 도 7c는, 컨테이너(140)에 부착될 수 있으며 베이스(110)의 내부 벽(114)에 대해 슬라이드할 수 있고 내부 챔버(118) 내의 컨테이너(140)와 정렬되고 컨테이너의 수직 움직임을 용이하게 하도록 구성될 수 있는 예시적인 컨테이너 가이드(148)를 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너 가이드(148)는 복수의 슬라이드 레일들(149), 예를 들어, 2개 내지 6개 사이의 슬라이드 레일들(149)을 포함할 수 있으며, 이들은 컨테이너(140)의 수용 공간을 획정하고, 예를 들어, 베이스(110)의 내부 벽 내의 하나 이상의 수용 수직 슬롯들의 가이드 하에서 컨테이너(140)의 제어되는 수직 움직임을 용이하게 한다.
다시 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 일부 실시예들에서, 컨테이너(140)는, 컨테이너(140) 내의 개구부(142)를 통해 비워지거나 및/또는 원격 위치로부터 물과 같은 유체로 충전되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 개구부(142)는 주둥이(spout)(144)를 포함할 수 있다(도 6b에 도시됨). 컨테이너(140)는 다양한 유형들의 폴리머들과 같은 임의의 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는 주입 몰딩, 진공 성형, 및/또는 유사한 방법들과 같은 이러한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는 저장 및/또는 선적의 용이성을 위하여 포개기 또는 적층을 용이하게 하도록 성형될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 개구부(142)는 컨테이너(140)의 벽들 중 임의의 하나 이상 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140) 하단에 체결된 단부를 갖는 가요성 파이프를 사용하여 유체는 측벽들, 컨테이너(140)의 상단 부분, 및 컨테이너(140)의 하단 부분 중 임의의 하나 이상을 통해 컨테이너(140)에 충전되거나 및/또는 이로부터 비워진다.
이상에서 언급된 같이, 베이스(110)의 내부 챔버(118)는 베이스(110)를 둘러싸는 수역과 유체 연통하며, 그 결과 내부 챔버(118) 내의 유체 레벨은 실질적으로 수역의 표면 레벨과 동일하다. 도 2a에 도시된 다중-섹션 베이스(110)의 경우에 있어서, 공간(108)이 주변 수역 내에 위치된다.
따라서, 컨테이너(140)는, 일부 실시예들에서, 경우에 따라서, 내부 챔버(118) 또는 공간(108) 내에서 부력으로 지지되도록 구성되며, 여기에서 컨테이너(140)의 부력 높이는 컨테이너(140) 내의 유체 레벨에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140) 내의 유체 레벨을 변화시킴으로써, 컨테이너(140)의 부력 높이가 조정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는, 경우에 따라서, 내부 챔버(118) 또는 공간(108) 내에서 슬라이드식으로 움직일 수 있으며, 그 결과, 이것의 최고 높이에서, 컨테이너(140)의 상단 부분은 베이스(110)의 상단 부분 위로 연장할 수 있다.
도 8a 내지 도 8b는, 챔버(118)(도 8a) 또는 공간(108)(도 8b)을 갖는 베이스(110)의 맥락 내의, 컨테이너(140) 내의 유체 레벨의 선택적 조정을 개략적으로 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 주둥이(144)는, 예를 들어, 원격 위치로부터 유체를 공급하도록 구성된 강성 파이프(150)를 포함하는 유체 도관 공급 시스템에 연결될 수 있다. 강성 파이프(150)의 말단은 (도 1a, 도 1c, 도 1d 및 도 2a에 또한 도시된) 개구부(120)를 통해 베이스(110) 내로 삽입될 수 있다. 베이스(110) 내에서, 강성 파이프(150)는, 베이스(110)에 대한 컨테이너(140)의 수직 움직임을 허용하면서 컨테이너(140)에 유체를 공급하도록 구성된 가요성 섹션(148)에 연결될 수 있다. 강성 파이프(150)를 통해 컨테이너(140)에 공급되거나 컨테이너로부터 제거되는 유체 체적이 컨테이너(140) 내부의 유체의 레벨을 결정하고, 베이스(110) 내의 컨테이너(140)의 부력에 영향을 준다. 컨테이너(140) 내로의 그리고 컨테이너 밖으로의 유체 체적의 제어되는 흐름은 컨테이너(140)의 부력에 제어가능하게 영향을 주며, 이는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 베이스(110)에 대한 컨테이너(140)의 제어가능 수직 움직임을 가져온다.
도 9a 내지 도 9b는, 컨테이너(140)의 수직 모션을 지지 프레임(170)의 틸트 각도의 변화로 변환하도록 구성된 예시적인 틸트 메커니즘을 개략적으로 예시한다. 도 9b에서, 컨테이너(140)는 유체로 최대로 충전되며, 따라서 베이스(110)에 대한 이것의 부력 레벨은 이것의 최저 레벨이고, 이는 수평에 대하여 제 1 방향에서 최대 틸트 각도로 변환된다. 도 9c에서, 컨테이너(140)는 유체로 최소로 충전되며, 따라서 베이스(110)에 대한 이것의 부력 레벨은 이것의 최고 레벨이고, 이는 수평에 대하여 반대 방향에서 최대 틸트 각도로 변환된다. 따라서, 컨테이너(140) 내의 유체 레벨을 제어함으로써, 모든 틸트 각도가 이러한 범위 내에서 달성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 틸트 메커니즘은, 각각의 측면 상에서, 예를 들어, 수평에 대하여 모듈(100)의 전방 및 후방 상에서, 0°로부터 최대 25° 내지 75° 사이까지 지지 프레임(170)을 틸팅하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 0°로부터 최대 25° 내지 75° 사이까지의 지지 프레임(170)의 이러한 틸팅은 오직 하나의 측면 상에서만 - 예를 들어, 모듈(100)의 전방 또는 후방 상에서만 이루어진다.
도 9a는 케이블-및-풀리(cable-and-pully) 틸트 메커니즘의 예시적인 실시예를 개략적으로 예시한다. 케이블(900)은, 상부 및 하부 포인트들(900a, 900b)에서 컨테이너(140)에 연결되고, 피봇 포인트(135)의 각각의 측면 상의 2개의 대향되는 포인트들에서 지지 프레임(170)에 연결된다. 그런 다음, 케이블(900)은 풀리들, 예를 들어, 풀리들(902a, 902b)을 통해 베이스(110)의 하단 영역에서 라우팅된다. 따라서, 컨테이너(140)의 상향 수직 움직임은 연결 포인트(900a)를 통해 케이블(900) 상에 견인력(pull force)을 가하며, 반면 컨테이너(140)의 하향 움직임은 연결 포인트(900b)를 통해 케이블(900) 상에 반대 견인력을 가한다. 각 경우에 있어서, 케이블(900)에 대하여 하나의 방식으로 가해지는 견인력은 지지 프레임(170)의 피봇 움직임으로 변환된다. 케이블/풀리 배열이 컨테이너(140)의 수직 움직임을 견인력으로 변환하기 때문에, 피봇 움직임으로의 변환이 더 매끄럽고 더 적은 기계적 느슨함 및 자유-유격(free-play)을 가질 것으로 예상된다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)는, 매끄러운 동작 및 셀프-센터링 힘을 보장하기 위해 풀리(902a)로부터 상당히 위에 위치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 9b 내지 도 9c에 도시된 다른 예시적인 틸트 메커니즘은, 지지 프레임(170)에 결합된 틸트 크랭크(crank) 브래킷(bracket)(173) 및 적어도 피봇 포인트(172a)에서 크랭크 브래킷(173)에 그리고 제 2 피봇 포인트(172b)에서 컨테이너(140)에 연결된 링크 로드(rod)(172)를 포함하는 크랭크-형 배열을 포함할 수 있다.
도 9d는, 컨테이너(140)의 수직 모션을 지지 프레임(170)의 회전 모션으로 변환하기 위해 사용될 수 있는 틸트 메커니즘의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 예를 들어, 지지 프레임(170)은 아치형 가이드 슬롯(138)을 포함하는 하나 이상의 브래킷들(175)을 포함할 수 있으며, 여기에서 컨테이너(140)는 가이드 슬롯(138) 내에 피팅된 가이드 핀(135)에 동작가능하게 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(140)의 수직 치수에서의 움직임은 그에 따라서 프레임(170)의 각도 움직임으로 변환된다. 일부 실시예들에 있어서, 틸트 메커니즘은 컨테이너들(140) 및 지지 프레임(170) 중 하나 이상에 결합된 로드의 푸시-풀(push-pull) 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 로드를 밀거나 및/또는 당기는 것은 컨테이너(140)에 대한 프레임(170)의 위치를 변화시킨다.
일부 실시예들에 있어서, 내부 챔버(118)는 베이스(110) 외부의 수역과 유체 연통하도록 구성될 수 있으며, 그 결과 내부 챔버(118) 내의 수위는 실질적으로 수역의 표면 레벨에 의해 결정된다. 일부 실시예들에 있어서, 내부 챔버(118)에 대한 유체 연통은, 예를 들어, 내부 챔버(118)의 하단 영역들 및/또는 측면 상의 하나 이상의 개구부들에 의해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 개구부들은, 본원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 태양광 패널의 틸트 각도에 영향을 줄 수 있는, 내부 챔버(118) 내의 임의의 급격한 유체 레벨 변화들을 회피하기 위하여, 내부 챔버(118)와 수역 사이에 제어되는 유체 흐름을 제공하도록 치수가 결정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 개구부들 중 하나 이상은 수역과의 제어되는 유체 연통을 제공하기 위한 제어 밸브 및/또는 유사한 디바이스를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 개방-하단 선박을 획정할 수 있으며, 여기에서 베이스/선박(110)의 하단 개구부는 마개로 커버될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하단 마개(125)는 베이스(110) 내에 피팅(fit)되도록 구성된 하나 이상의 융기된 지지부들(139)을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 하단 마개(125)는, 수역과 내부 챔버(118) 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성된 개구부(122)와 같은 개구부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 개구부(122)는, 내부 챔버(118) 내의 임의의 급격한 유체 레벨 변화들을 회피하기 위하여, 내부 챔버(118)와 수역 사이에 제어되는 유체 흐름을 제공하도록 치수가 결정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하단 마개(125)는 수역과 유체 연통하는 제어 밸브 및/또는 유사한 디바이스를 포함할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 태양광 패널 모듈들(100)(도 1a 내지 도 1d)의 어레이 필드(190)를 포함하는 시스템을 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 어레이 필드(190)는 몇몇 조립 기법들에 따라, 예를 들어, 로우(row)들 및 컬럼(column)들로 배열된 복수의 모듈들(100)을 포함할 수 있다. 전형적으로, 필드는 전반적으로 직사각형 또는 정사각형 기하구조를 취할 것이지만, 이러한 기하구조가 요구되지는 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 어레이 필드(190)는, 이것이 설치되는 수역의 영역 형상에 일치될 수 있음에 따라 불규칙적인 형상을 취할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 어레이 필드(190) 내의 모듈들(100)은 강성 프레임 시스템(220)을 사용하여 상호연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 어레이 필드 내의 2개 이상의 모듈들(100)이 유체 연통할 수 있으며, 여기에서 각각의 모듈(100) 내의 개별적인 컨테이너들(140) 내의 유체 레벨은 유체 연통하는 모든 모듈들(100) 사이에서 대응할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 유체 연통은 로우, 컬럼, 대각선, 및/또는 전체 어레이 필드(190)에 걸쳐 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 유체 연통은, 연통하는 모듈들(100) 내의 각각의 개별적인 컨테이너(140) 내부의 유체 압력 및/또는 유체 레벨을 실질적으로 균등화하도록 작용한다.
일부 실시예들에 있어서, 베이스(110/102) 및/또는 컨테이너들(140)은 베이스들(110/102) 및 컨테이너들(140)의 매트릭스를 형성한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스들(110/102) 및/또는 컨테이너들은 패턴들을 형성하는 것과 관련하여 서로에 대하여 위치된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스들(110/102) 및/또는 컨테이너들(140)의 위치의 특정 패턴들은 매트릭스 전체에 걸친 특정 부력 레벨들에 대응하며, 일부 실시예들에서, 특정 패턴들은 지지 프레임(170) 및/또는 패널들의 특정 틸팅 패턴들을 생성한다.
일부 실시예들에 있어서, 인터커넥터들(220)은, 바람, 파도, 및/또는 조류들에 의해 초래되는 움직임을 견디도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 시스템은 최대 50cm의 파도 높이 및 최대 400cm의 파도 길이를 갖는 파도 상태들을 견디도록 설계될 수 있다. 따라서, 도 10a에 예시된 바와 같이, 불균일한 표면 레벨을 초래하는 파도 상태들에서, 본 시스템은 전체적으로, 이들이 파도들에서 들락날락할 때 개별적인 모듈들의 중량을 지지하도록 구성될 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 베이스(110)는, 불균일한 수위 상태들에서 내부 챔버(118) 내의 임의의 급격한 유체 레벨 변화들을 회피하기 위하여, 내부 챔버(118)와 수역 사이에 제어되는 유체 흐름을 위해 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 어레이 필드는 폐쇄형 유체 충전/비움(filling/emptying) 시스템을 포함할 수 있으며, 여기에서 유체는 하나 이상의 컨테이너들(140)로부터 어레이 내의 다른 컨테이너들(140)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 어레이 내의 복수의 모듈들(예를 들어, 절반)이 반전될 수 있으며, 그 결과, 절반의 어레이에 대하여, 더 많은 유체를 갖는 충전 컨테이너들(140)은 제 1 방향에서의 틸팅 모션을 야기하며, 여기에서 제 2 절반에 대하여, 비움 컨테이너들(140)은 동일한 제 1 방향에서 틸팅 모션을 야기한다. 따라서, 폐쇄형 시스템 내에서 컨테이너들(140)의 제 1 절반으로부터 제 2 절반으로 유체를 전달함으로써, 동일한 방향에서 어레이(190) 내의 모든 태양광 패널들의 조율되는 틸팅 움직임이 달성된다.
일부 실시예들에 있어서, 어레이 필드(190) 내의 모듈들(100)은, 시스템이 배치될 수역의 주변 파도 상태들에 따라 이격될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 서로에 대한 모듈들의 간격은, 특정 사용 환경에서 마주칠 가능성이 가장 높은 파도 상태들 하에서 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw), 울렁임(heave), 급등(surge) 및 흔들림(sway)을 최소화하기 위해 조정될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 어레이 필드(190)는 태양광 패널들 대 필드 면적의 상이한 지면 커버 비율(ground cover ratio; GCR)을 달성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 필드(190)는, 모듈들 및/또는 패널들의 2개 이상의 로우들 사이의 거리를 조정함으로써 태양광 패널들의 GCR을 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 2개 이상의 로우들 사이의 거리는, GCR 값이 최대가 되도록 조정된다. 일부 실시예들에 있어서, 2개의 이상의 로우들 사이의 거리, 및 관련 GCR은, 태양광의 특정 원점 방향에 대하여, 패널들의 어떠한 로우도 패널들의 다른 로우 위에 그림자를 드리우지 않도록 조정가능하다. 일부 실시예들에 있어서, 감소된 GCR은, 양면 태양광 패널들을 사용할 때 효율 및 수율을 증가시킨다.
일부 실시예들에 있어서, 어레이 필드(190) 내의 태양광 패널들(160)은, 예를 들어, 어레이 필드(190)의 각각의 로우를 따라 일제히 움직이도록 상호연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 어레이 필드(190) 내의 태양광 패널 로우들은 따라서 일제히 이동하도록 상호연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 파이프들(150)의 공급 그리드는, 도 8을 참조하여 이상에서 설명된 바와 같이, 각각의 컨테이너(140) 내로의 유체 공급을 가능하게 하기 위해, 어레이 필드(190) 내의 각각의 모듈에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 공급되는 유체는 첨가제들, 보충물들, 및/또는 필터링된 유체 중 하나 이상의 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 유체는 유체 동결, 유체 내의 박테리아 성장을 방지하도록 및/또는 유체 시스템 내의 미네랄 증착들을 방지하도록 구성된 첨가제들을 포함한다.
도 10c를 참조하면, 본 발명의 어레이 필드(190)를 안정화하고 보호하기 위해 사용되는 계류(mooring) 접근 방식이 개략적인 상면도로 도시된다. 직사각형 필드 형상을 가정하면, 본 발명의 계류 및 정박(anchoring) 시스템은 직사각형 사분면의 4개의 코너들의 각각에 대하여 하나 이상의 이어지는 라인들(240)을 사용할 수 있다. 라인(240)은, 예를 들어, 육상 정박 포인트들, 계류 부표, 등에 도달하기 위해 어레이로부터 바깥쪽으로 연장할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 라인들(240)은, 예를 들어, 상이한 바다 또는 바람 상태들에서, 또는 상이한 계절들 동안, 태양의 방위각 추적에 대해 유익할 수 있는 바와 같이, 상이한 방위각 각도들로의 어레이의 측방 변환을 용이하게 하기 위해 풀리 시스템, 윈치 시스템, 및/또는 유사한 시스템에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 10d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 계류 및 정박 시스템은 수평 '요-요'-형 배열을 포함할 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 라인들(250, 260)은, 어레이의 회전 위치결정을 용이하게 하기 위해 반대 방향들에서 어레이 주위를 감싼다. 따라서, 주변 엘리먼트(예를 들어, 바람)에 의해 인가되는 회전력은, 제 2 라인(예를 들어, 라인(260))에서 인장을 구축하면서 제 1 라인(예를 들어, 라인(250))을 느슨하게 하는 경향이 있을 것이다. 일단 회전력이 제거되면, 인장된 라인(260)은 어레이(190)를 그것의 원래 배향으로 복귀시키는 경향을 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 라인들(250, 260)은 어레이(190)를 희망되는 위치로 회전시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 회전 위치결정은 어레이(190)를 각각의 측면에서 180도 이상 회전시키는 것을 허용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 시스템은, 예를 들어, 육지에 위치될 수 있는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 제어 유닛은, 복수의 펌프들 및 밸브들에 연결될 수 있으며, 필요에 따라, 파이프들(150)을 통해 컨테이너들(140)을 공급하고 비움으로써 컨테이너들(140) 내의 유체 레벨을 원격으로 제어하고 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 펌프들은 컨테이너(1140/140) 안으로 및/또는 밖으로 액체를 펌핑하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 시스템은 모듈들의 2개 이상의 그룹들을 포함하며, 여기에서 각각의 그룹의 지지 프레임들(170)은 상이한 방향들로 회전한다. 따라서, 하나의 그룹에 대하여, 컨테이너들을 충전하는 유체는 제 1 방향에서의 지지 프레임들(170)의 틸트를 야기하며, 제 2 그룹에 대하여, 컨테이너들을 충전하는 유체는 제 2 방향에서의 지지 프레임들(170)의 틸트를 야기한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너들의 하나의 그룹으로부터 비워지는 유체들이 컨테이너들의 제 2 그룹을 충전하기 위해 사용되는 동일한 유체들이 되도록 컨테이너들이 유체 연통한다.
일부 실시예들에 있어서, 시스템의 상이한 부분들은, 연통하는 컨테이너들이 서로에 대하여 유체의 동일한 레벨을 포함하도록 유체 연통한다. 일부 실시예들에 있어서, 유체 연통하는 부분들은, 시스템 내의 컨테이너들의 로우들, 시스템 내의 컨테이너들의 로우들의 부분들, 및 시스템 내의 컨테이너들의 하나 이상의 패턴들 중 하나 이상이다.
일부 실시예들에 있어서, 시스템은 컨테이너들 중 하나 이상의 유체 연통하는 하나 이상의 추가적인 액체 소스들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 추가적인 액체 소스들은 동일한 레이트로 하나 이상의 컨테이너들 내로 액체를 흐르게 할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 추가적인 액체 소스는 시스템의 복수의 컨테이너들의 흐름 레이트들을 조정하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 추가적인 액체 소스는, 패널들의 프레임들이 동일한 각도 및/또는 동일한 속도로 틸팅되도록 시스템의 복수의 컨테이너들의 흐름 레이트들을 조정하도록 구성된다.
틸트 메커니즘
본 발명의 일부 실시예들에 따른 부유 태양광 패널 모듈을 포함하는 시스템을 예시하는 도 11a, 도 11b, 및 도 11c에 대한 참조가 이루어진다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(1170/170)의 각도는 베이스(1114/110/102)를 둘러싸는 유체 레벨(1116)에 대하여 그리고 컨테이너(1140/140)의 높이에 따라 조정된다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)의 높이는 컨테이너(1140/140)의 모션의 수직 축 방향 각도, 지지 프레임(1170/170)의 모션의 회전 범위, 틸트 메커니즘의 마찰 레벨들, 컨테이너(1140/140)의 체적, 컨테이너(1140/140)의 중량, 및 컨테이너(1140/140)의 축 방향 길이의 함수로서 컨테이너의 둘레 중 하나 이상의 변화를 통해 조정가능하다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(1170/170)은 하나 이상의 케이블들(1102/1104)을 통해 컨테이너에 결합된다. 일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(1170/170)은, 힌지에 의해 컨테이너(1140)에 하나 이상의 케이블들(1102/1104)에 의해 부착된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스(1114/110/102) 및/또는 컨테이너(1140/140)는 베이스 프레임(1120)에 결합된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스 프레임(1120)은 베이스(1114/110/102)를 통해 지지 프레임(1170/170)에 결합된다.
일부 실시예들에 있어서, 베이스 프레임(1120)은 지지 프레임(1170/170)의 움직임을 밸런싱하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스 프레임(1120)은 지지 프레임(1170/170)에 평행하다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스 프레임(1120)은 베이스(1114/110/102)에 결합된 로드(1126)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스 프레임(1120)은, 하나 이상의 힌지들(1124)에 의해 로드(1126)에 및/또는 베이스(1114/110/102)에 결합된 이동가능 부분(1128)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 이동가능 부분(1128)은 힌지들(1124)에 대해 회전한다.
일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 케이블들(1104)은, 케이블(1104-1)의 하나의 부분이 하나의 단부 상에서 컨테이너(1140/140)에 그리고 케이블(1104-1)의 그 부분의 제 2 단부에서 베이스 프레임(1120)에 결합되도록 컨테이너(1140/140)의 2개 이상의 단부들로부터 연장한다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 케이블들(1104)은, 케이블(1104-2)의 하나의 부분이 하나의 단부 상에서 컨테이너(1140/140)에 그리고 케이블(1104-2)의 그 부분의 제 2 단부에서 프레임(1170/170)에 결합되도록 컨테이너(1140/140)의 2개 이상의 단부들로부터 연장한다.
일부 실시예들에 있어서, 케이블들(1102/1104) 내의 인장은, 컨테이너가 기계적으로 언밸런싱되는 경우, 예를 들어, 컨테이너(1140/140)의 부력, 컨테이너(1140/140) 및 이것 내부의 유체의 중력이 언밸런싱되는 경우 생성된다. 일부 실시예들에 있어서, 기계적으로 언밸런싱된 상태 동안, 컨테이너(1140/140)는, 적어도 부분적으로, 모듈(1100/110/100)의 움직임에 상응하여, 컨테이너(1140/140) 상에 작용하는 힘들이 평형을 달성할 때까지 수직으로 움직일 것이다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이넌 상에 작용하는 힘들은, 베이스(1114/110/102)의 움직임들에 의해 가해지는 힘들, 중력 및 부력, 및 외부 힘들 예컨대 풍류(wind current)들에 의해 생성되는 외부 힘들 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140) 내의 유체는 컨테이너(1140/140)를 짓누른다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140) 내의 유체의 중량은 컨테이너(1140/140)의 부력과 밸런싱된다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너 상에 작용하는 힘들의 밸런스는, 액체가 컨테이너에 진입하거나 및/또는 컨테이너를 빠져나오는 레이트를 제어함으로써 제어가능하다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너로의 액체의 추가 또는 컨테이너로부터의 액체의 제거는 컨테이너 및/또는 모듈(1100/110/100)을 밸런싱하기 위해 요구되는 힘을 증가시키거나 또는 감소시킨다. 따라서, 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너에 진입하거나 및/또는 이를 빠져나오는 액체의 양을 제어하는 것은 모듈(1100/110/100)의 지지 프레임들(1170/170)의 각도를 제어한다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너의 움직임은, 유체 레벨(1116)과 교차하는 컨테이너의 단면의 면적과 상관된다. 도 11a 내지 도 11c에 도시된 것과 같은 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)는, 컨테이너(1140/140)의 길이에 걸쳐 각각의 레벨(1118)을 충전하기 위해 요구되는 액체의 양이 상이하게 되도록 구성된 원뿔 형상을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)의 길이를 충전하기 위해 요구되는 액체의 양은 컨테이너(1140/140)의 하나의 단부로부터 다른 단부까지 증가한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)의 길이를 충전하기 위해 요구되는 액체의 양은 컨테이너의 제 1 단부로부터 컨테이너의 중간부에 이르기까지 증가하며, 그런 다음 컨테이너(1140/140)의 제 2 단부에 이르기까지 감소하기 시작한다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너의 수직 움직임은 컨테이너 내의 액체 체적의 변화의 레이트에 대응한다. 일부 실시예들에 있어서, 제 1 위치 포인트 1로부터 제 2 위치 포인트 2로의 컨테이너의 수직 움직임의 속도는, 예를 들어, 다음의 방정식에 의해 표시되는 바와 같이, 컨테이너 내의 액체의 체적 변화 및/또는 컨테이너 내로의/밖으로의 흐름 레이트의 함수로서 설명될 수 있다:
여기에서 ΔZ는 제 1 위치 포인트 1과 제 2 위치 포인트 2 사이의 컨테이너의 높이의 차이를 포함하며, ΔV는 제 1 위치 포인트 1과 제 2 위치 포인트 2 사이의 컨테이너 내의 유체 체적의 차이를 포함하고, Flowrate는 컨테이너 내로의/밖으로의 유체 흐름의 레이트를 포함하며, 
는 cm/초로 측정된 컨테이너의 움직임의 속도를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 이상의 방정식은, 유체 레벨(1116)에 대한 컨테이너의 높이를 변화시킴으로써 초래되는, 컨테이너의 중량을 변화시킴으로써 단순화되고 
에 대한 효과를 포함하지 않는다.
일부 실시예들에 있어서, 제 1 위치 포인트 1로부터 제 2 위치 포인트 2까지의 컨테이너의 수직 움직임의 속도 
은 포인트 1과 포인트 2 사이의 컨테이너의 변화하는 중량의 함수이다. 일부 실시예들에 있어서, 제 1 위치 포인트 1로부터 제 2 위치 포인트 2까지의 컨테이너의 수직 움직임은 컨테이너 내의 액체 체적 변화의 함수이다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너 내의 액체 체적 변화의 함수는 비-선형적이다. 일부 실시예들에 있어서, 위치 포인트들 1 및 2의 둘 모두에서 물 안의 그리고 물 밖의 컨테이너의 중량을 측정하고 수직 속도 계산에서 측정치들 둘 모두를 통합하는 것이 적절하다. 중량들의 차이는, 적어도, 위치 포인트들 1 및 2의 각각에서 속이 빈 채로 남아 있는 유체 레벨(1116) 아래의 컨테이너의 챔버의 부분에 대응한다. 일부 실시예들에 있어서, 부력 대 중량 힘의 평형을 유지하기 위해 요구되는 유체로 충전되지 않은 유체 레벨(1116) 아래의 컨테이너의 부분은, 포인트 1로부터 포인트 2로 또는 이의 역으로 움직이는 동일한 컨테이너 내에서 변환한다. 이러한 움직임에서, 중력과 부력 사이의 크기의 차이는, 평형을 달성하기 위해 증가하거나 또는 감소할 수 있는 컨테이너 내의 액체 체적에 의해 밸런싱된다. 컨테이너 내의 액체의 체적 변화와 함께, 그에 따라서 컨테이너는 컨테이너 내의 액체 체적 변화에 기인하여 및/또는 가해지는 힘들 하에서 수직으로 움직인다. 일부 실시예들에 있어서, 따라서 이러한 움직임의 속도의 계산은, 적어도 부분적으로, 컨테이너(1140/140) 내의 액체 체적의 변화에 의존한다. 일부 실시예들에 있어서, 유체 레벨(1116) 위의 및 아래의 부분들과 같은 컨테이너의 상이한 부분들의 변화하는 중량을 고려하면, 수직 움직임의 속도 
는 다음의 방정식에 의해 표시된다:
여기에서 M1, M2는 제 1 위치 포인트 1 및 제 2 위치 포인트 2에서의 유체 레벨(1116) 위의 컨테이너의 부분들의 질량들이며, 
는 유체의 밀도이다.
일부 실시예들에 있어서, 각속도는 수직 속도 및 회전 축과 수직임에 기인하여 힘이 가해지는 포인트 사이의 길이로부터 도출된다.
여기에서 r은 회전 축과 케이블들이 연결되는 포인트, 예를 들어, 도 11a 및 도 11b에 각기 도시된 바와 같은 포인트들(1130-1/1130-2) 사이의 거리이다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임들(1170/170)의 위치를 변화시키기 위해 요구되는 힘의 양은, 모듈(1100/110/100) 내에서 작용하는 내부 힘들 및 모듈(1100/110/100) 상에 가해지는 외부 힘들로부터 도출된다.
일부 실시예들에 있어서, 내부 힘들은 모듈(1100/100)의 상호작용 부분들 사이의 마찰 및 이것의 회전 축에 대한 프레임(1170/170)의 질량 중심의 위치에 의해 생성되는 힘들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 질량 중심이 이것의 회전 축 위에 위치될 때, 지지 프레임들(1170/170)이 틸팅되고 모듈들(1100/110/100)의 측면으로 떨어질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 더 큰 각도들에 대하여, 지지 프레임들(1170/170)의 떨어지는 힘이 증가할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 질량 중심이 이것의 회전 축 아래에 위치되고 어떠한 다른 힘들도 이것에 인가되지 않을 때, 지지 프레임들(1170/170)은 수평 상태에 도달하도록 틸팅된다.
일부 실시예들에 있어서, 모듈(1100/110/100) 상에 가해지는 외부 힘들은, 주로 지지 프레임들(1170/170) 상에 가해지는 풍류들의 힘들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈(1100/110/100) 상에 가해지는 외부 힘들은, 시스템에 대한 동적 중량 추가들, 예컨대 유지보수 인원, 동물들, 예컨대, 예를 들어, 모듈(1100/110/100) 상에서 쉬고 있는 새들, 침전물(precipitant)들, 및 스프레이되는 물, 파도들에 의해 가해지는 모듈(1100/110/100) 상의 힘들을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 그리고 모듈(1100/110/100) 및/또는 지지 프레임들(1170/170)의 움직임을 제어하거나 및/또는 관리하기 위하여, 모듈(1100/100)은, 컨테이너의 모멘트 또는 힘 곱하기 회전 축의 피봇 포인트(1112/172a/172b)에 대한 샤프트의 길이(예를 들어, 도 11a에 도시된 바와 같은 지지 프레임들(1170/170)의 길이 L)가 모듈(1100/110/100) 및/또는 지지 프레임들(1170/170) 상에 가해지는 외부 및 내부 힘들의 합계보다 더 커지도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 동일한 프로세스는, 모듈(1100/110/100)의 움직임이 복수의 기어 유형들에 의해 제어되는 때에 대해 계산될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 기어 유형들은 컨테이너의 수직 움직임을 지지 프레임들(1170/170)의 각도 움직임으로 변환하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140) 및/또는 컨테이너(1140/140)의 부력 및/또는 컨테이너(1140/140) 내부의 물의 중량을 사용하는 것은 지지 프레임들(1170/170) 상에 가해지는 회전력에 대해 반작용을 하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에 있어서, 바람에 의해 주요 외부 회전력이 지지 프레임들(1170/170) 상에 가해진다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)는 하나 이상의 케이블들 및/또는 로드들을 통해 지지 프레임들(1170/170)에 결합되며, 그 결과 지지 프레임들(1170/170)에 가해지는 외부 힘들이 컨테이너(1140/140) 상에 가해지고 컨테이너(1140/140)의 부력 또는 중량에 의해 반작용을 받으며, 그럼으로써 지지 프레임들(1170/170)의 과도한 움직임을 방지한다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)의 부력 및/또는 컨테이너의 중력들은 힘들의 평형을 유지하기 위해 바람의 강도 및/또는 방향에 따라 변화한다. 힘들의 이러한 변화들은, 피봇 포인트(1112/172a/172b) 상에 가해지는 회전 응력이 없는 상태에서 프레임(1170/170) 상에 바람에 의해 가해지는 회전력에 직접적으로 반작용한다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈(1100/110/100)의 위치는, 모듈(1100/110/100)이 프레임(1170/170)의 희망되는 각도에서 기계적 평형에 있고, 어떠한 회전 반작용 힘들(예를 들어, 모듈 상에 작용하는 선형적 힘들과 구별하기 위함)도 모듈(1100/110/100)의 상이한 부분들, 예를 들어, 피봇 포인트(1112/172a/172b)에 응력을 가하지 않는 방식으로 변화하는 풍속의 효과를 보상하기 위해 조정된다.
일부 실시예들에 있어서, 바람들의 힘들은 지지 프레임(1170/170)의 바람직하지 않는 움직임을 초래한다. 일부 실시예들에 있어서, 바람들의 힘들은, 지지 프레임(1170/170)이 희망되는 각도로 위치되지 않도록 지지 프레임(1170/170)이 움직이게끔 한다. 이러한 경우들에 있어서, 지지 프레임(1170/170)에 결합된 컨테이너(1140/140)는 수위(1116)에 대하여 수직으로 움직이며, 이는 결과적으로 부력 및 중량 힘들의 밸런스가 깨지게 하여 바람직하지 않은 움직임에 대한 반대 방향에서의 동적 힘을 야기할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 부력 및 중량의 이러한 동적 힘들의 크기는 이것의 희망되는 위치로부터의 지지 프레임(1170/170)의 각도의 변화에 대응한다. 예를 들어, 희망되는 위치에 대한 지지 프레임(1170/170)의 각도의 증가를 초래하여 컨테이너(1140/140)를 물 내로 아래쪽으로 밀어 넣는 힘들에 대하여, 컨테이너의 반작용 부력은, 프레임(1170/170)이 이것의 희망되는 위치로부터 멀어지도록 밀어 넣어 짐에 따라 크기가 증가한다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 동적 감쇠력(damping force)들은 프레임(1170/170)을 다시 희망되는 위치에서의 평형으로 푸시한다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)가 부유하는 유체 레벨(1116)에 평행한 컨테이너(1140/140)의 단면 평면은, 희망되는 위치에서 평형을 유지하기 위해 작용하는 중량 힘들 및 부력의 크기를 정의한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)의 기하구조는, 컨테이너(1140/140)의 단면이 수직 움직임 범위를 따라 변화하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)는, 컨테이너(1140/140)의 횡단면의 면적은 부력 및 중량이 바람의 힘들에 대해 반작용하기 위한 충분하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 횡단면의 면적은, 모션의 희망되는 수직 범위 및 본 발명의 일부 실시예들에 따라 각각의 컨테이너(1140/140)에서 조정된다. 예를 들어, 도 11b에 도시된 예시에 있어서, 수직 움직임 범위의 각각의 반복 섹션(예를 들어, 1cm)에서 생성되는 부력 및 중량 힘들의 크기는, 지지 프레임(1170/170) 영역이 유체 레벨(1116)에 수평으로 및/또는 평행한 동안 수직 움직임 범위의 중간부에서 최대이다.
일부 실시예들에 있어서, 컨테이너(1140/140)에 의해 달성되는 감쇠력들과는 별개로, 모듈은 추가되는 바람직하지 않은 힘 감쇠 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈은 힘 감쇠 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 메커니즘은 버킷, 백, 또는 컨테이너 중 추가적인 하나 이상을 포함한다.
도 11c에 의해 도시된 예시적인 실시예들에서와 같은 일부 실시예들에 있어서, 모듈(1150/1100/110/100)은 하나 이상의 추가적인 컨테이너들(1108)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 추가적인 컨테이너들(1108)은 이것의 하나 이상의 단부들에서 지지 프레임(1170/170)에 결합된다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 추가적인 컨테이너들(1108)은 하나 이상의 케이블들(1122)을 통해 지지 프레임(1170/170)에 결합된다.
일부 실시예들에 있어서, 추가적인 컨테이너들(1108)은 유체로 충전되도록 구성된 챔버를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 추가적인 컨테이너들(1108)은, 추가적인 컨테이너(1108)의 챔버와 수역 사이에 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구들(1110)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 컨테이너들(1108) 내로의 그리고 밖으로의 유체의 흐름은 장치(1110)의 크기에 의해 결정된다. 일부 실시예들에 있어서, 프레임(1170/170)의 희망되는 속도는 컨테이너(1108)를 수직으로 상향으로 또는 하향으로 움직이며, 이는 수위(1116)에서의 컨테이너(1108) 단면에 따라 수역으로부터 물이 특정 속도로 컨테이너들 내로 또는 이로부터 밖으로 흐르게끔 한다. 일부 실시예들에 있어서, 장치(1110)는, 프레임(1170/170)의 희망되는 정상적인 느린 속도에 의해 초래되는 물의 자유로운 흐름을 허용하도록 크기가 결정된다.
일부 실시예들에 있어서, 모듈들(1150/1100/110/100) 상에 작용하는 외부 힘들은 희망되는 것보다 더 높은 속도로 프레임(1170/170)을 이것의 희망되는 위치로부터 푸시한다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 바람직하지 않은 속도들에 대하여, 장치(1110)를 통하도록 허용된 제한된 흐름에 기인하여, 하나 이상의 개구들(1110)을 통한 추가적인 컨테이너들(1108) 내로의 및/또는 밖으로의 유체 흐름은 평형을 유지하기에 불충분하다. 따라서, 물은 수위(1116) 위로 컨테이너(1108) 내에 축적되거나, 또는, 유체가 없는 섹션이 수위(1116) 아래의 컨테이너(1108) 내에 생성된다. 경우들 둘 모두에 있어서, 생성되는 부력 또는 중량 힘은 바람직하지 않은 움직임의 반대 방향에 있으며, 추가되는 감쇠력으로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 그리고 컨테이너(1140/140)의 바람직하지 않은 움직임들 및 반작용의 중량 힘 및 부력, 이들에 의해 생성되는 힘들과 유사하게, 컨테이너들(1108)에 의해 생성되는 감쇠력들의 크기는 테이블의 바람직하지 않은 속도가 더 높을수록 더 강해진다. 그럼으로써, 일부 실시예들에 있어서, 지지 프레임(1170/170)의 희망되는 위치에 대한 지지 프레임(1170/170)의 위치의 각도가 더 높은 바람직하지 않는 속도로 증가하는 경우들에 대하여, 추가적인 컨테이너(1108)에 의해 모듈(1150/1100/110/100) 상에 가해지는 반작용력이 증가한다. 예를 들어, 도 11d에 도시된 바와 같은 일부 실시예들에 있어서, 프레임(1170/170)의 측면들 둘 모두 상에 컨테이너들(1108)을 갖는 것은 희망되는 프레임 속도보다 더 높게 생성된 추가된 중량만을 사용하는 것을 허용한다. 바람직하지 않은 속도의 방향에 따라, 컨테이너들(1108) 내의 물은 프레임의 어느 하나의 측면들에서 수위(1116) 위로 축적되며, 이는 케이블들(1122)을 통해 프레임을 다시 희망되는 위치로 당기는 등가 감쇠력을 생성한다.
본 발명의 다양한 실시예들의 설명은 예시 및 설정의 목적들을 위해 제공되었으며, 개시된 실시예들로 제한되거나 또는 철저해지도록 의도되지 않는다. 다수의 수정들 및 변형들이 설명된 실시예들의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 당업자들에게 자명해질 것이다. 본원에서 사용되는 용어는 실시예들의 원리들, 시장에서 발견되는 기술들을 뛰어 넘는 실제적인 애플리케이션 또는 기술적 개선들을 최적으로 설명하기 위하여, 또는 당업자들이 본원에 개시된 실시예들을 이해할 수 있도록 하기 위하여 선택되었다.
Claims (60)
- 부력 모듈로서,
수역(body of water) 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정(define)하는, 상기 베이스;
상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅(fit)되는 유체-홀딩 컨테이너를 포함하며,
상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정되는, 모듈.
- 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는 선박(vessel)이며, 상기 공간은 상기 선박의 내부 챔버인, 모듈.
- 청구항 2에 있어서, 상기 선박은 내부 벽 및 외부 벽을 포함하는 이중-벽 선박이며, 상기 외부 및 내부 벽들 사이의 사이 공간은 액체 및 고체 중 적어도 하나를 포함하는 밸러스트(ballast)로 적어도 부분적으로 충전되도록 구성되는, 모듈.
- 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는 이격된 위치로 배열된 적어도 2개의 선체(hull)들을 포함하며, 상기 선체들은 서로 견고하게 상호연결되고, 상기 공간은 상기 선체들 사이에 획정되는, 모듈.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 액체 및 고체 중 하나 이상을 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전되는, 모듈.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임은 10 내지 300 cm 사이의 범위 내인, 모듈.
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈은, 상기 베이스에 결합되며 태양광 패널을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 마운트(mount)를 더 포함하며, 상기 태양광 모듈은 상기 마운트에 대하여 피봇 포인트에 대해 틸팅가능한(tiltable), 모듈.
- 청구항 7에 있어서, 상기 모듈은, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 상기 피봇 포인트에 대한 상기 태양광 패널의 상기 피봇가능 모션으로 변환하도록 구성된 틸트 메커니즘을 더 포함하는, 모듈.
- 청구항 8에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은 수평에 대하여 어느 하나의 측면으로 25° 내지 75° 사이에서 상기 태양광 모듈을 틸팅하도록 구성된, 모듈.
- 청구항 9에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 상기 태양광 패널의 무게 중심이 상기 피봇 포인트 아래에 또는 위에 위치되도록 구성되는, 모듈.
- 청구항 10에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 케이블-및-풀리(cable-and-pully) 틸트 메커니즘, 크랭크-형(crank-like) 틸트 메커니즘, 및 아치형(arcuate) 슬롯 틸트 메커니즘, 수중 대칭 프레임을 갖는 평행사변형, 및 수중 비대칭 프레임 및 푸시/풀(push/pull) 로드(rod)들을 갖는 평행사변형 중 하나를 포함하는, 모듈.
- 청구항 2에 있어서, 상기 선박은 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이에 상기 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구부들을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부들 중 적어도 일부는 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트(rate)를 조절하도록 치수가 결정되는, 모듈.
- 청구항 12에 있어서, 상기 조절은, 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 구성된 제어 밸브를 사용함으로써 달성되는, 모듈.
- 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈은 상기 컨테이너와 유체 연통하는 제어 유닛을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 모듈.
- 청구항 14에 있어서, 상기 모듈은 상기 제어 유닛과 상기 컨테이너 사이에 연결된 파이프를 더 포함하는, 모듈.
- 청구항 15에 있어서, 상기 파이프는 상기 베이스에 장착되며, 적어도 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 용이하게 하도록 구성된 연장가능 부분을 갖는, 모듈.
- 청구항 15 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 파이프를 통해 상기 컨테이너 내로 및/또는 밖으로 상기 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, 모듈.
- 청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 적어도 부분적으로, 상기 모듈의 지리적 위치에 대한 황도(ecliptic) 상의 태양의 위치에 기초하여 상기 컨테이너 내의 상기 유체 레벨을 조정하도록 구성되는, 모듈.
- 시스템으로서,
복수의 부력 모듈들로서, 각각의 부력 모듈은,
수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정하는, 상기 베이스, 및
상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅되는 유체-홀딩 컨테이너를 포함하며, 상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정되는, 상기 복수의 부력 모듈들;
상기 모듈들을 지정된 배열로 견고하게 상호연결하도록 구성된 프레임 부재들을 포함하는 프레임워크; 및
상기 컨테이너들의 각각과 유체 연통하는 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 상기 제어 유닛을 포함하는, 시스템.
- 청구항 19에 있어서, 상기 복수의 모듈들은 로우(row)들 및 컬럼들(column)을 포함하는 그리드 어레이 필드로 배열되는, 시스템.
- 청구항 19 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 선박이며, 상기 공간은 상기 선박의 내부 챔버인, 시스템.
- 청구항 21에 있어서, 상기 선박은 내부 벽 및 외부 벽을 포함하는 이중-벽 선박이며, 상기 외부 및 내부 벽들 사이의 사이 공간은 액체 및 고체 중 적어도 하나를 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전되도록 구성되는, 시스템.
- 청구항 19 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 이격된 위치로 배열된 적어도 2개의 선체들을 포함하며, 상기 선체들은 서로 견고하게 상호연결되고, 상기 공간은 상기 선체들 사이에 획정되는, 시스템.
- 청구항 19 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 액체 및 고체 중 하나 이상을 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전되는, 시스템.
- 청구항 19 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임은 10 내지 300 cm 사이의 범위 내인, 시스템.
- 청구항 19 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는, 상기 베이스에 결합되며 태양광 패널을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 마운트를 더 포함하며, 상기 태양광 모듈은 상기 마운트에 대하여 피봇 포인트에 대해 틸팅가능한, 시스템.
- 청구항 26에 있어서, 상기 베이스는, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 상기 피봇 포인트에 대한 상기 태양광 패널의 상기 피봇가능 모션으로 변환하도록 구성된 틸트 메커니즘을 더 포함하는, 시스템.
- 청구항 27에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은 수평에 대하여 어느 하나의 측면으로 25° 내지 75° 사이에서 상기 태양광 모듈을 틸팅하도록 구성된, 시스템.
- 청구항 28에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 상기 태양광 패널의 무게 중심이 상기 피봇 포인트 아래에 또는 위에 위치되도록 구성되는, 시스템.
- 청구항 29에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 케이블-및-풀리 틸트 메커니즘, 크랭크-형 틸트 메커니즘, 및 아치형 슬롯 틸트 메커니즘, 수중 대칭 프레임을 갖는 평행사변형, 및 수중 비대칭 프레임 및 푸시/풀 로드들을 갖는 평행사변형 중 하나를 포함하는, 시스템.
- 청구항 21에 있어서, 상기 선박은 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이에 상기 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구부들을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부들 중 적어도 일부는 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 치수가 결정되는, 시스템.
- 청구항 31에 있어서, 상기 조절은, 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 구성된 제어 밸브를 사용함으로써 달성되는, 시스템.
- 청구항 19 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 컨테이너와 유체 연통하는 제어 유닛을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 시스템.
- 청구항 33에 있어서, 상기 시스템은, 상기 제어 유닛을 상기 컨테이너들의 각각과 연결하도록 구성된 파이프 그리드를 더 포함하는, 시스템.
- 청구항 33 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 파이프 그리드를 통해 상기 컨테이너 내로 및/또는 밖으로 상기 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, 시스템.
- 청구항 33 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 적어도 부분적으로, 상기 모듈의 지리적 위치에 대한 황도 상의 태양의 위치에 기초하여 상기 컨테이너들 내의 상기 유체 레벨을 조정하도록 구성되는, 시스템.
- 청구항 26에 있어서, 상기 태양광 패널들은 일제히 틸팅하도록 더 구성되는, 시스템.
- 청구항 19에 있어서, 상기 프레임워크는 상기 시스템을 계류(moor)하도록 구성된 하나 이상의 라인들을 더 포함하는, 시스템.
- 청구항 38에 있어서, 상기 하나 이상의 라인들은 상기 시스템의 방위각 각도의 조정을 용이하게 하도록 더 구성되는, 시스템.
- 방법으로서,
복수의 부력 모듈들을 포함하는 시스템을 제공하는 단계로서, 각각의 부력 모듈은,
수역 내에서 부력으로 지지되도록 구성된 베이스로서, 상기 베이스는 상기 수역과 유체 연통하는 공간을 획정하는, 상기 베이스, 및
상기 공간 내에 수용되고, 상기 베이스에 대하여 수직 치수에서 움직이도록 크기가 결정되고 피팅되는 유체 홀딩 컨테이너를 포함하며, 상기 베이스에 대한 상기 컨테이너의 수직 위치는, 적어도 부분적으로, 상기 컨테이너 내의 유체 레벨에 의해 결정되는, 단계;
상기 모듈들을 지정된 배열로 견고하게 상호연결하도록 구성된 프레임 부재들을 포함하는 프레임워크를 사용하여 상기 모듈들을 지정된 배열로 견고하게 상호연결하는 단계;
상기 컨테이너들의 각각과 유체 연통하는 제어 유닛을 제공하는 단계로서, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 단계; 및
상기 시스템을 수역 내에 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 40에 있어서, 상기 상호연결하는 단계는, 로우들 및 컬럼들을 포함하는 그리드 어레이 필드로 상기 복수의 모듈들을 상호연결하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 40 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 선박이며, 상기 공간은 선박의 내부 챔버인, 방법.
- 청구항 42에 있어서, 상기 선박은 내부 벽 및 외부 벽을 포함하는 이중-벽 선박이며, 상기 외부 및 내부 벽들 사이의 사이 공간은 액체 및 고체 중 적어도 하나를 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전되도록 구성되는, 방법.
- 청구항 40 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 이격된 위치로 배열된 적어도 2개의 선체들을 포함하며, 상기 선체들은 서로 견고하게 상호연결되고, 상기 공간은 상기 선체들 사이에 획정되는, 방법.
- 청구항 40 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는 액체 및 고체 중 하나 이상을 포함하는 밸러스트로 적어도 부분적으로 충전되는, 방법.
- 청구항 40 내지 청구항 45 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임은 10 내지 300 cm 사이의 범위 내인, 방법.
- 청구항 46 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는, 상기 베이스에 결합되며 태양광 패널을 피봇가능하게 장착하도록 구성된 마운트를 더 포함하며, 상기 태양광 모듈은 상기 마운트에 대하여 피봇 포인트에 대해 틸팅가능한, 방법.
- 청구항 47에 있어서, 상기 베이스는, 상기 컨테이너의 수직 치수에서의 상기 움직임을 상기 피봇 포인트에 대한 상기 태양광 패널의 상기 피봇가능 모션으로 변환하도록 구성된 틸트 메커니즘을 더 포함하는, 방법.
- 청구항 48에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은 수평에 대하여 어느 하나의 측면으로 25° 내지 75° 사이에서 상기 태양광 모듈을 틸팅하도록 구성된, 방법.
- 청구항 49에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 상기 태양광 패널의 무게 중심이 상기 피봇 포인트 아래에 또는 위에 위치되도록 구성되는, 방법.
- 청구항 50에 있어서, 상기 틸트 메커니즘은, 케이블-및-풀리 틸트 메커니즘, 크랭크-형 틸트 메커니즘, 및 아치형 슬롯 틸트 메커니즘, 수중 대칭 프레임을 갖는 평행사변형, 및 수중 비대칭 프레임 및 푸시/풀 로드들을 갖는 평행사변형 중 하나를 포함하는, 방법.
- 청구항 42에 있어서, 상기 선박은 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이에 상기 유체 연통을 제공하도록 구성된 하나 이상의 개구부들을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부들 중 적어도 일부는 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 치수가 결정되는, 방법.
- 청구항 52에 있어서, 상기 조절은, 상기 수역과 상기 내부 챔버 사이의 유체의 흐름 레이트를 조절하도록 구성된 제어 밸브를 사용함으로써 달성되는, 방법.
- 청구항 40 내지 청구항 53 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 컨테이너와 유체 연통하는 제어 유닛을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 컨테이너들 내의 유체 레벨을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 방법.
- 청구항 54에 있어서, 상기 시스템은, 상기 제어 유닛을 상기 컨테이너들의 각각과 연결하도록 구성된 파이프 그리드를 더 포함하는, 방법.
- 청구항 54 내지 청구항 55 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 파이프 그리드를 통해 상기 컨테이너 내로 및/또는 밖으로 상기 유체를 펌핑하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, 방법.
- 청구항 54 내지 청구항 56 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 적어도 부분적으로, 상기 모듈의 지리적 위치에 대한 황도 상의 태양의 위치에 기초하여 상기 컨테이너들 내의 상기 유체 레벨을 조정하도록 구성되는, 방법.
- 청구항 47에 있어서, 상기 태양광 패널들은 일제히 틸팅하도록 더 구성되는, 방법.
- 청구항 40에 있어서, 상기 프레임워크는 상기 시스템을 계류하도록 구성된 하나 이상의 라인들을 더 포함하는, 방법.
- 청구항 59에 있어서, 상기 하나 이상의 라인들은 상기 시스템의 방위각 각도의 조정을 용이하게 하도록 더 구성되는, 방법.
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