KR20230091854A - 동력을 저장 또는 생성하기 위한 유동 밀도 유체 변위 - Google Patents

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KR20230091854A
KR20230091854A KR1020237005213A KR20237005213A KR20230091854A KR 20230091854 A KR20230091854 A KR 20230091854A KR 1020237005213 A KR1020237005213 A KR 1020237005213A KR 20237005213 A KR20237005213 A KR 20237005213A KR 20230091854 A KR20230091854 A KR 20230091854A
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이던 제이. 노벡
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이노베이터 에너지, 엘엘씨
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Abstract

시스템은 수역의 표면 근방에 있고 제1 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기에 관한 것이다. 제2 저장 저장용기는 수역의 표면 아래에 위치하고 제1 유체보다 고밀도의 제2 유체를 저장하도록 구성된다. 펌프, 발전기, 및 제1 및 제2 저장용기는 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑함으로써 제2 저장 저장용기의 고밀도 유체를 변위시켜 동력이 저장된다. 제2 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제1 저장 저장용기로 복귀하게 함으로써 동력 생성 또는 방출이 이루어진다. 고밀도의 유체는 액체 형태 또는 고체-액체 혼합물 형태일 수 있다. 저밀도의 유체는 액체 형태 또는 고체-액체 혼합물 형태일 수 있다.

Description

동력을 저장하거나 생성하기 위한 유동 밀도 유체 변위
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 7월 17일자로 출원된 미국 출원 번호 16/932,429의 일부 계속 출원인 2021년 3월 26일자로 출원된 미국 출원 번호 17/214,100에 대한 우선권을 주장한다. 본 출원은 또한 2020년 11월 23일자로 출원된 미국 출원 번호 63/117,355; 2020년 12월 31일자로 출원된 미국 출원 번호 제63/132,778호 및 2021년 1월 19일자로 출원된 미국 출원 번호 제63/139,157호에 대한 우선권을 주장한다. 앞서 설명한 모든 출원은 그 전체가 참조로 본 출원에 포함된다.
전 세계 발전 용량에서 태양광, 풍력 및 기타 간헐적 에너지 소스의 비중이 점점 더 커지고 있다. 태양광 및 풍력 에너지의 간헐성으로 인해, 곧 상당한 비중의 풍력 및 태양광 발전에 의존하게 될 수 있는 전기 그리드 및 기타 기반시설에는 전기 공급과 전기 수요를 일치시키기 위한 전기 저장이 필요하다. 특히 태양광 위주 또는 풍력 위주 전기 그리드 및 지리적 분포가 제한된 전기 그리드에서, 간헐적 재생 에너지 소스의 보급이 증가함에 따라 필요한 전기 저장 용량의 양이 일반적으로 증가한다. 전기 저장 용량의 요구 지속기간은 또한 일반적으로 간헐적인 재생 에너지 보급이 증가함에 따라 증가한다. 예를 들어, 태양광 광발전 전력의 비중이 큰 전기 그리드에서는 야간에 전력 생성이 불충분할 수 있으므로 야간 그리드 전기 수요를 지원하기 위해 10 내지 16시간 지속기간 전기 저장이 필요할 수 있다. 미국에서는 12시간 지속기간 전기 저장으로 80%의 태양광 및 풍력 에너지 보급을 실현할 수 있다. 특히, 100% 태양광 및 풍력 에너지 보급은 풍력 및/또는 태양광이 1년에 적어도 한 번은 예측된 생산율보다 더 적게 생산하는 경향으로 인해 및/또는 태양광 및/또는 풍력 에너지의 계절적 변화로 인해 전기 저장 기간이 적어도 3주인 경우에만 실현 가능하다. 종래 기술의 에너지 저장 기술은 태양광 및 풍력 발전의 전 세계적으로 높은 보급률에 필요한 다수 테라와트 시간의 장기간 전기 저장을 충족시키기에는 너무 비싸고/거나 지리적으로 제한적이다.
전기 저장 기술은 다양한 인자에 대해 비교된다. 균등화 비용 또는 균등화 전기 비용(LCOE) 또는 균등화 저장 비용(LCOS)은 일반적으로 기본 또는 가장 중요한 인자로 고려된다. 프로젝트 개발자, 전력 유틸리티 및 기타 고객과 같은 에너지 저장 고객은 일반적으로 전기 저장 기술을 비교하기 위한 그 기본 척도로 균등화 비용을 이용하며, 균등화 비용이 낮을수록 전기 저장 기술이 다른 옵션에 비해 경제적으로 더욱 바람직하다. 균등화 비용 계산은 다음 변수 중 하나 이상 또는 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 값을 포함할 수 있다: 자본 비용 또는 자본의 비용 또는 할인율 또는 용량 활용 또는 왕복 에너지 효율 또는 토지 비용 또는 전력 용량 저하율 또는 에너지 저장 용량 저하율 또는 플랜트 균형 또는 토지 사용 또는 지리적 제한 또는 수명 종료 비용 또는 MW 전력 용량당 비용 또는 MWh 전기 저장 용량당 비용. 종래 기술의 전기 저장 기술은 일반적으로 앞서 설명된 변수의 조합 또는 하나 이상의 결함으로 인해 높은 균등화 비용을 갖는다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리는 높은 자본 비용, 상당한 전력 용량 저하, 상당한 에너지 용량 저하, 토지 사용 및 높은 수명 종료 비용을 갖는다. 예를 들어, 압축 공기 에너지 저장은 왕복 에너지 효율이 낮고 지리적 제한이 있다. 예를 들어, 양수 발전은 토지 사용량이 많고 지리적 제한이 있다. 예를 들어, 수소 전기 저장은 왕복 에너지 효율이 낮고 MW 전력 용량당 비용이 높으며 전력 용량 저하율이 높다.
다른 인자는 다음 중 하나 이상 또는 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 제조의 환경적 영향, 토지 사용의 환경적 영향, 재료 제약, 수명 종료 폐기, 재활용 가능성, 노동 사용, 지역 노동 가치, 지역 경제적 영향 및 필요한 유지보수.
Figure pct00001
예를 들어, 리튬 이온 배터리는 위의 인자와 관련하여 다음과 같은 결함이 있다:
o 재료 투입물의 제조를 비롯한 제조의 부정적인 환경적 영향
o 리튬, 코발트, 니켈 및 흑연의 재료 제약
o 수명이 짧음 및 수명 종료시 폐기 문제.
o 현재 리튬 이온 배터리는 재활용할 수 없다.
o 특히, 리튬, 니켈 및 코발트를 비롯한 고비용 재료 투입의 경우 지역 노동 가치가 일반적으로 미미하다.
o 특히 코발트 및 흑연을 비롯한 필요한 금속 및 재료의 채굴 및 정제에서의 비윤리적 노동 관행 및 하류 환경적 영향
o 일반적으로, 재생 에너지 프로젝트 또는 에너지 저장 프로젝트 현장에서 멀리 떨어져 위치된 대규모 제조 및 채굴 작업에서 대부분의 비용과 노동이 발생하기 때문에 지역 일자리 생성 및 관련 경제적 영향은 미미하다.
o 열 조절, 플랜트의 균형 및 증강이 필요하기 때문에 필요한 유지보수가 높다. 증강은 리튬 이온 배터리 에너지 저장 설비에서 시간 경과에 따라 자연적으로 발생하는 에너지 저장 및/또는 전력 용량의 손실을 보충하기 위해 추가적인 새로운 리튬 이온 배터리를 설치하는 것이다. 대규모 리튬 이온 배터리 에너지 저장 현장에서 상당한 '증강'은 일반적으로 적어도 5년에 한 번씩 발생한다.
예를 들어, 종래의 양수 발전은 위의 인자와 관련하여 다음과 같은 결함이 있다.
Figure pct00002
대규모 토지 사용 및 상당한 지리적 제한
Figure pct00003
상당한 환경 손상 및 영구적인 환경 변화
Figure pct00004
지진 위험 및 산사태 위험(상당한 지진이나 산사태, 또는 양자 모두 발생하는 경우 상당한 경제적 및/또는 인적 비극의 위험 포함).
재생 에너지 산업의 다른 과제는 재생 에너지 프로젝트 및/또는 에너지 저장 프로젝트 개발을 위한 토지의 가용성이다. 많은 경우에 지역, 지역, 국가 및 국제 이해관계자는 풍력 및 태양광과 같은 재생 에너지 개발을 포함하여 미개발 또는 '손길이 닿지 않은' 토지의 개발에 강력하게 반대한다. 이해관계자는 풍력 및/또는 태양광 프로젝트의 건설 및/또는 운영 중 환경, 시각적 또는 소음 공해 때문에 이러한 개발에 종종 반대한다. 상기 반대는 새로운 토지 찾기, 허가 받기, 태양광 및 풍력 프로젝트 개발을 점점 더 어렵게 만들었고 개발 일정을 크게 증가시킨다. 그 결과, 재생 에너지 프로젝트 개발자는 해상, 해양 및 기타 대형 수역에서의 재생 에너지 프로젝트 개발에 점점 더 관심을 갖게 되었다. 근해 해상 풍력 발전 단지의 시각적 영향 또한 프로젝트 개발자가 점점 더 먼 해상과 더 깊은 물을 찾게 하였다. 해상 풍력에서 육상 전기 그리드로의 전기 송전을 상호 연결하는 것은 풍력의 간헐성과 상호 연결이 필요한 풍력 발전의 큰 용량으로 인해 상당한 과제가 되었다. 한 가지 잠재적 해결책은 장기간의 전기 저장이다. 대부분의 종래 기술 전기 저장 기술은 해양 환경에 적합하지 않다. 예를 들어, 해양 환경의 부식성과 공기나 산소가 존재하지 않는 상태에서도 물에서 리튬이 연소되는 능력으로 인해 리튬 이온 배터리는 해양 환경에 부적합하거나 바람직하지 않은 것으로 고려되었다. 해상 환경에 적절한 저비용, 확장 가능, 환경 친화적, 낮은 토지 또는 물 사용, 오래 지속되고 높은 왕복 에너지 효율의 장기간 전기 저장 기술에 대한 상당한 필요성이 있다.
추가적으로, 기후 변화로 인해 극한의 비정상적인 날씨가 점점 더 흔하게 발생하는 것으로 인해 필요할 때 안정적이고 일관되고 장기적으로 전기를 생산하기 위한 발전 및 저장 기술의 필요성이 점점 더 중요해지고 있다. 종래 기술의 에너지 저장 기술은 비상 사태의 경우에도 그 명판 전기 저장 용량을 초과하는 추가 전력을 제공할 수 없고, 최근 몇 년 동안 캘리포니아와 미국 전체에서 주목할만한 정전이 이에 기인하였다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리 또는 양수 발전 플랜트의 정격이 1,000MWh이고 1,000MWh가 완전히 사용되었거나 완전히 방출된 경우, 리튬 이온 배터리 또는 양수 발전 플랜트는 더 많은 전기가 필요한 경우 더 많은 전기를 제공할 수 없다.
높은 왕복 효율(>70%)의 단기간, 중기간 또는 장기간 전기 저장 시스템과, 필요할 때, 수일 또는 수주 또는 수개월 전기 저장 시스템 둘 모두로 기능할 수 있는 전기 저장 기술에 대한 상당한 필요성이 있다. 높은 왕복 효율(>70%)의 8+ 시간 지속기간 전기 저장 시스템과, 필요할 때, 수일 또는 수주 또는 수개월 전기 저장 시스템 둘 모두로 기능할 수 있는 전기 저장 기술에 대한 상당한 필요성이 있다. 높은 왕복 효율(>70%)의 8+ 시간 지속기간 전기 저장 시스템과, 필요할 때, 수일 또는 수주 또는 수개월 전력 또는 전기 공급원 둘 모두로 기능할 수 있는 전기 저장 기술에 대한 상당한 필요성이 있다.
본 발명은 에너지 저장, 에너지 생성, 또는 그 조합을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일부 실시예는, 예를 들어, 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다. 일부 실시예는 물 또는 액체 본체의 표면 아래의 저장 영역, 및 물 또는 액체 본체의 표면에 근접한 또는 그 위의 저장 영역을 수반할 수 있다. 상기 에너지 저장 장치를 '충전'하기 위해서, 비교적 낮은 밀도의 액체 또는 기체와 같은 저밀도 유체가 상기 저장 영역 내로 펌핑되어, 물과 같은 고밀도 유체를 변위시킬 수 있다. 상기 에너지 저장 장치를 방출하기 위해서, 상기 고밀도 유체가 상기 저밀도 유체를 변위시킬 수 있고, 그에 따라 발전기를 통한 저밀도 유체의 유동으로 인해서 전기를 생성할 수 있다.
일부 실시예는 종래 기술 에너지 저장 시스템의 하나 이상 또는 모든 결함을 해결할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 조합을 소유한다:
Figure pct00005
에너지 저장 용량의 MWh당 비용 및 전력 용량 기준의 MW당 비용에 대한 낮은 자본 비용
Figure pct00006
높은 왕복 효율, 예컨대, 다음 중 하나 이상 또는 다음의 조합 이상의 왕복 효율: 60%, 또는 65%, 또는 70%, 또는 75%, 또는 80%, 또는 85%, 또는 90%, 또는 95%, 또는 99%
Figure pct00007
각각의 충전-방출 사이클에 걸쳐 전력 용량 저하 없음
Figure pct00008
각각의 충전-방출 사이클에 걸쳐 에너지 저장 용량 저하 없음
Figure pct00009
토지 사용 없음
Figure pct00010
최소 수면 면적 사용
Figure pct00011
최소 지리적 제한, 세계 인구의 40%가 해안에서 100km 이내에 거주
Figure pct00012
긴 수명, 예컨대, 20년, 25년, 30년, 35년, 40년, 45년, 50년, 55년, 60년 초과 또는 이의 임의의 조합
Figure pct00013
'수명 종료' 시 대부분의 또는 모든 컴포넌트의 재활용 가능성
Figure pct00014
수명 연장 또는 다른 용도로의 용도 변경을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 '수명 종료' 시 대부분의 또는 모든 컴포넌트의 재사용 가능성.
Figure pct00015
제조 및 건설 재료의 환경적 영향 최소화
Figure pct00016
건설, 설치 및 운영의 환경적 영향 최소화
Figure pct00017
상당한 긍정적인 지역 경제적 영향
Figure pct00018
석유 및 가스 근로자의 재생 에너지 산업으로의 단순 전이. 예를 들어, 일부 실시예는 예를 들어 재생 전기를 저장하기 위한 전기 저장 시스템을 제외하고는 대부분 동일한 장비, 예컨대, 파이프, 베슬, 펌프 및 재료, 예컨대, 강철 및 시멘트와 기술을 이용한다.
Figure pct00019
수생, 해양 또는 해상 환경을 위해 설계 및/또는 적용 가능성
일부 실시예는 높은 왕복 효율의 전기 저장을 제공하고, 필요할 때 연료 및/또는 전기를 몇 일, 몇 주, 몇 달, 몇 년 또는 이의 임의의 조합 동안 공급할 수 있는 시스템에 적용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시켜 에너지를 저장할 수 있고, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두는 대안적으로 연료로서 이용될 수 있는 화학물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 것을 수반할 수 있고, 상기 변위 에너지 저장 메커니즘은 1시간, 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 10시간, 12시간, 14시간, 16시간, 18시간, 20시간, 25시간, 30시간, 35시간, 40시간, 45시간, 50시간, 75시간, 100시간 또는 이의 임의의 조합 이상 동안 최대 시스템 전력 용량에서 전력을 제공하기에 충분한 에너지를 저장할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 것을 수반할 수 있고, 상기 변위 에너지 저장 메커니즘은 50시간 미만 동안 최대 시스템 전력 용량에서 전력을 제공하기에 충분한 에너지를 저장할 수 있고, 저밀도 액체, 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두는 연료를 포함할 수 있고, 50시간 초과, 75시간 초과, 100시간 초과, 1주 초과, 또는 필요한 경우 1개월 그 초과 동안 전력 제공이 가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 것을 수반할 수 있고, 상기 변위 에너지 저장 메커니즘은 제1 기간 동안 최대 시스템 전력 용량에서 전력을 제공하기에 충분한 에너지를 저장할 수 있고, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두는 연료를 포함할 수 있고 필요할 때 제2 기간 동안 전력을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 것을 수반할 수 있고, 상기 변위 에너지 저장 메커니즘은 제1 기간 동안 최대 시스템 전력 용량에서 전력을 제공하기에 충분한 에너지를 저장할 수 있고, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두는 연료를 포함할 수 있고 필요할 때 제2 기간 동안 전력을 제공하는 것이 가능할 수 있고, 상기 제2 기간은 상기 제1 기간보다 더 크다.
일부 실시예는 수중 탱크가 상기 수중 탱크에 인접하거나, 주위에 있거나, 또는 동일한 고도에 있는 해수와 압력 평형 상태에 있음을 보장하는 데 적용될 수 있다. 일부 실시예는 수중 탱크 내부의 유체 압력과 상기 수중 탱크 외부에 있거나, 그에 인접하거나, 주위에 있거나 또는 동일한 고도에 있는 물 또는 다른 유체의 압력 사이의 압력차를 최소화하는 데 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 압력 교환기 또는 동력 교환기를 사용하여 하나의 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 다른 유체로 전달하는 것과 관련될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 고밀도 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 고밀도 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 저밀도 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 고밀도 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 저밀도 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 고압 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 저압 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 고압 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 저압 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있고, 상기 초과 압력은 상기 고압 유체와 상기 수중 탱크의 적어도 일부에 인접하거나, 주위에 있거나, 외부에 있거나, 동일한 고도에 있는 물 사이의 압력의 차이 이하일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 제1 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 제2 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있으며, 상기 초과 압력은 상기 제1 유체와 상기 수중 탱크의 적어도 일부에 인접하거나, 주위에 있거나, 외부에 있거나, 동일한 고도에 있는 물 또는 다른 유체 사이의 압력의 차이 이하일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 제2 유체로부터 초과 압력 또는 동력을 추출하고 상기 초과 압력 또는 동력을 제1 유체로 전달하기 위한 압력 교환기 또는 동력 교환기의 사용에 관한 것일 수 있으며, 상기 초과 압력은 상기 제2 유체와 상기 수중 탱크의 적어도 일부에 인접하거나, 주위에 있거나, 외부에 있거나, 동일한 고도에 있는 물 또는 다른 유체 사이의 압력의 차이 이하일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 수중 탱크의 적어도 일부와 인접하거나, 그 주위에 있거나, 그 외부에 있거나, 그적어도 일부와 동일한 고도에 있는 물 또는 다른 유체와의 압력 평형을 가능하게 하거나 보장하기 위한 압력 평형 장치에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 압력 센서, 밸브, 또는 이의 임의의 조합에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 유압 램을 최소화 또는 방지하거나 유압 램의 잠재적인 부정적인 영향을 최소화 또는 방지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다. 일부 실시예는 고밀도 액체가 물 또는 해수보다 더 큰 밀도를 갖는 에너지 저장 시스템을 수반할 수 있다. 일부 실시예는 에너지 저장 시스템을 수반할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 저장용기는 수역 표면의 고도, 해수면 또는 둘 다보다 더 높은 고도에 위치한다.
일부 실시예는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두가 휘발성이거나 낮은 비등점을 갖는 에너지 저장 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 가압 탱크 또는 압력차에 탄력적인 탱크를 사용하는 데 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 탱크 내부의 가압된 유체와 상기 탱크 외부 또는 주위 또는 인접한 유체 사이의 압력차가 상기 탱크가 육지에 있거나 대기압으로 둘러싸여 있거나 이들 둘 모두인 경우보다 더 작은 수심 또는 정수압에 탱크를 위치시키는 데 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두의 냉장, 또는 반냉장, 또는 냉각, 또는 수동 냉각, 또는 능동 냉각, 또는 열 관리, 또는 이의 임의의 조합에 적용 가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두가 액체 상태로 저장되는 것을 보장하는 것과 관련될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체, 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두가 액체, 초임계, 또는 슬러리, 또는 이의 임의의 조합 상태에 저장되는 것을 보장하는 것과 관련될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 에너지 사용을 최소화하고/거나 에너지 효율 및/또는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 냉장, 반냉장, 또는 냉각, 또는 수동 냉각, 또는 능동적 냉각, 또는 열 관리 또는 이의 임의의 조합의 실용성을 최대화하기 위한 열 교환 및/또는 열 저장을 위한 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 극저온 액체의 사용을 가능하게 하는 데 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 에너지의 동시 저장을 가능하게 하고 해양 열 에너지 전환으로부터 또는 해양 또는 수역의 수온약층에서의 온도 차이, 또는 공기와 물 사이의 온도 차이, 또는 이의 임의의 조합으로부터 전력의 생성을 가능하게 하는 데 적용될 수 있다.
일부 실시예는 수중에 저밀도 유체를 저장하는 데 적용 가능한 탱크와 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 강성 또는 가요성 구조에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 고체 매체를 포함하는 탱크 또는 저장 영역에 관한 것일 수 있으며, 저밀도 유체는 상기 다공성 매체의 공극에 저장될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 고체 매체를 포함하는 탱크 또는 저장 영역에 관한 것일 수 있으며, 저밀도 유체는 저밀도 유체를 상기 다공성 매체로 펌핑하거나 또는 그렇지 않으면 상기 다공성 매체에 저장된 고밀도 유체를 변위시킴으로써 상기 다공성 매체에 저장된다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장(storage) 저장용기(reservoir)를 이용할 수 있으며, 상기 다공성 매체의 밀도 또는 중량은 상기 저장 저장용기의 부력을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 고체 다공성 매체의 존재는 예를 들어 저장용기 내부의 압력이 상기 저장용기 외부의, 그에 인접한, 그 주위의 또는 그와 동일한 고도의 압력보다 더 낮은 경우 상기 저장용기의 실질적인 압궤를 방지한다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 고체 다공성 매체의 존재는, 예를 들어 유체가 저장 저장용기에 추가되거나 저장 저장용기로 펌핑되는 것보다 더 큰 부피 유량으로 저장 저장용기로부터 유체가 펌핑되거나 저장 저장용기로부터 제거되는 경우 상기 저장용기의 실질적 압궤를 방지한다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 고체 다공성 매체의 존재는 예를 들어 다른 유체를 상기 저장용기에 동시에 추가하지 않고 저장 저장용기로부터 유체가 펌핑되거나 저장 저장용기로부터 제거되는 경우 상기 저장용기의 실질적인 압궤를 방지한다. 실질적 압궤는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이상만큼 총 부피가 감소하는 저장 저장용기를 포함할 수 있다: 1퍼센트, 5퍼센트, 10퍼센트, 15퍼센트, 20퍼센트, 또는 25퍼센트, 30퍼센트, 35퍼센트, 40퍼센트, 45퍼센트, 50퍼센트, 55퍼센트, 60퍼센트, 65퍼센트, 70퍼센트, 75퍼센트, 80퍼센트, 85퍼센트, 90퍼센트 또는 95퍼센트.
일부 실시예는 동시 에너지 저장 시스템 및 조력 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 동일한 시스템에서 조수로 인한 수위 변화로부터 전력을 또한 생성하는 동시에 전기의 저장을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예는, 예를 들어, 예를 들어 조수로 인한 수위의 변화로부터 에너지를 생성하는, 조력 에너지 생성 시스템에 적용될 수 있다. 일부 실시예는, 전기와 같은 에너지를 생성하기 위해서 조수에 기인한 수위의 상승으로 인한 저장 영역으로부터의 공기 또는 다른 유체의 변위를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예는, 전기를 생성하기 위해서 조수에 기인한 수위의 감소로 인한 저장 영역 내로의 공기 또는 다른 유체의 이동을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 상기 조력 시스템을 위한 이동 부분, 예컨대 펌프 및 발전기는, 원하는 경우에, 물 또는 액체 본체의 표면 위에 전체적으로 위치될 수 있다.
일부 실시예는 예를 들어 에너지 저장 또는 조력의 생성 또는 그 조합을 위해 설계된 해양 구조를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 해양 구조 상의 액체 환경에서 성장물 형성 또는 구조의 오염을 억제 또는 방지하는 데 적용될 수 있다. 일부 실시예는, 예를 들어, 액체 환경 내에서 구조에 성장물이 형성하는 것 또는 오염물이 부착되는 것을 억제하거나 방지하기 위해서 적용될 수 있다. 상기 액체 환경은 수성 및/또는 비-수성 환경을 포함할 수 있다. 본 출원에서 설명된 일부 실시예는, 코팅, 페인트, 수작업 세정/벗겨냄, 또는 당업계에서 설명되는 다른 방법을 필요로 하지 않으면서, 성장물 형성 또는 오염물 부착을 억제 또는 제거 또는 방지할 수 있다. 성장물 형성은, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 조합을 포함할 수 있다: 해양 성장, 오염물 부착, 해양 생물, 해양 동물, 무기 스케일링, 유기 스케일링, 따개비, 홍합, 조개, 굴, 벌레, 새우, 갑각류, 생물막, 조류, 박테리아, 곰팡이 또는 아메바. 펌프 및 발전기(generator)와 같은, 액체 환경 내의 구조의 성장물 형성 또는 오염물 부착 또는 부식을 억제하거나 방지하는 것과 관련된 상기 실시예의 이동 부분들이, 필요한 경우, 전체적으로 물 또는 액체 본체의 표면 위에 위치될 수 있다.
일부 실시예는, 예를 들어, 도크와 같은 부유 구조의 높이를 증가 또는 감소시키는 것에 적용될 수 있다. 본 출원에서 설명된 일부 실시예는, 공기 또는 다른 기체 또는 다른 저밀도 유체가 오목 영역 내의 물의 일부를 적어도 부분적으로 변위시키도록, 공기를 상기 부유 구조 내의 또는 아래의 오목 영역 내로 펌핑하는 것에 의해서, 액체의 표면 위의 부유 구조의 높이를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 유사하게, 기체가 상기 오목 영역으로부터 유출될 수 있게 하거나 기체를 상기 오목 영역의 외부로 펌핑하는 것에 의해서, 액체 표면 위의 부유 구조의 높이가 감소될 수 있다. 공기 또는 다른 기체는 하나 이상의 관을 이용하여 상기 오목 영역의 내외로 전달될 수 있다. 오목 영역은 물 또는 다른 액체에 개방될 수 있다. 유리한 경우에, 기체의 펌핑 또는 방출은, 전체적으로 물 또는 액체 본체의 외측에 있는 이동 부분을 이용하여 실시될 수 있다. 이동 부분을 물 또는 액체의 외측에 위치시키는 것 또는 그와 접촉되지 않게 하는 것에 의해서, 이동 부분(예를 들어, 공기 펌프)은 저비용 장비를 포함할 수 있고, 오염물 부착에 덜 취약할 수 있고, 더 긴 수명을 가질 수 있다.
본 출원에서 설명된 실시예들이 조합될 수 있다는 것, 그리고 본 출원에서 설명된 시스템 및 방법이 중복될 수 있거나 다수의 동시적인 적용예를 가질 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
도 1: 각각의 부유물 또는 철주의 하단부 상의 오목 영역 '기체 포켓'('3')을 갖는 예시적인 구조.
도 2(위쪽): 공기 펌프 및 관이 상호 연결된 각각의 부유물 또는 철주의 하단부 상의 오목 영역 '기체 포켓'('3')을 갖는 예시적인 구조.
도 3: 예를 들어, 파도, 난류 물, 또는 도크의 각도의 상당한 변화의 이벤트에서 공기 또는 기체 손실을 방지하기 위해서 이용될 수 있는, 연장된 '벽'을 갖는 예시적인 실시예.
도 4: 기체 포켓 내의 기체의 부피 변화가 액체 표면 위의 높이 및/또는 도크와 같은 부유 구조의 각도를 조정하는 예시적인 실시예. 도 4는 높이 증가를 나타낼 수 있다.
도 5: 기체 포켓 내의 기체의 부피 변화가 액체 표면 위의 높이 및/또는 도크와 같은 부유 구조의 각도를 조정하는 예시적인 실시예. 도 5는 높이 감소를 나타낼 수 있다.
도 6: 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 이용하는 실시예의 예시적인 단순화된 구성.
도 7: 단계 1: 도 7은 충전이 이루어지는 에너지 저장 실시예를 나타낼 수 있다.
도 8: 단계 2: 도 8은 상대적으로 충전된 상태에서의 에너지 저장 실시예를 나타낼 수 있다.
도 9: 단계 3: 도 9는 에너지 저장 실시예 방출을 나타낼 수 있다.
도 10: 단계 4: 도 10은 상대적으로 방출된 상태에서의 에너지 저장 실시예를 나타낼 수 있다.
도 11: 도 11은, 더 높은 헤드 높이에서의 또는 표면 위의 LDL 및/또는 HDL 저장 영역이 플랫폼 또는 부유 플랫폼 상에 위치되는 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다.
도 12: 도 12는, 더 높은 헤드 높이에서의 또는 표면 위의 LDL 및/또는 HDL 저장 영역이 육지에 위치되는 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다.
도 13: 도 13은, 다수의 표면하(subsurface) 저장 영역이 에너지 저장 및/또는 화학물질 저장을 위해서 이용되는 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다.
도 14: 단계 1 도 14는 전기가 생성되는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 15: 단계 2 도 15는 저장 영역이 물로 거의 만충된 실시예를 나타낼 수 있다.
도 16: 단계 3 도 16은, 주위 수역 수위가 저장 영역 내의 수위에 비해서 상대적으로 낮을 때 전기를 생성하는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 17: 단계 4 도 17은 저장 영역의 물이 거의 비워진 실시예를 나타낼 수 있다.
도 18: 단계 4 대안: 도 18은, 저장 영역의 물이 완전히 비워진 실시예를 나타낼 수 있다.
도 19: 단계 5 (낮은 조수, 물을 외부에서 유지하는 펌프): 도 19는, 잔류 물을 제거 또는 변위시키기 위해서 공기가 저장 영역 내로 펌핑되는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 20: 단계 1 (높은 조수, 채움, 및 발전): 도 20은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 21: 단계 2 (높은 조수, 공동 만충(Cavity Full)): 도 21은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 22: 단계 3 (낮은 조수, 비워짐(Emptying), 발전): 도 22는, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 23: 단계 4 (낮은 조수, 비어 있음): 도 23은, 물 공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 24: 단계 1 (높은 조수, 채움, 발전): 도 24는, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 25: 단계 2 (높은 조수, 만충): 도 25는, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 26: 단계 3 (낮은 조수, 비워짐): 도 26은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 27: 대안적인 단계 3 (낮은 조수, 비워짐, 조수 및 위치에 따름): 도 27은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 28: 단계 4 (낮은 조수, 비어 있음): 도 28은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 29: 도 29는 부유 펌프 또는 발전기 스테이션을 갖는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 30: 도 30은 제1 저장 저장용기가 육지에 위치되고 펌프 및/또는 발전기가 육지에 위치되는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 31: 도 31은 제1 저장 저장용기가 육지에 위치되고 펌프 및/또는 발전기가 육지에 위치되는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 32: 도 32는 제1 저장 저장용기가 수역 표면 근방, 표면 또는 아래에 위치하고/거나 펌프 및/또는 발전기가 수역의 표면 근방에, 표면에 또는 그 아래에 위치하는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 33: 도 33은 제1 저장 저장용기가 수역 표면 근방, 표면 또는 아래에 위치하고/거나 펌프 및/또는 발전기가 수역의 표면 근방에, 표면에 또는 그 아래에 위치하는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 34는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 35는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 36은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 37은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 38은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 39는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 40은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 41은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 42는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 43은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 44는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 45는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 46은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 47은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 48은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 49는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 50은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 51은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 52는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 53은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 54는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 55는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 56은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 57은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 58은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 59는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 60은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 61은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 62는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 63은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 64는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 65는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 66은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 67은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 68은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 69는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 70은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 71은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 72는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 73은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 74는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 75는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 76은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 77은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 78은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 79는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 80은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 81은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 82는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 83은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 84는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 85는 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 86은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 87은 저밀도 유체 변위의 실시예이다.
도 88: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시키고 저온 및 온난 보조 열 저장을 사용하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스.
도 89: 고밀도 액체로 저밀도 액체를 변위시키고 저온 및 온난 보조 열 저장을 사용하여 전기를 생성하는 에너지 저장 프로세스.
도 90: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시키고 저온 및 온난 보조 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스.
도 91: 고밀도 액체로 저밀도 액체를 변위시키고 저온 및 온난 보조 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 생성하는 에너지 저장 프로세스.
도 92: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스.
도 93: 고밀도 액체로 저밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 생성하는 에너지 저장 프로세스.
도 94: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스.
도 95: 고밀도 액체로 저밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 생성하는 에너지 저장 프로세스.
도 96: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스.
도 97: 고밀도 액체로 저밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 생성하는 에너지 저장 프로세스.
도 98: 고밀도 액체로 저밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 생성하는 에너지 저장 프로세스.
도 99: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시키고 열 저장 및 냉각 시스템을 사용하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스.
도 100: 육지에 위치한 고고도 저장용기와 수중에 위치한 저고도 저장용기의 에너지 저장 프로세스.
도 101: 육지에 위치한 고고도 저장용기와 수중에 위치한 저고도 저장용기의 에너지 저장 프로세스.
도 102: 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 고고도 저장용기와 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 저고도 저장용기를 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 103: 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 고고도 저장용기와 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 저고도 저장용기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 104: 반잠수형 또는 완전 잠수형 또는 그 조합의 베슬로서 물 위에 위치한 고고도 저장용기와 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 저고도 저장용기를 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 105: 반잠수형 또는 완전 잠수형 또는 그 조합의 베슬로서 물 위에 위치한 고고도 저장용기와 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 저고도 저장용기를 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 106: 부유 베슬을 포함하는 고고도 저장용기와 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 저고도 저장용기를 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 107: 부유 베슬을 포함하는 고고도 저장용기와 해저 근방 또는 해저 상의 수중에 위치한 저고도 저장용기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 108: 수중 및/또는 해저 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 109: 수중 및/또는 해저 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 110: 수중 및/또는 해저 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 111: 수중 및/또는 해저 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 112: 수중 및/또는 해저 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합으로 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 113: 수중 및/또는 해저 바닥 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합으로 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 114: 수중 및/또는 해저 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합으로 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 115: 수중 및/또는 해저 바닥 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합으로 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 116: 지하에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 117: 지하에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 118: 지하에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 119: 지하에 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 120: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 121: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 122: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 123: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.'
도 124: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스이며, 고고도 저장용기는 부유 구조이다.
도 125: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스이고, 고고도 저장용기는 부유 구조이다.
도 126: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스이고, 고고도 저장용기는 부유 구조이다.
도 127: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스이고, 고고도 저장용기는 부유 구조이다.
도 128: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하고 열 저장을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 129: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하고 열 저장을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 130: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하고 열 저장을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 131: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하고 열 저장을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 132: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하고 열 저장을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 133: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하고 열 저장을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 134: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하도록 구성되고 열 저장 및 열 관리 시스템을 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 135: 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 고고도 저장용기에 저장하도록 구성되고 열 저장 및 열 관리 시스템을 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 136: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 예시적 유량으로 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 137: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 예시적 유량으로 고고도 저장용기에 저장하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 138: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하고 냉각수나 해수 또는 심층 해수를 이용한 냉각을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 139: 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 고고도 저장용기에 저장하고 냉각수나 해수 또는 심층 해수를 이용한 냉각을 사용하도록 구성된 에너지 저장 프로세스.
도 140a: 열 관리, 냉각 또는 냉장과 함께 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 140b: 열 관리, 냉각 또는 냉장과 함께 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 140c: 열 관리, 냉각 또는 냉장 없이 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 141a: 열 관리, 냉각 또는 냉장과 함께 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 141b: 열 관리, 냉각 또는 냉장과 함께 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 141c: 열 관리, 냉각 또는 냉장 없이 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 142a: 열 관리, 냉각 또는 냉장 기능과 함께 하나의 유닛으로 수용된 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 142b: 열 관리, 냉각 또는 냉장 없이 하나의 유닛으로 수용된 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 143a: 열 관리, 냉각 또는 냉장 기능과 함께 하나의 유닛으로 수용된 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 143b: 열 관리, 냉각 또는 냉장 없이 하나의 유닛으로 수용된 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 144: 고밀도 액체에 존재하는 저밀도 액체의 일부를 제거하거나 분리하는 메커니즘을 사용하는 에너지 저장 프로세스.
도 145: 역류 열 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 146: 역류 열 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 147: 역류 열 교환기와 추가 보조 냉각을 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 148: 제1, 제2 및 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스, 여기서, 제1 및 제3 저장용기의 고도는 제2 저장용기보다 더 크고 제1 저장용기의 고도는 제3 저장용기의 고도와 다르다.
도 149: 제1, 제2 및 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스, 여기서, 제1 및 제3 저장용기의 고도는 제2 저장용기보다 더 크고 제1 저장용기의 고도는 제3 저장용기의 고도와 다르다.
도 150: 제1, 제2 및 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스, 여기서, 제1 및 제3 저장용기의 고도는 제2 저장용기보다 더 크고 제1 저장용기의 고도는 제3 저장용기의 고도와 다르다.
도 151: 제1, 제2 및 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스, 여기서, 제1 및 제3 저장용기의 고도는 제2 저장용기보다 더 크고 제1 저장용기의 고도는 제3 저장용기의 고도와 다르다.
도 152: 강성 탱크와 압력 등화기를 포함하는 해저 또는 수중 또는 액체 탱크 본체 아래.
도 153: 강성 탱크와 압력 등화기를 포함하는 해저 또는 수중 또는 액체 탱크 본체 아래.
도 154: 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 155: 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 156: 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 157: 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 158: 보조 압력을 제공하는 펌프를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 159: 보조 압력을 제공하는 펌프를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 160: 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 161: 압력 교환기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 162: 압력 교환기와 제3 저장용기와 다른 고도에 있는 제2 저장용기를 갖는 에너지 저장 프로세스.
도 163: 압력 교환기 및 제3 저장용기와 다른 고도에 있는 제2 저장용기를 사용한 에너지 저장 프로세스.
도 164: 저밀도 액체 이외의 고밀도 액체에 대한 별도 저장을 포함하는 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장을 위한 프로세스, 여기서, 변위의 적어도 일부는 압력 교환기에 의해 제공된다.
도 165: 저밀도 액체 이외의 고밀도 액체에 대한 별도 저장을 포함하는 저고도 저장용기를 갖는 에너지 저장을 위한 프로세스, 여기서, 변위의 적어도 일부는 압력 교환기에 의해 제공된다.
예시적인 에너지 저장 실시예 개요: 에너지 저장 및/또는 동시적인 오일 또는 화학물질 저장을 위한 시스템 및 방법이 소개된다. 일부 실시예에서, 에너지는, 하나 이상의 유체들 사이의 밀도차에 의해서 발생될 수 있는, 하나 이상의 불용성 또는 저용해도 유체들 사이의 정수압차를 통해서 저장된다. 그러한 기술은, 예를 들어, 이러한 정수압을 가능하게 하기 위해서 수역의 깊이를 이용할 수 있다. 실시예는, 예를 들어, 비교적 높은 밀도의 액체, 및 비교적 높은 밀도의 액체보다 낮은 밀도를 가질 수 있는 비교적 낮은 밀도의 액체 또는 유체를 포함할 수 있다. 완전한 기술(end-to-end technology)은 폐쇄형 시스템일 수 있거나, 적어도 수역의 표면 아래에서 폐쇄될 수 있다. 일부 실시예에서, 모든 또는 거의 모든 이동 부분은 해양 또는 호수와 같은 수역의 표면 위에 있거나, 유리하게, 이는 이동 부분을 가지지 않거나, 물 아래에서 또는 깊은 물 아래에서, 이동 부분을 본질적으로 가지지 않거나 비교적 고가의 이동 부분을 가지지 않거나, 물 아래로 250 ft보다 깊은 깊이에서 이동 부분을 가지지 않거나, 물 아래로 1000 ft보다 깊은 깊이에서 이동 부분을 가지지 않는다. 시스템이 폐쇄형 시스템인 것이 유리할 수 있고, 여기에서 내부 유체, 예를 들어 고밀도 액체 및 저밀도 액체가 서로 직접 접촉된다. 내부 유체는 주위 수역으로부터 분리될 수 있고 실질적으로 접촉되지 않을 수 있다. 수역 내의 물은 단순히, 압력, 예를 들어 액체 압력이 내부 유체와 주위의 또는 외부의 수역 사이에서 평형이 되도록 보장하기 위해서 이용될 수 있다. 베슬(vessel)의 외측과 내부 사이의 압력 평형은, 예를 들어, 저비용의 재료를 이용하게 할 수 있는데, 이는, 예를 들어, 재료의 적어도 일부가 압력차 또는 상당한 차이를 견딜 필요가 없을 수 있기 때문이다. 에너지는, 예를 들어, 베슬 내부의 매체들(예를 들어: 액체들) 사이의 정수압차로 저장될 수 있고, 액체들) 사이의 정수압차로 저장될 수 있고, 하나 이상의 매체는 다른 하나 이상의 매체보다 높은 정수압을 갖는다. 정수압의 차이는 동일한 수압 헤드 높이에서 상이한 밀도의 액체들의 정수압의 차이에 의해서 발생될 수 있다. 실시예는, 상이한 밀도들을 갖는 둘 이상의 비혼화성(immiscible) 또는 저용해도의 액체들을 포함하는 매체를 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 높이의 둘 이상의 액체들 사이의 밀도차는 정수압차를 생성할 수 있다. 유리하게, 프로세스는, 액체의 비압축성 및 수력 발전기의 높은 효율로 인해서, 70% 또는 80%의 왕복 효율(round-trip efficiency)로 동작될 수 있다.
실시예는 액체, 고체, 기체, 초임계 유체 또는 다른 매체 상을 이용할 수 있다. 예를 들어, 통합 시스템이 폐쇄형 시스템일 수 있기 때문에, 하나 이상의 상이 유리하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 폐쇄형 시스템에서, 예를 들어 누설이 없는 한, 주위 수역에 의한 오염은 문제가 되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 고밀도 액체(예를 들어, 물)의 액체 저장부 및 저밀도 액체(예를 들어, 부탄)의 액체 저장부는, 별도의 액체-액체 계면 베슬 또는 베슬들보다 비교적 높은 헤드 높이에 배치된다. 그러한 비교적 높은 헤드 높이는, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다: 수역의 표면 내에서 낮은 깊이에 위치되는 것, 수역의 표면에 위치되는 것, 수역의 표면 위에 위치되는 것, 수역의 표면 상에 부유하는 것, 수역에 인접한 육지에 위치되는 것, 또는 다른 수역 상에 위치되는 것, 또는 육지에 위치되는 것. 고밀도 액체가 동일한 깊이의 주위 수역과 동일하거나 유사한 밀도를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 및 저밀도 액체를 포함하는 파이프 또는 용기가 해양 내에 있을 때, 고밀도 액체는, 주위 수역 또는 다른 주위 매체와 동일하거나 유사하거나 비교적 근접한 밀도의 액체를 포함할 수 있다. 대안적으로, 고밀도 액체는 주위 수역 또는 다른 주위 매체와 밀도가 상당히 다를 수 있고, 그에 따라, 그러한 실시예에서, 압력차 저항 재료가 요구될 수 있다. 별도의 액체-액체 계면 저장 베슬 또는 베슬들이 액체 저장부보다 낮은 헤드 높이에 위치될 수 있다. 상기 액체-액체 계면 저장 베슬 또는 베슬들은 하나 이상의 관을 이용하여 더 높은 헤드 높이 액체 저장 베슬 또는 베슬들에 연결될 수 있다. 관은 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합을 운송하기 위해서 이용될 수 있다. 하나 이상의 관이 하나 이상의 밸브 또는 펌프 또는 밀봉된 연결 조인트에 연결될 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체가 액체 관 또는 관들에 연결될 수 있고, 그러한 액체 관 또는 관들은 하나 이상의 펌프 또는 발전기에 연결될 수 있거나 저밀도 액체 저장부에 연결될 수 있거나 그 조합일 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체가 액체 관 또는 관들에 연결될 수 있고, 그러한 액체 관 또는 관들은 하나 이상의 펌프 또는 발전기에 연결될 수 있거나 고밀도 액체 저장부에 연결될 수 있거나 그 조합일 수 있다.
에너지를 저장하는 것은, 예를 들어, 저밀도 액체를 관 또는 관들 내로 펌핑하는 것, 고밀도 액체의 적어도 일부를 관 또는 관들 및 수중 베슬 또는 베슬들의 외부로 그리고 고밀도 액체 저장부 내로 변위시키는 것 또는, 대안적으로, 고밀도 액체를 주위 수역 내로 변위시키는 것을 포함할 수 있다. 에너지는, 동일한 수압 헤드 높이에서 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 정수압의 차이로 인한 저장된 에너지일 수 있고 - 예를 들어, 저밀도가 배관 또는 저장 베슬 내로 펌핑됨에 따라, 이는 고밀도 액체의 정수압을 극복하여, 수압 헤드를 생성한다. 저장 장치가 충전을 중단할 때, 밸브를 이용하여, 하나 이상의 액체의 바람직하지 못한 유동 방향 반전을 방지할 수 있다.
체크 밸브가 펌핑 동작 중에 이용되어, 저밀도 액체가 반대 방향으로 펌핑되는 것을 방지할 수 있다. 누설이 없는 경우에, 에너지 저장 기간은 무한할 수 있다. 방출 중에, 하나 이상의 밸브가 개방될 수 있고, 그에 따라 가압된 저밀도 액체가 적어도 부분적으로 변위될 수 있게 하고 상기 저밀도 액체가 발전기에 동력을 공급하게 할 수 있다. 밸브, 펌프, 발전기, 및 다른 이동 부분은 표면에 또는 표면 바로 아래에, 또는 육지에, 또는 그 조합에 위치될 수 있고, 그에 따라 이는 자본, 운영 비용, 및/또는 유지보수 비용을 줄일 수 있다.
다른 실시예에서, 프로세스는 개방형 시스템일 수 있고, 여기에서 고밀도 유체는, 예를 들어, 물 또는 염수 또는 오일 또는 비교적 저렴한 액체와 같은 하나 이상의 액체 또는 수역 내의 유체를 포함한다. 충전을 위해서, 저밀도 액체가 하나 이상의 베슬 내로 펌핑될 수 있고, 그에 따라 베슬 내의 고밀도 물 또는 액체를 변위시킬 수 있다. 비록, 비제한적으로, 혼합의 최소화, 오염물 액체 레벨, 예를 들어 저밀도 액체 레벨이 베슬의 연부에 접근하거나 초과하는 것을 방지하는 것, 저용해도 또는 불용성 액체 또는 매체의 조합을 이용하는 것, 위험하지 않거나 저렴한 저밀도 액체를 이용하는 것, 또는 이들의 조합을 포함하는 것에 의해서, 오염을 최소화할 수 있지만, 그러한 프로세스는 만(bay) 내의 물을 오염시킬 수 있다. 본 실시예에서, 고밀도 액체 저장 베슬이 불필요할 수 있고, 그에 따라 잠재적으로 자본 비용 및 복잡성을 줄일 수 있다. 본 실시예의 버전은, 배럴의 폐쇄되고 상향 대면되는 측면의 내부 면 상의 관 개구부 및 배럴의 하향 대면 측면 상의 주위 액체 본체(예를 들어, 수역 또는 해양 또는 호수)에 개방된 포트를 갖는 뒤집힌 배럴을 포함할 수 있다. 본 실시예의 버전은, 배럴의 폐쇄되고 상향 대면 측면에 연결된 액밀 포트에 연결된 관 및 배럴의 하향 대면 측면 상의 주위 액체 본체(예를 들어, 수역 또는 해양 또는 호수)에 개방된 포트를 갖는 뒤집힌 배럴을 포함할 수 있다. 본 실시예의 버전은 어떠한 액밀 포트도 포함하지 않을 수 있고 - 관은 뒤집힌 베슬 또는 배럴의 개방 측면 내로 공급될 수 있고 베슬 또는 배럴의 내부의 하단부(뒤집히는 것에 의해서 배럴의 상단부의 내부)에 부착될 수 있다. 상기 대안적인 실시예의 장점은, 비제한적으로, 단순화된 구성, 큰 내압성, 낮은 누설 또는 오염 가능성, 및 저비용을 포함한다. 하나 이상의 베슬 또는 배럴은 중량체 또는 앵커에 더 연결될 수 있고, 배럴의 상부 영역이 부유부에 연결되어 하나 이상의 베슬 또는 배럴을 원하는 위치(예를 들어, 뒤집힌 위치)에서 유지할 수 있다. 하나 이상의 관이 펌프 또는 발전기에 더 연결될 수 있고, 이는 추가적으로 하나 이상의 저밀도 유체 저장 베슬에 연결될 수 있다. 상기 하나 이상의 저밀도 액체(또는 다른 유체, 예를 들어 기체) 저장 베슬은 더 높은 헤드 높이에, 예를 들어, 수역의 표면 부근에, 표면에, 또는 표면 위에 위치될 수 있다. 충전 중에, 저밀도 액체(또는 다른 유체, 예를 들어 기체)가 베슬 내로 펌핑되어, 고밀도 액체를 변위시킬 수 있다. 방출 중에, 저밀도 액체가 베슬 내로 펌핑되어, 고밀도 액체를 변위시킬 수 있다.
저밀도 액체의 압력:
에너지가 저장될 때의 경우와 같이, 액체가 강제되어 고밀도 액체를 변위시킬 때, 저밀도 액체의 압력은 주위 수역보다 높은 압력일 수 있고, 저밀도 액체와 주위 수역 사이의 압력차는 깊이가 감소될 수록 증가된다. 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 계면에서, 2개의 액체의 압력이 동일하거나 동일한 것에 근접할 수 있다. 저밀도 액체의 깊이가 감소됨에 따라(또는 저밀도 액체가 액체-액체 계면 위에 더 높게 위치됨에 따라), 저밀도 액체의 압력이 고밀도 액체의 압력으로부터 더 많이 벗어나거나 저밀도 액체의 순 압력이 더 커진다. 결과적으로, 깊이 또는 헤드 높이에 걸쳐 저밀도 액체를 운송하는 관 또는 다른 베슬은 내압성을 필요로 할 수 있고, 내압성 요건은 깊이가 감소될수록(또는 액체-액체 계면으로부터 수압 높이가 높아질수록 또는 가장 깊은 지점) 커질 수 있다. 실시예에서, 펌프 또는 생성 지점이 가장 높은 압력을 포함할 수 있다. 이러한 현상을 설명하는 하나의 방식은 다음과 같다:
개방 관이 수역 내에 수직으로 배치되는 경우에, 관 내부의 물은, 비록 분리되지만, 임의의 주어진 깊이에서 주위 수역과 주로 동일한 압력인데, 이는, 관 내의 주어진 지점 위의 관 내부의 물에 의해서 인가되는 수압이 관 주위의 물과 동일하기 때문이다. 유사하게, 저밀도 또는 고밀도와 같은, 상이한 밀도의 액체가 개방 공기 내의 폐쇄된 하단부 베슬 내에 배치될 때, 임의의 주어진 지점에서의 액체의 압력은 액체 내의 지점 위의 액체에 의해서 인가되는 액체 압력과 균등할 수 있다. 동일한 높이 또는 깊이에서, 저밀도 액체는, 고밀도 액체보다, 상당히 낮은 중력 유도 압력을 가질 수 있다. 위치에 따라 발생되는 중력에서 (예를 들어, 외력의 인가로 인해서) 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킬 때, 액체-액체 계면 위의 임의의 주어진 높이에서 또는 저밀도 액체의 가장 깊은 지점에서 저밀도 액체가 받는 순 압력 또는 압력차는 다음과 같다:
Figure pct00020
여기에서:
Figure pct00021
' P Net '는 저밀도 액체의 가장 낮은 깊이 위의 주어진 높이 또는 액체-액체 계면에서의 저밀도 액체의 순 압력일 수 있다
Figure pct00022
' P HD '는 저밀도 액체의 가장 낮은 깊이 위의 높이 또는 액체-액체 계면에서의 고밀도 액체의 중력적 압력 헤드일 수 있다
Figure pct00023
' P LD '는 저밀도 액체의 가장 낮은 깊이 위의 높이 또는 액체-액체 계면에서의 저밀도 액체의 중력적 압력 헤드일 수 있다
도 6: 도 6은 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 이용하는 실시예의 예시적인 단순화된 구성을 도시한다. 검은색 문자를 갖는 2개의 박스는 높은 헤드 높이 액체 저장 베슬이다. 높은 헤드 높이 액체 저장 영역은 관 또는 파이프를 통해서 하나 이상의 별도의 저장 베슬에 연결된다. 도 6에서, 관은 액체 본체(예를 들어, 수역)의 표면 아래의 헤드 높이에서 단일 저장 베슬에 연결되고 높은 헤드 높이 액체 저장 베슬 아래의 헤드 높이에 위치될 수 있고, 이는 낮은 헤드 높이 저장 베슬로 지칭될 수 있다. 고밀도 액체 관 또는 파이프는 낮은 헤드 높이 저장 베슬의 하단부에서 하나 이상의 포트에 연결된다. 저밀도 액체 관 또는 파이프는 낮은 헤드 높이 저장 베슬의 상단부에서 하나 이상의 포트에 연결된다. 낮은 헤드 높이 저장 베슬 상의 포트의 배치 위치가 중요하지 않다는 것, 그리고 포트가, 비제한적으로: 서로의 옆에 배치되는 것, 수직으로 서로 교차되어 배치되는 것, 수평으로 서로 교차되어 배치되는 것, 무작위적으로 배치되는 것, 또는 다른 구성으로 배치되는 것 또는 그 조합을 포함하여, 배치될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 포트가 액밀인 것이 중요할 수 있다. 예외는, 예를 들어, 무거운 액체 포트가 주위 물 만(bay)에 개방되는 경우에, 고밀도 액체를 위한 액밀 포트의 필요성을 잠재적으로 제거할 수 있다는 것 그리고 고밀도 액체 파이프 또는 저장 베슬의 필요성을 잠재적으로 제거할 수 있다는 것일 수 있다. 고밀도 액체 및 저밀도 액체가 만나는 낮은 헤드 높이 베슬 내부의 영역은 유체-유체 또는 액체-액체 계면으로 지칭될 수 있다. 액체가 직접적으로 접촉될 수 있고, 그러한 경우에, 액체가 비혼화성인 것이 바람직할 수 있다. 액체는 또한, 비제한적으로 드럼 또는 부유 드럼을 포함하는, 드럼 또는 분리부에 의해서, 이격되거나 분리되거나 비-인접 액체를 구성할 수 있다. 고밀도 액체를 저밀도 액체로부터 분리하기 위해서 부유 드럼이 이용되는 경우에, 부유 드럼이 고밀도 액체보다 낮은 밀도인 것 그리고 저밀도 액체보다 높은 밀도인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, (특히, 용해 가능 액체에서 중요한) 액체-액체 혼합을 감소시키기 위해서, 또는 개방 물이 고밀도 액체 액체 고밀도 액체인 경우에, 환경 오염을 감소시키기 위해서, 액체-액체 분리부 또는 드럼이 이용될 수 있다. 저밀도 액체를 저밀도 액체 관 또는 파이프 내로 펌핑하는 것에 의해서 에너지가 저장되고, 그러한 펌핑은 고밀도 액체를 낮은 헤드 높이 저장 베슬로부터 변위시킬 수 있다. 저장된 에너지는, 변위된 물이 낮은 헤드 높이 베슬로 진입할 수 있게 하는 것에 의해서, 방출될 수 있고, 그러한 진입은 낮은 헤드 높이 액체를 변위시킬 수 있고 전기를 생성할 수 있다. 도 1에 도시된 구성에서, 펌프/발전기는 저밀도 액체 파이프 또는 관에 연결되어 도시되어 있고, 이는 더 높은 펌핑 효율을 가능하게 할 수 있다. 펌프는 물 표면 위에 있을 수 있고, 이동 부분이 물 아래에 있지 않게 할 수 있다. 저밀도 액체는 충전 및 방출 중에 압력 하에 있을 수 있다.
펌프/발전기가 고밀도 액체에 연결될 수 있다. 고밀도 액체를 직접 펌핑하는 것의 하나의 잠재적인 난제는, 충전이 부분적 진공의 형성을 필요로 할 수 있다는 것이고, 이는 덜 효율적일 수 있고, 심지어 순 진공의 경우에, 고밀도 액체를 낮은 헤드 높이 베슬로부터 충분히 제거하기 위한 구동력이 충분치 않을 수 있다. 예를 들어, 펌프 또는 발전기가 고밀도 액체와 직접적으로 접촉되는 경우에 또는 고밀도 액체를 펌핑하는 경우에, 펌프 또는 발전기가 물 라인 아래에 위치되는 것이 바람직할 수 있다.
액체 저장 영역은, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체를 저장하는 탱크 또는 저장용기를 포함할 수 있다. 실질적인 비혼화성 또는 불용성은, 다른 액체 내에서 50 중량%(wt%) 미만, 또는 40 중량% 미만, 또는 30 중량% 미만, 또는 20 중량% 미만으로 용해될 수 있는 액체를 의미할 수 있다.
고밀도 액체 저장 영역이 물 라인 아래에 또는 액체-액체 계면과 동일하게 또는 유사하게 또는 더 낮은 깊이에 또는 저밀도 액체의 가장 낮은 지점에 있는 것이 유리할 수 있다. 이는, 예를 들어, 고밀도 액체가 에너지 저장 장치를 둘러싸는 수역과 같은 액체 본체와 동일한 밀도를 가지는 경우에, 유리할 수 있다. 고밀도 액체 저장 영역은, 예를 들어, 수역과 같은, 주위 액체 본체와 압력이 평형인 블래더-유사 저장 장치를 포함할 수 있다. 고밀도 액체 저장 영역은, 예를 들어, 수역과 같은, 주위 액체 본체와 압력이 평형인 부유 지붕 또는 이동 가능 지붕을 갖는 저장 장치를 포함할 수 있다.
낮은 헤드 높이 베슬은 압력차 내성을 가질 수 있다. 낮은 헤드 높이 베슬이 요구하는 내압력성은, 액체-액체 계면 또는 저밀도 액체의 가장 낮은 지점으로부터의 수직 거리가 멀어질수록 증가될 수 있다. 베슬의 수직 높이를 최소화하여, 비교되는 낮은 헤드 높이 베슬에서 발생되는 압력차를 최소화하는 것이 유리할 수 있다. 이는 더 많은 또는 대부분의 저밀도 액체 압력차를 파이프/관에 전달할 수 있다. 액체-액체 계면 또는 저밀도 액체의 가장 낮은 지점으로부터의 수직 거리가 멀어질수록 낮은 헤드 높이 베슬의 보강을 점진적으로 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 낮은 헤드 높이 베슬의 보강을 점진적으로 증가시키는 구조는 워터 타워와 유사할 수 있고, 베슬은 정수압이 높을수록 점진적으로 더 내압성을 가지고 보강된다.
고밀도 액체 저장부 및 저밀도 액체 저장부는, 예를 들어, 표면 아래에, 표면 상에 부유되어, 또는 육지 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체 저장부는 주위 수역을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체 저장부는 저밀도 액체 저장부와 상이한 위치에 있을 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체 저장부는 수역 표면 아래의 팽창 가능한 그리고 수축 가능한 부피 저장 영역과 같은 블래더일 수 있는 한편, 저밀도 액체 저장 영역은 육지에 위치될 수 있다.
저장 용량 내의 임의의 지점에서, 에너지 저장 장치의 충전 또는 방출이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 장치가 적어도 부분적으로 충전된 경우에, 이는 방출될 수 있다. 예를 들어, 장치가 적어도 부분적으로 방출된 경우에, 이는 충전될 수 있다. 예를 들어, 장치가 완전히 충전된 경우에, 이는 추가적인 충전을 위한 용량을 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 장치가 완전히 방출된 경우에, 이는 추가적인 방출을 위한 용량을 가지지 않을 수 있다.
예시적인 단계별 설명:
도 7: 단계 1: 도 7은 충전이 이루어지는 에너지 저장 장치를 나타낼 수 있다. 액체 펌프가 저밀도 액체(LDL)를 가압하고 낮은 헤드 높이 저장 영역에 연결된 파이프 내로 펌핑할 수 있고, 이는 LDL이 낮은 헤드 높이 저장부 내의 고밀도 액체(HDL)를 변위시키게 할 수 있다. HDL이 LDL에 의해서 변위됨에 따라, 중력 위치 에너지가 저장될 수 있다. 도 7에서, HDL은 낮은 헤드 높이 저장 영역 위의 HDL 저장 영역으로 전달되는 것을 나타낼 수 있다. HDL 저장 영역은, 예를 들어 주위 액체의 또는 주위 액체와 동일한 밀도의 정수압과 평형인 유체를 포함하는 경우에, 임의의 곳에, 예를 들어 액체 본체의 표면 아래에, 또는 낮은 헤드 영역과 동일한 높이 또는 깊이에, 또는 액체-액체 계면의 깊이 아래에 위치될 수 있다. 펌프 또는 펌프들은, 일(work), 예를 들어, 전기, 수압 압력, 또는 기계적 일에 의해서 동력을 공급받을 수 있다.
LDL은 휘발성 액체(예를 들어, 프로판 또는 부탄)일 수 있고, LDL 저장 영역은 폐쇄될 수 있다. LDL이 휘발적인지와 관계없이, LDL 저장 영역은 외부 공기에 대해서 폐쇄될 수 있다. LDL이 충분히 휘발적인 경우에, LDL 내의 헤드스페이스 기체는 기체 상 내에서 LDL을 포함할 수 있다. LDL이 충분히 큰 부분압(예를 들어: 프로판 또는 부탄)을 갖는 경우에, LDL 저장 영역은 내압성을 가질 수 있고 적절한 안전 예방책과 일치될 수 있다.
HDL이 휘발성 액체일 수 있다. HDL이 물을 포함할 수 있다. HDL 저장 영역이 외부 공기에 개방되지 않는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 생물 오염제 및 다른 오염물이 유입될 수 있기 때문이다. 대안적으로, HDL 저장 영역의 헤드스페이스가, 예를 들어, 필터링된 또는 처리된 공기를 포함할 수 있다.
도 8: 단계 2: 도 8은 상대적으로 충전된 상태에서의 에너지 저장 장치를 나타낼 수 있다. 충전된 상태에서, 또는 방출 상태에서, 또는 충전되는 상태일 때, 또는 정상 상태에 있을 때, 체크 밸브를 이용하여 액체가 LDL 탱크 내로 유동하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, HDL 저장 영역이 LDL에 비해서 높은 높이에 위치된 경우 과다 방출 중에 발생될 수 있는 것으로서, LDL이 고밀도 액체 영역에 진입하는 것은 유리하지 않을 수 있다. 이러한 것이 발생된다면, 예를 들어, HDL 저장 영역이 LDL 액체-액체 계면에 비해서 더 높은 높이에 있는 경우에, LDL이 HDL 저장 영역의 표면까지 부유할 수 있다. 이는, 예를 들어, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 이용하는 것에 의해서 LDL을 HDL로부터 제거하는 것에 의해서, 예를 들어, 해결될 수 있다: 디캔팅(decanting), 사이클론, 코어레서(coalescer), 필터, 또는 다른 상 분리 또는 액체-액체 분리 수단. LDL이 HDL 저장 영역 내의 조건에서 기체 상을 형성하는 경우에, LDL은, 예를 들어, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하는 것에 의해서 분리될 수 있다: LDL 기체를 헤드스페이스로부터 제거하는 것, 헤드스페이스 기체의 압축, 헤드스페이스 기체의 냉각, 기체 분리 방법, 압력 스윙 흡착, 압력 스윙 흡수, 멤브레인, 증류, 연소, 흡수, 또는 흡착.
도 9: 단계 3: 도 9는 에너지 저장 장치 방출을 나타낼 수 있다. HDL은 표면하 저장 영역 내에서 LDL을 변위시킬 수 있고, 이는 고압 LDL이 발전기를 통과하여 전기를 생성하는 것 그리고, 예를 들어, LDL 저장 탱크에 진입하는 것을 초래한다.
도 10: 단계 4: 도 10은 상대적으로 방출된 상태에서의 에너지 저장 장치를 나타낼 수 있다. 방출된 상태, 또는 충전된 상태에서 또는 충전되는 상태일 때, 또는 정상 상태에 있을 때, 체크 밸브를 이용하여 액체가 LDL 탱크 내로 유동하는 것을 방지할 수 있다.
도 11: 도 11은, 더 높은 헤드 높이에서의 또는 표면 위의 LDL 및/또는 HDL 저장 영역이 플랫폼 또는 부유 플랫폼 상에 위치되는 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다. 원하는 경우에, 전기 케이블과 같은, 에너지 저장 장치와 육지 사이의 직접적인 상호 연결만이 전기를 운송하기 위한 매체일 수 있다.
도 12: 도 12는, 더 높은 헤드 높이에서의 또는 표면 위의 LDL 및/또는 HDL 저장 영역이, 해안 또는 섬과 같은, 육지에 위치되는 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다.
도 13: 도 13은, 다수의 표면하 저장 영역이 에너지 저장을 위해서 이용되는 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다. 하나 초과의 표면하 저장 영역이 있는 경우에, 표면하 저장 영역들이 상호 연결될 수 있고, 이는 높은 헤드 높이 저장 영역 또는 영역들과 낮은 헤드 높이 또는 표면하 저장 영역 또는 영역들 사이의 파이프의 수를 최소화할 수 있다.
예시적인 실시예의 예시적인 설치:
1. 관(저밀도 액체 관 및 고밀도 액체 관)을 액밀 베슬의 2개의 포트에 연결한다. 관은 롤로 또는 다른 저장 구성으로 랩핑될(wrapped) 수 있다.
a. 포트의 위치가 중요할 수 있고, 예를 들어, 혼합을 최소화하도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 포트는 저밀도 액체 관 연결을 위해서 베슬의 상단부 부근에 그리고 고밀도 액체 관을 위해서 베슬의 하단부 부근에 위치될 수 있다.
b. 관은 배관의 하나 이상의 롤에 연결될 수 있다.
c. 관 또는 베슬은 압력을 견딜 필요가 있을 수 있으나, 일부 실시예에서, 저밀도 액체를 운송하는 관만이 상당한 압력차를 견뎌야 한다.
2. 베슬 또는 관 또는 그 둘 모두를 주위 수역과 동일한 또는 유사한 밀도의 액체로 채운다(예를 들어: 해양의 경우에, 해양수와 동일한 밀도는 염수 또는, 글리세롤 또는 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜과 같은, 고밀도 유기 첨가제를 포함하는 수성 용액일 수 있다. 액체가 생물-오염물, 스케일링제, 또는 부식 또는 열화 유발제를 포함하지 않는 것이 바람직할 수 있다). 대안적으로, 액체는 생물-오염물, 스케일링제, 또는 부식 또는 열화 유발제, 예를 들어 미가공 해양수 또는 호수의 물 또는 미가공 오일 저장 액체 또는 미가공 폐수 또는 다른 액체를 포함할 수 있다. 본 단계에서 베슬 또는 관 또는 둘 모두를 채우는 액체는 고밀도 액체로 간주될 수 있다.
3. 관을 그 원하는 저장 탱크 및 발전기/펌프에 부착한다.
4. 베슬이 (예를 들어, 직립 위치와 같은) 원하는 위치에서 유지되도록 보장하기 위해서 그리고 관의 얽힘을 방지하기 위해서, 구현예는 하나 이상의 중량체 또는 앵커를 베슬의 하단부 부근에 그리고 하나 이상의 부표 부유물을 베슬의 상단부 부근에 부착하는 것을 포함할 수 있다. 부유물 또는 베슬의 근접 상단부 또는 그 조합이 라인에 더 부착될 수 있고, 이는 클립 또는 원격 탈착 가능 클립과 같은 탈착 가능 메커니즘을 포함하는 연결부에 의해서 연결될 수 있다.
5. 베슬이, 예를 들어, 수역의 하단부에 위치되는 또는 그 부근에 위치되는 원하는 깊이까지 침하하게 한다. 베슬이 침하할 때, 관 및 라인(예를 들어: 부유물 라인 및 안내 라인)을 푼다.
6. 베슬이 그 원하는 깊이(예를 들어: 중량체 또는 앵커가 하단부에 도달하는 깊이)에 도달할 때, 안내 라인이 탈착될 수 있거나 위치를 특정하는 부유물에 부착될 수 있다.
7. 충전을 위해서, 저밀도 액체를 액체 관 또는 베슬 내로 펌핑하여, 고밀도 액체를 변위시키고, 그러한 고밀도 액체는 인접 관을 통해서 저장 베슬 내로 이동된다. 충전 중에, 저밀도 액체는 관 내의 또는 베슬 내의 또는 그 조합 내의 고밀도 액체를 변위시킬 수 있다.
8. 방출을 위해서, 밸브를 개방하여, (예를 들어: 단계(8)로부터의) 가압된 저밀도 액체가 (예를 들어, 별개의 발전기일 수 있거나 발전기로서 가역적으로 이용될 수 있는 펌프일 수 있는) 발전기로 이동될 수 있게 한다.
본 출원에서 설명된 에너지 저장 기술의 잠재적인 이점:
Figure pct00024
80% 초과의 왕복 효율
ㅇ 액체 펌프 및 발전기는 고효율 및 작은 열역학적 손실을 달성한다
Figure pct00025
제한없이 이용 가능한 육지 면적(수역의 하단부 또는 해양에의 배치)
Figure pct00026
제한없는 저장 시간
Figure pct00027
제한 없는 충전/방출 사이클
ㅇ 해양 내의 이동 부분이 없는 것
ㅇ 열화 또는 부식이 없는 것
ㅇ 반응물이 해양과 접촉되지 않는다(해양과 같은, 수역을 단순히 이용하여, 동일한 주변 정수압을 갖는 깊이/헤드 높이를 생성한다)
ㅇ 해양 또는 수역 성장(예를 들어, 따개비, 진흙)에 의한 영향을 받지 않는다
■ 전체적으로 폐쇄형 시스템
Figure pct00028
kWh 당 비용 - m 3 액체 당 부탄 비용 ~$300
Figure pct00029
에너지 밀도(1000 m 내지 1 m 3 의 부탄 - 물은 약 1 kWh의 전기이다)
Figure pct00030
환경 영향이 없다
ㅇ 폐쇄형 시스템
ㅇ 유독성 반응물 없음(누설이 발생되는 경우)
Figure pct00031
풍부한, 비-유독성, 비-휘발성 반응물 및 구축 재료
Figure pct00032
단순하고 저비용인 구성
ㅇ 기술 내의 정수압은 그 주변과 동일할 수 있다. 저비용, 작은 내압성의 재료를 구성에서 사용할 수 있게 한다. (주: 저밀도 액체에 연결된 관은 큰 내압성을 요구할 수 있다)
ㅇ 물 내에 이동 부분이 없는 것
ㅇ 실시예는 3개의 탱크(표면 상의 2개, 해저 상에 1개), 2개의 파이프 및 하나의 펌프/발전기
고밀도 액체(HDL)가 주위 수역(water body) 액체와 동일한 밀도를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 베슬(vessel)(들) 및/또는 파이프 내의 정수압이 베슬(들) 및/또는 파이프 주위와 유사해지게 할 수 있고, 그에 따라 저비용의, 작은 내압성의 재료를 잠재적으로 사용할 수 있게 한다.
도입된 저장 장치의 에너지 밀도를 최대화하기 위해서, 잠재적으로 바람직한 특성은, 비제한적으로, 큰 순 밀도차(즉, [고밀도 액체의 밀도] - ['저밀도 액체'의 밀도]) 및 저압 또는 온도 구동되는 액체 압축(예를 들어, 물은 고압 하에서 최소로 압축된다)을 포함한다. 이러한 것의 예는, 비제한적으로, 프로판(LDL) 및 물(HDL)을 포함한다.
도입된 저장 장치의 효과적인 기능을 가능하게 하기 위해서, 잠재적으로 바람직한 특성은, 비제한적으로, 실질적으로 불용성인 또는 비혼화성인 둘 이상의 반응물을 포함한다. 고밀도 액체 및 저밀도 액체가 서로 실질적으로 불용성인 또는 비혼화성인 것이 바람직할 수 있다.
자본 비용을 최소화하기 위해서, 잠재적으로 바람직한 특성은, 비제한적으로, 저비용의 반응물, 저밀도 액체를 위한 저밀도, 및/또는 적은 부식 또는 비-부식의 반응물을 포함한다. 예를 들어, 부탄 및 프로판이 저비용이고 고압 동작에서 액체이다.
자본 비용을 최소화하기 위해서, 잠재적으로 바람직한 특성은, 비제한적으로, 통합 프로세스 내의 반응물과 양립 가능한 재료를 이용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 폴리프로필렌 또는 HDPE는 저렴하고, 풍부하며, 내식적이고, 물, 해수, 부탄 및 프로판과 양립 가능하다.
에너지 저장 장치는 또한 탄화수소 액체 또는 화학물질 또는 휘발성 탄화수소를 저장하는 수단일 수 있다. 예를 들어, LDL 저장 영역 및 낮은 헤드 높이 저장 영역은, 예를 들어, 비제한적으로, 원유, 가솔린, 디젤, 케로센, 에탄, 프로판, 부탄, 헥산, 옥탄, 시클로프로판, 또는 데칸, 또는 그 조합을 포함하는, 탄화수소를 위한 저장부를 포함할 수 있다. 탄화수소 액체는, 이들이 중합체 생산, 연료, 또는 다른 용도와 같은 다양한 적용예에서 사용되거나 운송되기 전에, 소량, 중간량, 또는 대량으로 저장된다. 에너지 저장 장치를 동시적인 비교적 저밀도의 액체 저장 장치로서 이용하는 것에 의해서, 탄화수소 액체의 자본 지출을 피할 수 있다. 예를 들어, 석유 및 가스 회사, 탄화수소 운송 회사, 오일 거래업자, 상품 거래업자, 화학 회사, 및 탄화수소 또는 다른 비교적 저밀도의 액체의 다른 사용자는 본 에너지 저장 장치를 탄화수소 액체 저장 장치로서 이용할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 장치의 소유자 또는 운영자는 비교적 저밀도의 액체를 저장 또는 서비스 또는 저장하는 것에서 보상을 받을 수 있다. 비록 비교적 저밀도의 액체가 구입될 수 있지만, 본 실시예에서, 비교적 저밀도의 액체는 유리하게 에너지 저장 장치의 소유자 또는 운영자에 의해서 구입되지 않을 수 있다. 대안적으로, 에너지 저장 장치의 소유자 또는 운영자는 비교적 저밀도의 액체를 적절하게 저장하는 것에서 보상을 받을 수 있다. 이는 탄화수소 액체를 구입하는 것과 관련된 자본 지출을 지불할 필요성을 제거할 수 있는 한편, 또한 탄화수소 액체를 저장하는 것에 대한 새로운 수입원을 개발할 수 있다.
고밀도 액체는, 프로필렌 카보네이트(~1.2 g/cm3의 밀도) 또는 에틸렌 글리콜 디아세테이트(~1.128 g/cm3의 밀도)와 같이, 물 내에서 제한된 용해도를 갖는 고밀도 액체를 포함할 수 있다. 물에서 제한된 용해도를 갖는 상기 고밀도 액체와 함께, 물을 저밀도 액체로서 이용할 수 있다. 상기 고밀도 액체는 저비용, 비-휘발성, 및 비교적 무독성일 수 있고, 그에 따라 수중 또는 해양 환경에서 대량으로 사용될 수 있게 한다. 수중 및 해양은 본 출원에서 상호 교환 가능하게 사용된다.
Figure pct00033
융기된(ridged) 저장 영역 또는 용기가, 물의 표면 아래에 위치되는 저장 영역 또는 영역들을 위해서 이용될 수 있다. 상기 저장 영역은, 비제한적으로, 해양 또는 다른 수역의 표면 아래에서 원유 또는 화학물질을 저장하기 위해서 현재 이용되는 저장 용기를 포함할 수 있다. 비-융기형 또는 융기형 저장 영역 또는 용기를 포함하는 저장 영역이 물 또는 액체 본체의 외부에 위치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 저장 영역은 전략유 저장고, 오일 저장부, 천연 가스 저장부, 액체 저장부, 염수층(saline aquifer), 지리적 포메이션(geological formation), 또는 석유 및 가스 유전 내에 위치될 수 있다. 저장 영역 또는 용기의 강도 요건 및 잠재적 비용을 최소화하기 위해서, 대기압보다 큰 정수압을 받는 하나 이상의 저장 영역이, 주변부가 유사한 또는 보충적인 압력을 가하는 환경에 위치되는 것이 바람직할 수 있다. 소금 동굴과 같은 지리적 포메이션과 같은 고체의 주위의 경우에, 지리적 포메이션 또는 인공적으로 구축된 지리적 포메이션은 상기 액체를 직접적으로 수용 또는 저장하는 기능을 할 수 있고 그 자체의 저장 영역으로서의 기능을 할 수 있다.
예시적인 실시예의 예:
Figure pct00034
에너지 저장 장치로서:
ㅇ 둘 이상의 저장 영역을 포함하고
ㅇ 적어도 하나의 저장 영역은 다른 저장 영역보다 높은 압력이고
ㅇ 에너지는, 동일한 헤드 높이 또는 깊이의 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 압력차를 이용하여 저장된다.
Figure pct00035
에너지 저장 장치로서:
ㅇ 둘 이상의 저장 영역을 포함하고
ㅇ 적어도 하나의 저장 영역은 다른 저장 영역보다 높은 압력이고
ㅇ 상기 에너지 저장 장치는, 비교적 저밀도의 액체를 저장 영역 내로 펌핑하여 비교적 고밀도의 액체를 변위시키는 것에 의해서 충전되고
ㅇ 상기 에너지 저장 장치는, 비교적 고밀도의 액체가 비교적 저밀도의 액체를 변위시키게 하는 것 그리고 상기 저밀도 액체의 유동이 발전기 또는 수압 터빈에 동력을 공급하게 하는 것에 의해서 방출된다.
Figure pct00036
대규모 에너지 저장 장치로서 동시에 기능하는, 해저 오일 또는 화학물질 저장 설비로서:
ㅇ 둘 이상의 저장 영역을 포함하고
ㅇ 적어도 하나의 저장 영역은 다른 저장 영역보다 높은 압력이고
ㅇ 에너지는, 동일한 헤드(head) 높이 또는 깊이의 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 압력차를 이용하여 저장된다.
Figure pct00037
대규모 에너지 저장 장치로서 동시에 기능하는, 해저 오일 또는 화학물질 저장 설비로서:
ㅇ 둘 이상의 저장 영역을 포함하고
ㅇ 적어도 하나의 저장 영역은 다른 저장 영역보다 높은 압력이고
ㅇ 상기 에너지 저장 장치는, 비교적 저밀도의 액체를 저장 영역 내로 펌핑하여 비교적 고밀도의 액체를 변위시키는 것에 의해서 충전되고
ㅇ 상기 에너지 저장 장치는, 비교적 고밀도의 액체가 비교적 저밀도의 액체를 변위시키게 하는 것 그리고 상기 저밀도 액체의 유동이 발전기 또는 수압 터빈에 동력을 공급하게 하는 것에 의해서 방출된다.
Figure pct00038
천연 가스를 동시에 저장하는 동안 에너지/전기를 저장하기 위한 프로세스로서:
ㅇ 수역의 표면 아래의 가스 백 또는 저장 영역 내에서 천연 가스를 저장하는 단계
ㅇ 상기 저장 영역의 부피를 팽창시킬 수 있는 것으로서, 천연 가스를 상기 가스 백 또는 저장 영역 내로 압축 또는 펌핑하는 것에 의해서 전기를 저장하는 단계
ㅇ 상기 천연 가스가 상기 가스 백 또는 저장 영역을 떠나게 하는 것 그리고 발전기 또는 터빈을 통과하게 하는 것에 의해서 방출하는 또는 전기를 생성하는 단계를 포함하고
ㅇ 상기 저장 영역은 하나 이상의 관 또는 파이프를 통해서 표면 상의 천연 가스 파이프라인 또는 LNG 설비 또는 천연 가스 설비에 연결된다.
예시적인 하위-실시예:
Figure pct00039
에너지는, 고밀도 액체의 중력으로 인해서 압력 헤드가 저밀도 액체의 중력 압력 헤드를 초과하는 조건 하에서, 저밀도 액체를 이용하여 고밀도 액체를 변위시키는 것에 의해서 저장되고
Figure pct00040
펌프는 가역적으로 발전기로서 기능할 수 있고
Figure pct00041
하나의 저장 영역이 수역의 표면 아래에 위치되고, 다른 저장 영역은 수역의 표면 부근에 또는 위에 위치되고
Figure pct00042
상기 저장 영역은 오일 또는 화학물질 저장부로서 기능하고
Figure pct00043
상기 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 둘 모두가 저장을 필요로 하는 오일 또는 화학물질이고
Figure pct00044
수역의 표면 아래의 저장 영역은 고압의 낮은 헤드 높이 저장 영역을 구성하는 한편, 수역의 표면 위의 저장 영역은 저압의 높은 헤드 높이 영역을 구성하고
Figure pct00045
펌프 또는 발전기가 수역의 표면의 부근에 또는 위에 위치되고
Figure pct00046
수역의 표면 아래의 상기 저장 영역은, 주위 수역에 개방된 상기 오목 영역의 하단부 부근의 개구부를 갖는, 오목 영역을 포함하고
Figure pct00047
드럼 또는 분리부가 저밀도 액체 및 물을 주위 수역으로부터 분리하거나 그 사이에 위치되고
Figure pct00048
수역의 표면 아래의 상기 저장 영역은 팽창 가능 또는 수축 가능 또는, 충전 중에 저밀도 액체로 팽창 및 채워질 수 있고 방출 중에 압궤되거나 수축되거나 비워지는, 가요성 구조, 예를 들어 블래더 또는 백 또는 풍선을 포함하고
Figure pct00049
팽창 가능하거나 수축 가능하거나 가요성 구조를 포함하는 상기 저장 영역이 물을 상기 저장 영역 주위에서 변위시킬 수 있고
Figure pct00050
고밀도 액체가 저장 영역을 둘러싸는 물 또는 수역을 구성하고
Figure pct00051
수역의 표면 아래의 상기 저장 영역이 상기 수역의 하단부 부근의 지면에 고정 또는 테더링될(tethered) 수 있고
Figure pct00052
펌프 또는 발전기가 저밀도 액체와 접촉되며
Figure pct00053
펌프 또는 발전기가 고밀도 액체와 접촉되며
Figure pct00054
펌프 또는 발전기가 물의 표면 아래에 위치되고
Figure pct00055
펌프 또는 발전기가 고밀도 액체와 접촉되고 낮은 헤드 높이의 고압 저장 영역 부근에 위치되고
Figure pct00056
충전 중에, 고밀도 액체가 저장 영역 외부로 펌핑되고, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 대체하고
Figure pct00057
하나 이상의 저장 영역이 하나 이상의 화학물질의 저장을 위해서 이용되고
Figure pct00058
저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 둘 모두가, 저장되는 화학물질을 포함하고
Figure pct00059
저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 둘 모두가 상기 시스템에 부가되거나 그로부터 제거될 수 있고
Figure pct00060
상기 저장 설비/에너지 저장 장치가 오일 플랫폼 또는 화학물질 설비에 근접하여 위치되고
Figure pct00061
프로세싱 유닛을 이용하여, 하기 액체 또는 액체들이 상기 저장 영역으로부터의 제거 후에 이용되거나 운송되기 전에, 잔류 고밀도 액체를 저밀도 액체로부터 분리하거나 반대로 분리하고
Figure pct00062
과다 저장이 요구될 때, 오일 또는 화학물질의 저장을 위해서, 저장 유닛이 이용될 수 있고
Figure pct00063
저장 유닛은, 예를 들어, 저장이 필요한 이벤트에서, 오일 또는 화학물질 저장부를 위해서 일시적으로 또는 반-영구적으로 또는 영구적으로 이용되도록, 저밀도 액체를 더 포함할 수 있거나, 채워질 수 있거나, 거의 완전히 채워질 수 있거나, 더 채워질 수 있고
Figure pct00064
저장 유닛은, 예를 들어, 저장이 필요한 이벤트에서, 오일 또는 화학물질 저장부를 위해서 일시적으로 또는 반-영구적으로 또는 영구적으로 이용되도록, 고밀도 액체를 더 포함할 수 있거나, 채워질 수 있거나, 거의 완전히 채워질 수 있거나, 더 채워질 수 있고
Figure pct00065
시스템은, 예를 들어, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 조합을 포함하는 것에 따라서, 에너지 저장 또는 오일 저장 또는 화학물질 저장 또는 그 조합을 우선시하거나 균형잡기 위해서 최적화될 수 있고:
ㅇ 저장을 필요로 하는 화학물질 또는 오일의 양
ㅇ 화학물질 또는 오일 저장에 대한 시장 이자율(market rate)/가격
ㅇ 전기 그리드 내의 에너지 저장의 시장 이자율/가격
ㅇ 에너지 저장을 위해서 이용될 수 있는 임의의 값
ㅇ 화학물질 저장을 위해서 이용될 수 있는 임의의 값
Figure pct00066
저밀도 액체는 저밀도 유체이고
Figure pct00067
상기 저밀도 유체가 기체를 포함하고
Figure pct00068
상기 저밀도 유체 또는 기체가 천연 가스를 포함할 수 있고
Figure pct00069
상기 천연 가스가 에너지 생성 및 오일 천연 가스 저장을 위한 상기 시스템에서 이용될 수 있고
Figure pct00070
상기 천연 가스가 압축 천연 가스(CNG) 또는 액체 천연 가스(LNG)의 형태로 저장될 수 있고
Figure pct00071
상기 저장 영역은 하나 이상의 관 또는 파이프를 통해서 표면 상의 천연 가스 파이프라인 또는 LNG 설비 또는 천연 가스 설비에 연결된다.
Figure pct00072
천연 가스를 동시에 저장하는 동안 에너지/전기를 저장하기 위한 프로세스로서:
ㅇ 수역의 표면 아래의 가스 백(gas bag) 또는 저장 영역 내에서 천연 가스를 저장하는 단계
ㅇ 상기 저장 영역의 부피를 팽창시킬 수 있는 것으로서, 천연 가스를 상기 가스 백 또는 저장 영역 내로 압축 또는 펌핑하는 것에 의해서 전기를 저장하는 단계
ㅇ 상기 천연 가스가 상기 가스 백 또는 저장 영역을 떠나게 하는 것 그리고 발전기 또는 터빈을 통과하게 하는 것에 의해서 방출하는 또는 전기를 생성하는 단계를 포함하고
ㅇ 상기 저장 영역은 하나 이상의 관 또는 파이프를 통해서 표면 상의 천연 가스 파이프라인 또는 LNG 설비 또는 천연 가스 설비에 연결된다.
낮은 헤드 높이의, 고압 저장 영역은 수역의 표면 아래의 저장 영역과 동등할 수 있다.
에너지 밀도(부탄-물):
Figure pct00073
액체 밀도
이하의 표는, 본원에서 소개된 기술에서 이용될 수 있는 여러 예시적인 액체의 밀도를 보여준다.
Figure pct00074
Figure pct00075
Figure pct00076
Figure pct00077
Figure pct00078
저밀도 액체 또는 고밀도 액체는 예를 들어 폐 생성물로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체는, 예를 들어, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하는 것으로부터 얻어질 수 있다: 폐 식용유, 폐 플라스틱, 액체로 변환된 폐 플라스틱, 연료 오일로 변환된 폐 플라스틱, 폐 글리세롤, 폐 알코올, 폐 냉각수, 폐 부동액, 폐 윤활제, 폐 연료, 오염된 오일, 오염된 화학물질 또는 유효 기간이 지난 상품.
실시예의 제2 설명에 대한 추가 설명
추가적인 에너지 저장 실시예 요약
본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 동일한 수압 헤드 또는 깊이에 걸쳐 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 정수압차에 에너지를 저장한다.
본 발명은 물 또는 다른 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시킴으로써 에너지를 저장하는 것을 수반할 수 있다. 상기 저밀도 액체로 물을 변위시키는 것은 저밀도 액체를 물 또는 다른 액체 본체의 표면 아래의 더 깊은 깊이로 펌핑하는 것을 수반할 수 있다. 상기 펌핑은 전기과 같은 동력을 소모할 수 있고 상기 동력을 중력 위치 에너지 및/또는 정수압차에 저장된 에너지로 변환할 수 있다. 상기 저장된 에너지는 상기 저밀도 액체가 물 또는 다른 액체 본체의 표면 아래의 상기 더 깊은 깊이로부터 물 또는 다른 액체 본체의 표면 아래의 더 얕은 깊이로 방출되게 하여 프로세스에서 발전기를 통과시킴으로써 동력으로 다시 변환될 수 있다.
도면 설명
도 30: 도 30은 제1 저장 저장용기가 육지에 위치하고 펌프 및/또는 발전기가 육지에 위치하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 제2 저장 저장용기는 제1 저장 저장용기보다 수역의 표면 아래에서 더 큰 정수압 및/또는 더 깊은 깊이로 수역의 표면 아래에 위치된다. 제1 저장 저장용기, 펌프 및/또는 발전기 및 제2 저장 저장용기는 파이프를 사용하여 연결될 수 있다. 도 30은 충전 도중의 에너지 저장 시스템을 보여줄 수 있다. 충전은 저밀도 액체를 제1 저장 저장용기로부터 제2 저장 저장용기로 펌핑함으로써 동력을 저장하는 것을 수반할 수 있다. 저장 저장용기는 팽창 가능 및/또는 수축 가능 또는 압궤 가능 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 동안, 제1 저장 저장용기는 액체가 제1 저장 저장용기로부터 제2 저장 저장용기로 펌핑됨에 따라 더 작은 부피로 수축되거나 압궤될 수 있다. 예를 들어, 충전 동안, 액체가 제1 저장 저장용기로부터 제2 저장 저장용기로 펌핑됨에 따라 제2 저장 저장용기는 더 큰 부피로 팽창할 수 있다.
도 31: 도 31은 제1 저장 저장용기가 육지에 위치하고 펌프 및/또는 발전기가 육지에 위치하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 제2 저장 저장용기는 제1 저장 저장용기보다 수역의 표면 아래에서 더 큰 정수압 및/또는 더 깊은 깊이로 수역의 표면 아래에 위치된다. 제1 저장 저장용기, 펌프 및/또는 발전기 및 제2 저장 저장용기는 파이프를 사용하여 연결될 수 있다. 도 31은 방출 도중의 에너지 저장 시스템을 보여줄 수 있다. 방출은 제1 저장 저장용기로부터 제2 저장 저장용기로 저밀도 액체의 방출을 허용함으로써 저장된 에너지를 방출하여, 상기 저밀도 액체가 발전기를 통과하게 함으로써 프로세스에서 동력을 생성하는 것을 수반할 수 있다. 저장 저장용기는 팽창 가능 및/또는 수축 가능 또는 압궤 가능 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방출 동안, 액체가 제2 저장 저장용기로부터 제1 저장 저장용기로 방출됨에 따라 제1 저장 저장용기는 더 큰 부피로 팽창할 수 있다. 예를 들어, 방출 동안, 액체가 제2 저장 저장용기로부터 제1 저장 저장용기로 방출됨에 따라 제2 저장 저장용기는 더 작은 부피로 수축되거나 압궤될 수 있다.
도 32: 도 32는 제1 저장 저장용기가 수역 표면 근방, 표면 또는 아래에 위치하고/거나 펌프 및/또는 발전기가 수역의 표면 근방에, 표면에 또는 그 아래에 위치하는 에너지 저장 시스템을 보여줄 수 있다. 제2 저장 저장용기는 제1 저장 저장용기보다 수역의 표면 아래에서 더 큰 정수압 및/또는 더 깊은 깊이로 수역의 표면 아래에 위치된다. 제1 저장 저장용기, 펌프 및/또는 발전기 및 제2 저장 저장용기는 파이프를 사용하여 연결될 수 있다. 도 32는 충전 도중의 에너지 저장 시스템을 보여줄 수 있다.
도 33: 도 33은 제1 저장 저장용기가 수역 표면 근방, 표면 또는 아래에 위치하고/거나 펌프 및/또는 발전기가 수역의 표면 근방에, 표면에 또는 그 아래에 위치하는 에너지 저장 시스템을 보여줄 수 있다. 제2 저장 저장용기는 제1 저장 저장용기보다 수역의 표면 아래에서 더 큰 정수압 및/또는 더 깊은 깊이로 수역의 표면 아래에 위치된다. 제1 저장 저장용기, 펌프 및/또는 발전기 및 제2 저장 저장용기는 파이프를 사용하여 연결될 수 있다. 도 33은 방출 도중의 에너지 저장 시스템을 보여줄 수 있다.
예시적인 도면 키
Figure pct00079
Figure pct00080
Figure pct00081
Figure pct00082
예시적인 단계별 설명
충전: 저밀도 액체는 펌프 '3'을 사용하여 저장용기 '1'에서 저장용기 '2'로 펌핑된다. 동력은 저장용기 '1'에 대한 저장용기 '2'에 저장된 저밀도 액체의 중력 위치 에너지 및/또는 정수압차에 저장된다.
방출: 저밀도 액체는 저장용기 '2'에서 방출되어 저장용기 '1'로 전달되어 발전기 '3'을 사용하여 전기를 생성한다. 저장용기 '1'에 대한 저장용기 '2'에 저장된 저밀도 액체의 중력 위치 에너지 및/또는 정수압차에 저장된 에너지를 방출함으로써 전력이 생성된다.
예시적인 계산
아래 표는 현재 중력 위치 에너지 저장 장치에서 부탄의 에너지 밀도 및 비용에 대한 핵심 척도를 보여준다. 비용 수치는 예시적인 갤런당 $0.60 USD의 부탄 상용 가격을 사용한다.
Figure pct00083
주
주: 전기는 전기를 필요로 하거나 전기를 공급하는 전기 그리드 또는 응용으로 또는 그로부터 전달될 수 있다.
주: 전기는 예를 들어 해저 또는 지하 또는 지상 또는 그 조합의 전력 라인을 사용하여 전달될 수 있다.
주: '1'과 '3', '3'과 '2' 사이의 라인/화살표는 이러한 프로세스 요소 사이의 저밀도 액체의 전달을 나타낼 수 있다. 액체는 예를 들어 파이프 또는 운송 운반체를 사용하여 전달될 수 있다. 파이프를 사용하여 액체를 전달하는 경우, 상기 파이프는 다음 중 하나 이상 또는 조합을 비제한적으로 포함하는 것이 바람직할 수 있다: 지표면에 위치하거나, 지표면 위에 현수되거나, 지면 아래에 위치하거나, 표면 아래 파이프라인을 포함하거나, 지하 파이프라인을 포함하거나, 수중 및 지상 파이프라인을 포함하거나, 지하 및 수중 파이프라인을 포함하거나, 또는 수상 및 지상 위의 파이프라인을 포함한다.
주: 팽창 가능하거나 압궤 가능 저장용기는 액체 저장 베슬을 포함할 수 있는 데, 액체 저장 베슬은 각각 더 많거나 더 적은 액체를 저장할 수 있게 하기 위해 부피가 팽창되거나 수축될 수 있다. 상기 저장용기 내부의 압력은 상기 저장용기를 주위의 압력에 근접하거나 같을 수 있다. 상기 저장용기는 다음 중 하나 이상 또는 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 팽창 가능하거나 압궤 가능한 액체 저장 장치를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 필로우 탱크, 어니언 탱크, 벌룬 탱크, 백 탱크, 직물 탱크, 블래더 탱크, 절첩 탱크, 가요성 탱크, 벨로우즈 탱크, 아코디언 탱크, 라이너 탱크.
주: 본 발명은 LPG 저장 설비, 또는 오일 저장 설비, 전략적 LPG 비축, 또는 전략적 오일 비축을 포함할 수 있다.
주: 본 발명은 연료 또는 상용 화학물질을 저장하는 데 사용될 수 있지만 동시에 상기 연료 또는 기타 상용 화학물질을 중력 전기 저장 매체로서 사용한다. 이를 통해 설비의 소유자 또는 운영자는 연료 또는 기타 상용 화학물질의 저장으로 인한 수익에 더하여 추가 수익원(전기 저장 또는 방출)을 가질 수 있게 한다. 본 발명을 저장 설비로 이용함으로써, 저밀도 액체를 구매하거나 임대하는 대신에, 설비 소유자는 저밀도 액체를 저장하기 위한 저장 수수료를 지불받을 수 있고, 이는 설비의 경제성을 더욱 개선시킬 수 있다. 설비 내 저밀도 액체 저장의 일부는 '상용 저장'에 이용 가능할 수 있는 반면, 설비 내 저밀도 액체 저장의 일부는 영구 또는 반영구 저장용일 수 있다. 설비에 영구적 또는 반-영구적 용도의 저밀도 액체 저장의 비율에 대한 '상용 저장'에 이용 가능한 저밀도 액체 저장의 비율은 설비에 따라 달라질 수 있으며, 다수의 경제적 인자와 설비의 우선순위에 따라 달라질 수 있다.
주: '상용 저장'은 유연성 또는 반-유연성 저장을 포함할 수 있고, 저장 상태의 저장 설비의 저밀도 액체 중 일부를 포함할 수 있으며, 이는 상용 시장에 수반되는 상용 거래업자 또는 다른 주체 같은 시장 요구에 따라 정기적으로 제거 또는 추가될 수 있다. 원하는 경우 '상용 저장'에 할당된 비례 저밀도 액체 저장 용량은 전기 저장의 성능이나 용량 또는 기능에 실질적으로 영향을 미치지 않고 추가 또는 제거할 수 있는 저밀도 액체의 비율을 포함할 수 있다. 상기 '실질적으로 영향을 미치는'의 임계값은 경제적 인자 및 설비 우선순위에 따라 설비마다 달라질 수 있다. '반영구 저장'은 장기 저장 또는 주기적 또는 매우 희귀 경우에 이용될 수 있는 저장을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반영구 저장을 위한 응용은 상품 자산 담보 펀드를 위한 저장, 상품 자산 담보 ETF 또는 ETN을 위한 저장 또는 전략적 비축을 위한 저장을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 영구 저장은 설비에 유지되록 의도된 저밀도 액체 및/또는 설비의 적절한 운영에 필요할 수 있는 저밀도 액체를 수반할 수 있다.
주: 저장된 저밀도 액체는 상품 추적 ETF 또는 기타 펀드를 담보하는 저장된 자산 또는 물리적 자산으로 사용될 수 있다. 저밀도 액체 저장 설비 소유자 또는 운영자는 에너지 저장 서비스로서 전기 시장에서 수익을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 ETF를 담보하는 저밀도 액체를 저장하기 위해 ETF에서 생성된 관리 수수료로부터 수익을 생성할 수 있다. 이러한 2개의 수익 스트림을 가질 수 있는 능력은 설비 소유자 또는 운영자가 설비에서 더 많은 수익을 생성할 수 있게 하거나 설비의 CAPEX를 낮추거나 ETF에 대한 관리 수수료를 낮추거나 그 조합을 가능하게 할 수 있다. ETF 또는 ETN을 담보하는 자산이 충분히 쉽게 사용 가능하거나 양도 가능한 것을 보장하기 위해, 저밀도 액체의 일부는 저밀도 액체의 단기 수요를 충족시키기 위해 항상 저장 저장용기 '1'에 저장될 수 있다.
주: 특정 깊이 아래의 해수 온도는 비교적 안정적일 수 있다. 저장(storage) 저장용기(reservoir) '2'의 액체는 저장용기 '1' 주위의 주변 온도 조건과 저장용기 '2' 주위의 주변 조건에 따라 주위 해수 온도에 의해 냉각되거나 가열된다. 예를 들어, 저장용기 '2' 주위의 주변 조건은 저장용기 '1' 주위의 주변 조건보다 더 저온일 수 있다. 상기 예에서, 저장용기 '2'에서 저장용기 '1'로 전달되는 액체의 상대적으로 낮은 온도는 냉각을 필요로 하는 하나 이상의 응용에 냉각을 공급하기 위해 활용될 수 있다. 냉각이 필요한 응용의 예는 펌프 또는 발전기 '3'일 수 있다. 예를 들어, 저장용기 '2' 주위의 주변 조건은 저장용기 '1' 주위의 주변 조건보다 온난할 수 있다. 상기 예에서, 저장용기 '2'에서 저장용기 '1'로 전달되는 상대적으로 온난한 액체 온도는 가열 또는 엔탈피를 필요로 하는 하나 이상의 응용에 가열 또는 엔탈피를 공급하기 위해 활용될 수 있다. 상기 특정 깊이는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나, 같은 것을 포함할 수 있다: 300미터, 400미터, 500미터, 600미터, 700미터, 800미터, 900미터, 1,000미터, 1,100미터, 1,200미터, 1,300미터, 1,400미터, 1,500미터, 1,750미터 또는 2,000미터.
주: 저밀도 액체는 액체이고 액체는 기체에 비교하여 본질적으로 비압축성이기 때문에, 본 압력 및/또는 중력 에너지 저장 장치의 왕복 효율은 가압 기체를 사용하는 에너지 저장 장치에 비하여 상당히 더 큰 왕복 효율을 소유할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 왕복 효율은 40%, 또는 50%, 또는 60%, 또는 70%, 또는 75%, 또는 80%, 또는 85%, 또는 90% 또는 95% 이상일 수 있다.
주: 저밀도 액체는 낮은 점도, 예를 들어 물 근방이거나 그와 같거나 그 미만인 점도를 소유할 수 있다. 예를 들어, 물의 경우 1℃에서 1.73cP의 동점도에 비교하여 부탄은 1℃에서 ~0.2cP의 동점도를 소유한다. 부탄 이외의, 또는 그에 더하여, 다른 저밀도 액체는 물보다 더 낮은 점도를 소유할 수 있다. 예를 들어, 점도가 낮은 액체는 더 작은 파이프 직경, 더 낮은 CAPEX, 더 낮은 펌핑 에너지 손실, 더 큰 왕복 효율 및 저장용기 '1'과 저장용기 '2' 사이의 더 먼 거리를 가능하게 할 수 있기 때문에 낮은 점도가 유리할 수 있다.
주: 저밀도 액체와의 양립가능성, 물 또는 해수, 생물 오염과의 양립가능성, 압력과의 양립가능성. 저밀도 액체를 전달하는 파이프의 경우 파이프 내부의 저밀도 액체와 파이프 주위의 물 사이의 압력차는 수면 아래의 깊이가 감소함에 따라 증가한다. 예를 들어, CAPEX를 최소화하기 위해 파이프의 압력 등급은 압력차가 더 클수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 저장용기 '2' 근방의 파이프는 더 낮은 압력 등급을 소유할 수 있고(및/또는 더 저렴할 수 있음) 저장용기 '1' 근방의 파이프는 더 큰 압력 등급을 소유할 수 있다(및/또는 더 비쌀 수 있음).
주: 저장용기 '2' 및/또는 저장용기 '1'은 액체 본체(예를 들어, 수역)의 하단부에 있는 육지에 고정되거나 연결되거나 고정되거나 테더링될 수 있다.
주: 저장 저장용기 또는 탱크는 다음 중 하나 이상 또는 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 필로우 탱크, 어니언 탱크, 벌룬 탱크, 백 탱크, 직물 탱크, 블래더 탱크, 절첩 탱크, 가요성 탱크, 벨로우즈 탱크, 아코디언 탱크, 라이너 탱크, 강성 탱크, 피스톤 탱크, 작동기 탱크, 밸브 탱크, 수조 탱크, 시멘트 탱크, 목재 탱크, 플라스틱 탱크, 세라믹 탱크, 섬유 탱크, 복합 탱크, 고무 탱크 또는 가요성 탱크.
주: 파이프 재료는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 플라스틱 파이프, 복합 파이프, 금속 파이프, 섬유 파이프, 수지 파이프, 목재 파이프, 시멘트 파이프, 가요성 파이프, 고무 파이프, 강성 파이프.
주: 저장용기의 부력을 감소시키기 위해 제1 및/또는 제2 저장 저장용기를 고밀도 재료에 부착하는 것이 바람직할 수 있다. 제1 저장용기의 경우, 저장용기와 수역 하단부의 육지 사이의 거리는 제1 저장용기에 고밀도 재료를 부착하여 테더링 케이블의 비용을 감소시키는 것을 정당화하기에 실질적으로 충분할 정도로 커야 한다. 테더링 케이블은 저장용기의 부력을 상쇄하고/거나 저장용기가 다른 저장용기(들)에 상대적인 적절한 위치에 있도록 보장하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 저장용기와 수역의 하단부에 있는 육지 사이의 거리는 제1 저장용기에 대한 고밀도 재료의 부착 비용이 테더링 케이블의 비용 감소보다 실질적으로 더 적어지기에 충분할 수 있다.
주: 일부 실시예에서, 제1 저장용기의 위치는 동적 위치설정 시스템을 사용하여 유지될 수 있다. 동적 위치설정 시스템은 운영 체제에 현재 위치의 변화 및/또는 제1 저장용기의 위치 변화 및/또는 조류와 같은 외부적 추력 벡터를 알리기 위해 다양한 센서, GPS, 레이더 또는 기타 위치확인 기기를 사용할 수 있다. 제1 저장용기의 위치 변경이 변경되거나 및/또는 추력 벡터가 검출되면, 제1 저장용기가 바람직한 위치를 유지하는 것을 보장하도록 상기 외부적 추력 벡터 및/또는 위치 변화를 상쇄하기 위해 수상 또는 선박 엔진이 사용될 수 있다. 바람직하다면, 제1 저장용기에 대한 고밀도 재료 부착은 제1 저장용기를 주위 수역에 대해 유사한 밀도 또는 중립 밀도로 만들 수 있다. 바람직하게는 제1 저장용기는 예를 들어 고밀도 재료의 추가, 저밀도 재료의 추가 (예를 들어, 저밀도 액체 또는 기체, 예컨대, 공기), 고밀도 재료의 방출 또는 저밀도 재료의 방출을 사용하여 그 밀도를 동적으로 조절하기 위한 메커니즘을 이용할 수 있다. 밀도를 동적으로 조절하는 상기 메커니즘(들)은 또한 동적 위치설정 시스템 내에 통합될 수 있다. 동적 위치설정 시스템은 또한 제2 저장용기에 사용될 수 있다.
주: 압궤 가능 또는 수축 가능하다는 것은 점유 부피 또는 저장 용량이 가역적으로 감소할 수 있는 구조, 베슬 또는 탱크를 수반할 수 있다.
주: 팽창 가능하다는 것은 점유 부피 또는 저장 용량이 가역적으로 증가할 수 있는 구조, 베슬 또는 탱크를 수반할 수 있다.
주: 저밀도 액체는 고밀도 액체에 용해 가능하거나 부분적으로 용해될 수 있다. 유리하게는, 저밀도 액체는 고밀도 액체에 저밀도 액체가 용해되는 것을 방지할 수 있는 물리적 장벽으로 고밀도 액체와 분리될 수 있다. 예를 들어, 상기 물리적 장벽은 저장 탱크 라이너 또는 벽 또는 파이프 또는 그 조합을 수반할 수 있다.
주: 일부 경우에, 저밀도 액체 또는 물보다 더 낮은 밀도의 액체는 외부 공기 또는 수온에 근방이거나 그보다 더 낮은 비등점을 가질 수 있고 및/또는 외부 공기 또는 물의 온도에서 큰 증기압을 소유할 수 있다. 상기 경우에, 제1 저장용기가 가압 또는 강성 탱크인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 가압 또는 강성 저장 탱크는 저밀도 액체의 대기압 비등점을 초과한 온도에 있는 동안 저밀도 액체가 액체 상으로 유지되게 할 수 있다. 강성 또는 가압 탱크가 제1 저장 저장용기에 사용되는 상기 경우에, 저밀도 액체와 같은 액체가 제1 저장 저장용기에서 제거될 때 강성 또는 가압 탱크의 총 부피는 동일하게 유지될 수 있다. 액체 상 저밀도 액체가 이전에 점유했던 탱크의 부피를 기체 상 저밀도 액체가 대신 점유할 수 있다. 상기 기체 상 저밀도 액체는 액체 상 저밀도 액체와 같이 탱크 내부의 액체 상 위의 상부 공간에 존재할 수 있다. 저밀도 액체와 같은 액체가 제1 저장 저장용기에 추가될 때 강성 또는 가압 탱크의 총 부피는 동일하게 유지될 수 있다. 이전에 기체 상 저밀도 액체가 점유했던 탱크의 부피를 액체 상 저밀도 액체가 대신 점유할 수 있다. 적용될 수 있는 저밀도 액체의 예는 비제한적으로 액화 석유 가스(LPG), 프로판, 부탄, 디에틸 에테르, 디메틸 에테르, 메톡시프로판, 메탄올, 아세톤, 펜탄, 헥산, 석유 에테르, 메톡시에탄, 액체 천연 가스(LNG), 가솔린, 디이소프로필 에테르, 알칸, 알켄, 알킨, 사이클로알칸 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
ㅇ 주: 본 발명은 누설 검출 및/또는 누설 방지를 위한 장치를 이용할 수 있다. 추가적으로, 본 발명은 누설로 인한 손실, 손상을 최소화하는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 격납 메커니즘, 예컨대, 예를 들어, 라이너, 블랭킷, 타프, 직물, 펀늘, 플로트, 기타 격납 메커니즘 또는 그 조합을 비제한적으로 포함하는 격납 메커니즘이 제2 저장용기 및/또는 파이프 및/또는 파이프 연결부 위에 배치되거나 그 위에 현수될 수 있다. 누설의 경우, 저밀도 액체가 누설로부터 상승할 수 있고 상기 격납 메커니즘에 의해 포집되거나 포획될 수 있다. 상기 격납 메커니즘은 저밀도 액체가 부유하는 경향이 있을 수 있기 때문에 효과적일 수 있고, 상기 격납 메커니즘은 제2 저장용기 및/또는 파이프 및/또는 파이프 연결부의 일부 또는 전체 표면적을 상기 제2 저장용기 및/또는 파이프 및/또는 파이프 연결부의 일부 위에서 덮을 수 있다. 상기 격납 메커니즘에 의해 포집된 저밀도 액체는 바람직하다면 상기 격납 메커니즘 내에서 퍼널링될 수 있고, 바람직하다면 복귀 파이프를 사용하여 표면으로 전달될 수 있으며, 여기서, 저밀도 액체가 회수될 수 있다. 격납 베슬 또는 파이프의 일부와 저밀도 액체의 접촉은 시스템 운영자에게 누설 수리 필요성을 경고하는 센서 또는 센서들을 트리거링할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 누설된 저밀도 액체의 포집 또는 격납으로 인해 격납 메커니즘의 증가된 부력을 측정하기 위한 메커니즘을 수반할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 상기 복귀 파이프에서 액체의 유량을 측정하기 위한 메커니즘을 수반할 수 있으며, 적어도 특정 액체 유량의 존재는 저밀도 액체 누설의 존재를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 분광법 또는 밀도 또는 분자량 측정 또는 그 조합을 사용하여 저밀도 액체를 검출하기 위한 메커니즘을 수반할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 상기 복귀 파이프에 연결된 용기의 질량 또는 압력 또는 부피의 변화를 측정하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 제1 또는 제2 저장용기에서 질량 또는 용량의 변화를 측정하는 것을 수반할 수 있으며, 이러한 변화는 프로세스가 정상 상태에 있을 때 상기 질량 또는 에너지 저장 용량의 변화 또는 질량 또는 에너지 저장 용량의 설명할 수 없는 변화를 포함할 수 있다. 제1 저장용기는 상기 격납 메커니즘 및/또는 센서를 이용할 수 있다. 예를 들어, 제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기는 예를 들어 제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기가 수역의 표면 아래에 위치하는 경우 상기 격납 메커니즘 및/또는 센서를 이용할 수 있다.
ㅇ 주: 저밀도 액체, 파이프, 베슬, 저장용기 또는 그 조합은 누설의 경우에 또는 누설 현장에서 반응하는 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체가 누설되기 시작하면 파이프나 베슬 또는 저장용기의 벽에 있는 물질이 저밀도 액체와 반응할 수 있다. 상기 반응은 누설을 억제하거나 차단하거나 방지할 수 있다. 상기 반응은 다음 중 하나 이상 또는 조합을 비제한적으로 포함하는 것을 수반할 수 있다: 흡수 반응, 팽윤 반응, 발포 반응, 팽창 반응, 고체 형성 반응, 점성 액체 형성 반응, 또는 그 조합. 대안적으로 또는 추가적으로, 저밀도 액체 또는 파이프 또는 베슬의 벽 또는 저장용기 또는 그 조합은 물 또는 공기에 노출시 물 또는 공기 또는 수중 염과 반응하는 시약을 포함할 수 있다. 상기 반응은 누설을 억제하거나 차단하거나 방지할 수 있다. 상기 반응은 다음 중 하나 이상 또는 조합을 비제한적으로 포함하는 것을 수반할 수 있다: 흡수 반응, 팽윤 반응, 발포 반응, 팽창 반응, 고체 형성 반응, 점성 액체 형성 반응, 또는 그 조합. 상기 반응은 더 쉽게 또는 쉽게 포집되는 물질 또는 또는 더 환경 친화적인 재료, 추가 누설을 억제할 수 있는 재료, 누설 검출 프로세스를 단순화하거나 용이하게 할 수 있는 재료, 또는 누설과 연관된 비용 또는 손상을 감소시킬 수 있는 물질을 형성하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응은 특정 컬러의 액체를 형성하는 것을 수반할 수 있거나 상기 반응은 추적 시약을 수반할 수 있다.
ㅇ 주: 저밀도 액체, 파이프, 베슬, 저장용기 또는 그 조합은 누설 검출을 용이하게 할 수 있는 추적 화학물질 또는 시약을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파이프나 베슬 또는 저장용기의 부분이나 컴포넌트는 물, 염수, 저밀도 액체, 공기 또는 그 조합에 노출될 때 누설 또는 마모 또는 다른 형태의 손상 또는 노출의 검출을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 특성을 변경할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 특성은 컬러, 전기 전도성, 전기 저항률, 열 전도성, 표면 텍스처, 표면 형태, 흡광도 스펙트럼, 진동 주파수, 유연성, 온도, 밀도, 강성도 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
ㅇ 주: 수역 아래의 온도와 수역 위의 온도는 상이할 수 있다. 추가적으로, 수역 자체는 깊이와 상관될 수 있는 다양한 상이한 온도 범위를 소유할 수 있다. 그 깊이에 대한 수역의 온도는 수역 수온약층으로 알려져 있을 수 있다. 해양이나 호수와 같은 매우 깊은 수역에서 약 1000미터 또는 약 1250미터 또는 약 1500미터 아래의 수역 온도는 약 3 내지 8℃ 범위이고, 그 이유는 물이 일반적으로 약 4℃에서 가장 밀도가 높기 때문이다. 예를 들어, 해양에서, 해수면의 물의 온도가 온난한 경우에도, 예컨대, 예를 들어, 15℃를 초과하거나 20℃를 초과하는 경우에도, 1500미터 아래의 물의 온도는 일반적으로 4℃ 근방이다. 본 발명에서 제2 저장용기는 제1 저장용기와 다른 깊이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기가 100미터, 200미터, 300미터, 500미터, 700미터, 900미터, 1000미터, 1250미터, 또는 1500미터를 초과하는 수역 아래 깊이에 위치한다면, 제2 저장용기 주위의 물의 온도는 상대적으로 일정하거나 안정적일 수 있다. 제1 저장용기에 인접하거나 그 주위의 공기 또는 물의 온도는 제2 저장용기 주위의 물의 온도와 상이할 수 있다. 제2 저장용기와 제1 저장용기 사이의 온도 차이가 유리하게 이용되거나 활용될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 온도가 제1 저장용기보다 더 낮거나 제1 저장용기에 인접한 사물의 온도보다 더 낮은 경우, 전력은 제2 저장용기로부터 복귀하는 액체와 제1 저장용기 근방의 또는 주위의 주변 온도 또는 제1 저장용기 또는 다른 가열원 또는 열원 또는 엔탈피 소스 내부의 온도 사이의 온도 차이로부터 생성될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 온도가 제1 저장용기 또는 제1 저장용기에 인접한 사물의 온도보다 더 높은 경우, 전력은 제2 저장용기로부터 복귀하는 액체와 제1 저장용기 근방의 또는 주위의 주변 온도 또는 제1 저장용기 또는 다른 저온원 또는 히트 싱크 또는 엔탈피 싱크 내부의 온도 사이의 온도 차이로부터 생성될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 온도가 제1 저장용기보다 더 낮거나 제1 저장용기에 인접한 사물의 온도보다 더 낮은 경우, 제2 저장용기로부터의 액체는 냉각 매체 또는 냉각원으로서 또는 냉각을 필요로 하는 하나 이상의 응용에 가치 있거나 유용한 냉각을 제공하기 위한 지역 냉방을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 온도가 제1 저장용기 또는 제1 저장용기에 인접한 사물의 온도보다 더 높은 경우, 제2 저장용기로부터의 액체는 난방을 필요로 하는 하나 이상의 응용에 가치 있거나 유용한 난방을 제공하기 위해 가열 매체 또는 가열원으로서 또는 지역 난방을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 온도가 제1 저장용기보다 더 낮거나 제1 저장용기에 인접한 사물의 온도보다 더 낮은 경우, 제2 저장용기로부터의 액체는 담수화 프로세스 또는 기체 스트림 또는 공기로부터 물을 제거하기 위한 프로세스를 구동하거나 이를 용이하게 하는 냉각원으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 온도가 제1 저장용기보다 더 낮거나 제1 저장용기에 인접한 사물의 온도보다 더 낮은 경우, 상기 제1 저장용기 또는 하나 이상의 파이프를 단열하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 단열은 제1 저장용기가 더 저온인 온도로 유지될 수 있게 할 수 있으며, 이는 예를 들어 저밀도 액체가 낮은 비등점을 갖거나 휘발성이고 제1 저장용기의 온도를 최소화하는 것이 제1 저장용기의 압력을 최소화하는 경우 유리할 수 있다. 상기 단열은 또한 탱크 상의 응결 형성을 방지할 수 있다.
ㅇ 주: 본 발명은 또한 해양 열 에너지 전환(OTEC)을 위한 수단으로서 사용될 수 있다.
ㅇ 주: 바람직하다면, 본 발명의 하나 이상의 컴포넌트는 가열 또는 냉각되거나 온도 제어되거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ 주: 저밀도 액체는 유리하게 이용될 수 있는 물보다 더 낮은 결빙점을 소유할 수 있다. 예를 들어, 제1 저장용기는 예를 들어 냉장 또는 냉동 저장 설비에 대한 냉각을 제공하는 저온 또는 열 저장 유닛으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 저온 저장은 에너지 소비를 최적화하기 위해 또는 그리드 부하 이동 또는 부하 축소를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 저장용기는 극저온 저온 저장 또는 열 저장 유닛으로 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 저온인 저밀도 액체는 저온 열 전달 유체 및/또는 저온 열 저장 매체로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체는 다음 중 하나 이상 또는 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 냉각을 필요로 하는 응용에서 사용될 수 있다: 지역 냉방, 담수화 설비의 냉각, 파워 플랜트의 냉각, 공기 분리 유닛의 냉각, 액화 설비의 냉각 또는 HVAC 시스템의 냉각. 예를 들어, LNG 기화 설비는 상당한 폐기물 냉각을 생성할 수 있다. LNG 기화 설비는 가열원 또는 엔탈피 소스로서 상기 제1 저장용기 내 또는 그로부터의 저밀도 액체를 이용하여 프로세스에서 상기 저밀도 액체를 냉각할 수 있다. 그 잠재적으로 더 낮은 결빙점 때문에 저밀도 액체는 액체 상을 유지하면서 물보다 더 낮은 온도로 냉각될 수 있으며, 이는 물의 결빙점 근방, 결빙점 또는 그 미만의 온도에서 열 전달 또는 대규모 열 저장 또는 양자 모두를 가능하게 한다. 추가적으로, 제1 저장용기는 제2 저장용기와 상호 연결되어 있고 제2 저장용기는 비교적 일정한 '저온' 온도에 위치할 수 있기 때문에, '온난' 저밀도 액체는 4℃ 근방 또는 그렇지 않으면 주변 온도보다 더 낮을 수 있다. 유리하게는, '온난' 저밀도 액체는 주변 온도보다 상당히 더 낮을 수 있기 때문에, 상기 저밀도 액체가 주변 온도에 근방이거나 주변 온도에 있는 경우보다 '저온인 소스'에서 더 많은 에너지를 회수할 수 있다.
ㅇ 주: 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두 열 전달 유체 또는 열 저장 유체로 사용될 수 있거나 해양 열 에너지 전환에 사용될 수 있다.
예시적인 실시예의 예:
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하는 것에 의해서 제2 저장 저장용기에 인접한 물을 변위시키는 것에 의해서 전기가 저장되도록, 펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
물 및 물보다 저밀도의 유체는 모두 액체 형태이다.
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 팽창 가능, 수축 가능 또는 압궤 가능하다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 필로우 탱크, 어니언 탱크, 벌룬 탱크, 백 탱크, 직물 탱크, 블래더 탱크, 절첩 탱크, 가요성 탱크, 벨로우즈 탱크, 아코디언 탱크, 또는 라이너 탱크이다.
4. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 상기 오목 영역의 하단부 근방에 개구를 갖는 오목 영역을 포함하고, 상기 개구는 수역에 개방되어 있다.
5. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기- 제2 저장 저장용기는 제1 저장 저장용기보다 수역의 표면 아래에서 더 깊은 깊이에 있음 -;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 제1 및 제2 저장용기는 다음이 이루어지도록 동작 가능하게 연결되며,
(1) 물을 변위시키기 위해 제1 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑함으로써 전기가 저장되는 것; 또는
(2) 제2 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제1 저장 저장용기로 복귀하게 함으로써 전기를 생성 또는 방출하는 것; 또는
(3) (1)과 (2) 둘 모두가 이루어지는 것;
물 및 물보다 저밀도의 유체는 모두 액체 형태이다.
6. 실시예 5의 시스템에 있어서, 변위된 물은 제2 저장 저장용기 내에 있다.
7. 실시예 5의 시스템에 있어서, 변위된 물은 수역 내의 물이고, 변위된 물은 제2 저장 저장용기에 인접해 있다.
8. 실시예 5의 시스템에 있어서, 물 펌프와 발전기는 동일 유닛이다.
9. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제1 저장 저장용기, 상기 제2 저장 저장용기, 또는 양자 모두는 팽창 가능하거나 수축 가능하거나 압궤 가능한 구조를 포함한다.
10. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제1 저장 저장용기, 상기 제2 저장 저장용기, 또는 양자 모두는 필로우 탱크, 어니언 탱크, 벌룬 탱크, 백 탱크, 직물 탱크, 블래더 탱크, 절첩 탱크, 가요성 탱크, 벨로우즈 탱크, 아코디언 탱크 또는 라이너 탱크를 포함한다.
11. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 수역으로 개방된 상기 오목 영역의 하단부 근방에 개구를 갖는 오목 영역을 포함한다.
12. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 상기 수역의 하단부에 테더링된다.
13. 실시예 5의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체는 탄화수소 액체를 포함한다.
14. 실시예 5의 시스템에 있어서, 제1 저장용기, 제2 저장용기 또는 양자 모두의 위치를 유지하거나 조절하기 위한 동적 위치설정 시스템을 더 포함한다.
15. 실시예 5의 시스템에 있어서, 전기 그리드 또는 전기 송전 기반시설에 대한 동작 연결을 더 포함한다.
16. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된다.
17. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제1 및 제2 저장용기는 하나 이상의 파이프에 의해 연결된다.
18. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 펌프 및 발전기는 단일 유닛을 포함한다.
19. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제1 저장용기는 수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된다.
20. 실시예 5의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체는 프로판, 부탄, LPG, 펜탄, 헥산 또는 그 혼합물을 포함한다.
21. 실시예 5의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체가 알콜, 에테르, 에스테르 또는 그 혼합물을 포함한다.
22. 실시예 5의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체가 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르 또는 그 혼합물을 포함한다.
23. 실시예 9의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장용기는 방출 동안 압궤 또는 수축하도록 구성된다.
24. 실시예 26의 시스템에 있어서, 상기 압궤 또는 수축은 물보다 저밀도의 유체를 변위시키는 상기 제2 저장용기에 인접한 물에 기인한다.
25. 실시예 9의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장용기는 충전 동안 팽창한다.
26. 실시예 25의 시스템에 있어서, 상기 팽창은 제2 저장용기에 진입하는 물보다 저밀도의 유체에 기인하고 상기 제2 저장용기에 인접한 물을 변위시킨다.
27. 실시예 19의 시스템에 있어서, 상기 제1 저장용기는 수역의 하단부에 테더링되도록 구성된다.
28. 실시예 19의 시스템에 있어서, 상기 제1 저장용기는 부력을 감소시키기 위해 물보다 더 큰 밀도를 갖는 재료에 부착되도록 구성된다.
29. 실시예 19의 시스템에 있어서, 상기 제1 저장용기는 물보다 더 큰 밀도를 갖는 물질에 부착되어, 중립적으로 부양 상태가 되도록 구성되고, 제1 저장용기는 그 위치가 동적 위치설정 시스템으로 유지되거나 조절되도록 구성된다.
30. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장용기는 부력을 감소시키기 위해 물보다 더 큰 밀도를 갖는 재료에 부착된다.
액체 변위에 관한 추가적인 실시예의 요약
본 발명은 전기를 저장하거나 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예는 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시킴으로써 에너지 저장을 위한 시스템 또는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예는 전기의 저장 또는 생성을 용이하게 하기 위한 시스템 또는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예는 환경, 건강 및 안전 메커니즘에 관한 것이다. 일부 실시예는 특정 지형 유형에서 에너지 저장을 가능하게 하는 시스템 및 구성과 관련된다. 일부 실시예는 다양한 수준의 휘발성 또는 증기압을 갖는 저밀도 액체 작동 유체로 에너지 저장을 가능하게 하는 시스템 및 구성과 관련된다. 일부 실시예는 최적의 에너지 저장 성능을 보장하는 것에 관한 것이다.
예시 정의:
Figure pct00084
응축 가능한 기체: 다음 조건에서 액체에서 기체로 또는 기체에서 액체로 또는 둘 모두로 가역적으로 상전이하거나 비등점을 소유하거나 또는 그 조합인 화학물질 또는 화학물질의 혼합물:
ㅇ 2.5atm 미만 또는 5atm 미만 또는 10atm 미만 또는 15atm 미만 또는 20atm 미만의 증기압
ㅇ 0.1atm 초과, 또는 0.2atm 초과, 또는 0.3atm 초과, 또는 0.4atm 초과, 또는 0.5atm 초과, 또는 0.6atm 초과, 또는 0.7atm 초과, 또는 0.8atm 초과, 또는 0.9atm 초과 또는 1.0atm 초과의 증기압
ㅇ 230 켈빈 내지 380 켈빈 범위의 온도
Figure pct00085
부분 방출 또는 부분 충전: 저장된 에너지가 에너지 저장 시스템이 에너지를 저장할 수 있는 에너지 저장 시스템의 전체 용량보다 더 적지만 에너지 저장 시스템에 저장된 에너지가 포함되어 있는 상태. 예를 들어, 표면 LDL 저장 탱크에 그 최소 용량보다 더 많고 그 최대 용량보다 더 적은 양의 LDL이 포함되어 있는 경우. 예를 들어, 수중 LDL 저장 탱크가 그 최소 용량보다 더 많고 그 최대 용량보다 더 적은 LDL의 양을 포함하는 경우.
Figure pct00086
최대 용량: 최대 용량은 일반적으로 주어진 저장 탱크 또는 에너지 저장 장치의 영역에 저장될 수 있는 HDL 또는 물의 최대량 및/또는 LDL의 최대량 또는 양자 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 LDL의 최대 용량은 LDL이 물을 전달하도록 설계된 파이프라인에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 LDL의 최대량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 HDL의 최대 용량은 HDL이 LDL을 전달하도록 설계된 파이프라인에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 물 또는 HDL의 최대량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 LDL의 최대 용량은 LDL이 표면 HDL 또는 물 탱크에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 LDL의 최대량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 HDL의 최대 용량은 HDL이 표면 LDL 탱크에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 물 또는 HDL의 최대량을 포함할 수 있다.
Figure pct00087
최소 용량: 최소 용량은 일반적으로 주어진 저장 탱크 또는 에너지 저장 장치의 영역에 저장될 수 있는 HDL 또는 물의 최소량 및/또는 LDL의 최대량 또는 양자 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, LDL 또는 HDL을 위한 탱크의 최소 용량은 매우 적은 LDL 또는 HDL을 포함하거나 포함하지 않는 매우 작은 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 LDL의 최소 용량은 HDL이 LDL을 전달하도록 설계된 파이프라인에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 LDL의 최소량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 HDL의 최소 용량은 LDL이 HDL을 전달하도록 설계된 파이프라인에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 물 또는 HDL의 최소량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 LDL의 최소 용량은 HDL이 표면 LDL 탱크에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 LDL의 최소량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크에서 HDL의 최소 용량은 LDL이 표면 HDL 또는 물 탱크에 진입할 위험이 있거나 진입할 수 있거나 진입하기 전에 해저 탱크에 저장될 수 있는 물 또는 HDL의 최소량을 포함할 수 있다. 부유식 수중 탱크에서 LDL의 최소 부피 또는 양은 부유식 수중 탱크가 부양 상태를 보장하는 데 필요한 LDL의 최소량을 포함할 수 있다.
Figure pct00088
펌프와 발전기 또는 펌프 및 발전기: 펌프 및 발전기는 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 조합된 펌프/발전기 유닛을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예는 별개의 펌프 및 별개의 발전기를 이용할 수 있다.
Figure pct00089
제1 저장용기: 제1 저장용기는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 하나 이상의 탱크 조합을 포함하고 제2 저장용기보다 더 높거나 더 큰 고도에 위치할 수 있다.
Figure pct00090
제2 저장용기: 제2 저장용기는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 하나 이상의 탱크 또는 조합을 포함하고 제1 저장용기보다 더 낮거나 낮은 고도에 위치할 수 있다. 제2 저장용기는 저밀도 액체와 물을 모두 저장하도록 구성될 수 있다. 제2 저장용기는 저밀도 액체와 물이 부피 또는 압력을 교환하는 방식으로 저밀도 액체와 물 모두를 저장하도록 구성될 수 있으며, 동시에 물과 저밀도 액체 사이의 혼합 또는 직접적인 물리적 접촉을 방지할 수 있다.
Figure pct00091
제3 저장용기: 제3 저장용기는 해양과 상호 연결되거나 해양을 포함할 수 있다. 제3 저장용기는 물 탱크 또는 저장 베슬을 포함할 수 있다. 상기 물 탱크 또는 저장 장치는 표면에, 또는 물 위에, 또는 수중에 있거나, 또는 그 조합일 수 있다. 수중 물 저장용기는 파이프를 통해 제2 저장용기에 상호 연결된 물을 포함하는 수역 또는 탱크 또는 저장 베슬 또는 저장용기를 포함할 수 있다. 바람직하다면, 물 탱크 또는 저장 베슬 제3 저장용기 또는 제3 저장용기에 상호 연결된 물의 적어도 일부는 해양의 정수압과 유사한 압력 또는 평형 압력을 소유할 수 있다. 제3 저장용기 내부 액체의 밀도가 해수와 동일한 경우, 제3 저장용기는 제1 저장 저장용기와 제2 저장 저장용기의 고도 또는 수중의 임의의 고도 사이의 임의의 고도에 위치할 수 있다.
Figure pct00092
저장 베슬: 저장 베슬 또는 탱크는 액체, 고체 또는 기체와 같은 물질을 포함하기 위한 장벽을 포함할 수 있다. 저장 베슬 또는 탱크는 다양한 구성 또는 재료를 포함할 수 있고, 액체 또는 다상 매체 또는 본 기술 분야에 알려진 그 조합을 저장하기 위해 사용되는 저장 탱크 또는 베슬을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
Figure pct00093
처리된 해수: 처리된 해수는 해수보다 덜 부식성이거나, 해수보다 더 낮은 용존 산소 농도를 소유하거나, 해수보다 생물 오염 또는 스케일링 형성에 덜 취약한 해수로부터 유래된 물 또는 수용액, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 처리된 해수가 해수와 유사한 밀도를 소유하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure pct00094
테더(Tether): 테더는 부유 또는 부양 구조를 다른 구조와 연결하는 케이블 또는 라인 또는 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 '다른 구조'는 비제한적으로 다음을 포함할 수 있다: 해저 또는 계류장치 또는 베슬 또는 다른 탱크 또는 앵커 또는 그 조합.
Figure pct00095
물과 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성: 본 용어는 물과 저밀도 액체의 저장을 위해 설계된 저장용기 또는 저장을 설명할 수 있다. 본 용어는 물과 저밀도 액체가 반응, 용해 또는 새로운 상을 형성하는 것을 방지하는 저장을 구성하는 것을 포함할 수 있다. 현재 용어는 동일한 저장 베슬에 저장되는 동안 물과 저밀도 액체가 물리적으로 분리되는 것을 보장하는 저장을 구성하는 것을 포함할 수 있다.
Figure pct00096
저밀도 액체: 고밀도 액체보다 저밀도의 액체. 물의 밀도보다 저밀도의 액체. 3℃ 초과 및/또는 50℃ 미만의 온도에서 액체 물보다 저밀도의 액체.
Figure pct00097
실질적인 저밀도 액체-물 수화물: "실질적"은 저밀도 액체-물 수화물이 에너지 저장 시스템의 동작을 방해하거나 중단시키도록 하는 저밀도 액체-물 수화물의 양, 위치 또는 그 조합을 의미할 수 있다.
Figure pct00098
근접 또는 대략 등가: '근접 또는 대략 등가'는 다른 값의 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
Figure pct00099
하위 탱크: 하위 탱크는 다른 탱크 내부 또는 내부에 위치한 탱크, 봉입 구조 또는 오목한 구조 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00100
강성 격납 구조: 강성 격납 구조는 하위 탱크 또는 하나 이상의 다른 구조를 유지하는 인클로저 또는 덮개를 포함할 수 있다. 강성 격납 구조는 하위 탱크 또는 하나 이상의 다른 구조에 누출이 발생한 경우 저밀도 액체 및/또는 파편을 포집하거나 회복할 수 있다.
Figure pct00101
기계적으로 격리: 주위 또는 인접한 해수로부터 기계적으로 격리된 수중 탱크는 탱크 내부의 내용물이 탱크 주위의 내용물의 압력으로부터 격리되거나 독립적인 압력 하에서 동작하는 탱크를 수반할 수 있다. 기계적으로 격리된 탱크는 탱크 외부 또는 주위의 유체 또는 물질과 압력을 교환하지 않는 탱크일 수 있다. 예를 들어, 수중 탱크는 수중 탱크 주위의 물의 압력과 다른 탱크 내부의 압력을 소유할 수 있다 - 탱크의 형상 및/또는 부피는 변경되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 본 출원의 일부 실시예에서, 수중 탱크 내부의 압력은 탱크와 동일한 깊이에 있는 물의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있지만, 그러나, 탱크의 내부 내용물은 탱크에 인접하거나 그 주위의 해수와 압력을 교환하지 않을 수 있다. 탱크 내부와 외부 사이에 압력을 교환하지 않고 탱크 외부와 유사한 압력을 탱크 내부에 달성하려면 하나 이상의 가공 시스템 및/또는 방법의 조합을 수반할 수 있다. 예를 들어, 엔지니어링된 상부 공간 기체 또는 응축 가능한 상부 공간 기체는 탱크 내부 온도 범위의 온도 및/또는 상기 탱크 주위의 또는 그에 인접한 물의 온도에서 탱크와 동일한 깊이에서 해수의 정수압의 압력 범위의 증기압을 갖도록 엔지니어링될 수 있다. 탱크 내부와 외부 사이에 압력을 교환하지 않고 탱크 외부와 유사한 압력을 탱크 내부에 달성함으로써, 예를 들어 수중 탱크 또는 수중 강성 탱크는 더 적은 재료 또는 더 저렴한 재료 또는 그 조합으로 형성될 수 있다.
Figure pct00102
누출: 누출은 저밀도 액체 및/또는 물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 내부 액체의 방출을 초래할 수 있는 파손, 누설 또는 분리 또는 우발적 방출을 포함할 수 있다.
상세한 도면 설명 및 예시적인 실시예의 설명
도 34: 본 도면은 고고도의 탱크에서 저고도의 탱크로 저밀도 액체를 펌핑하여 저고도의 탱크의 물을 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 전기를 충전 또는 저장하는 본 실시예를 나타낼 수 있다. 고고도에서 저밀도 액체를 갖는 탱크는 제1 저장용기를 포함할 수 있다. 저고도의, 저밀도 액체와 물을 갖는 탱크는 제2 저장용기를 포함할 수 있다. 고고도의, 물을 갖는 탱크는 제3 저장용기 또는 표층수 탱크를 포함할 수 있다. 표층수 탱크의 물의 밀도는 해수 밀도에 근접하거나 같을 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 35: 본 도면은 도 34와 동일한 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 거의 완전히 충전된 상태에서 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 36: 본 도면은 도 34와 동일한 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 전기를 방출 또는 생성하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 37: 본 도면은 도 34와 동일한 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 거의 완전히 방출된 상태의 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 38: 도 34, 도 35, 도 36, 도 37의 도면 키.
도 39: 저밀도 액체를 표면 근방의 제1 저장용기("1")에서 수중 제2 저장용기("2")로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 주위의 해수를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템. 본 도면은 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 제2 저장용기로 펌핑하여 충전하는 에너지 저장 시스템을 도시하고, 변위 물은 제2 저장용기 주위에 있다. 표면 근방의 제1 저장용기("1")는 제2 저장용기("2")의 고도를 초과한 고도에 있을 수 있다. 제1 저장용기는 육지의 물 위에 있거나, 물에 부유하거나, 수중에 있을 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해저 위에 부유한다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저 위에 현수될 수 있고 부양될 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저에 테더링되거나 및/또는 해저에 고정될 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해수로 둘러싸여 있을 수 있다. 제2 저장용기는 피스톤 탱크를 포함할 수 있다. 제2 저장용기는 어니언 탱크, 블래더 탱크, 필로우 탱크 또는 저장 백과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기의 내부 압력은 제2 저장용기의 하단부와 접촉하는 물의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 40: 저밀도 액체를 표면 근방의 제1 저장용기("1")에서 수중 제2 저장용기("2")로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 주위의 해수를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템. 본 도면은 정상 상태에서 완전히 충전된 에너지 저장 시스템을 도시한다. 표면 근방의 제1 저장용기("1")는 제2 저장용기("2")의 고도를 초과한 고도에 있을 수 있다. 제1 저장용기는 육지의 물 위에 있거나, 물에 부유하거나, 수중에 있을 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해저 위에 부유한다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저 위에 현수될 수 있고 부양될 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저에 테더링되거나 및/또는 해저에 고정될 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해수로 둘러싸여 있을 수 있다. 제2 저장용기는 피스톤 탱크를 포함할 수 있다. 제2 저장용기는 어니언 탱크, 블래더 탱크, 필로우 탱크 또는 저장 백과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기의 내부 압력은 제2 저장용기의 하단부와 접촉하는 물의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 41: 저밀도 액체를 표면 근방의 제1 저장용기("1")에서 수중 제2 저장용기("2")로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 주위의 해수를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템. 본 도면은 방출 또는 전기를 생성하는 에너지 저장 시스템을 나타내며, 상기 제2 저장용기 내부의 저밀도 액체는 상기 제2 저장용기("2") 주위의 물에 의해 변위되고 파이프를 통해 전기를 생성하는 발전기를 통해 상기 제1 저장용기("1")로 전달된다. 표면 근방의 제1 저장용기("1")는 제2 저장용기("2")의 고도를 초과한 고도에 있을 수 있다. 제1 저장용기는 육지의 물 위에 있거나, 물에 부유하거나, 수중에 있을 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해저 위에 부유한다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저 위에 현수될 수 있고 부양될 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저에 테더링되거나 및/또는 해저에 고정될 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해수로 둘러싸여 있을 수 있다. 제2 저장용기는 피스톤 탱크를 포함할 수 있다. 제2 저장용기는 어니언 탱크, 블래더 탱크, 필로우 탱크 또는 저장 백과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기의 내부 압력은 제2 저장용기의 하단부와 접촉하는 물의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 42: 저밀도 액체를 표면 근방의 제1 저장용기("1")에서 수중 제2 저장용기("2")로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 주위의 해수를 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템. 본 도면은 완전히 방출된 상태의 에너지 저장 시스템을 도시한다. 표면 근방의 제1 저장용기("1")는 제2 저장용기("2")의 고도를 초과한 고도에 있을 수 있다. 제1 저장용기는 육지의 물 위에 있거나, 물에 부유하거나, 수중에 있을 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해저 위에 부유한다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저 위에 현수될 수 있고 부양될 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기는 해저에 테더링되거나 및/또는 해저에 고정될 수 있다. 본 도면에서 제2 저장용기는 해수로 둘러싸여 있을 수 있다. 제2 저장용기는 피스톤 탱크를 포함할 수 있다. 제2 저장용기는 어니언 탱크, 블래더 탱크, 필로우 탱크 또는 저장 백과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있다. 본 도면에서, 제2 저장용기의 내부 압력은 제2 저장용기의 하단부와 접촉하는 물의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 43: 도 43은 테더 또는 앵커 또는 타이 다운 테더가 표시되어 있는 에너지 저장 시스템이다. "C"는 테더 또는 앵커 또는 타이 다운을 표시한다. 상기 테더 또는 앵커 또는 타이 다운은 수중 탱크(예를 들어, '2')를 해저에 연결하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 수중 탱크(예를 들어, '2')가 해저 위에 부유되는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 44: 도 44는 상부 공간에 응축 가능한 기체가 있는 물 또는 HDL 저장 탱크를 도시한다. 저장 탱크는 구성이 강성적일 수 있다. "A"는 황색 층(흑색/백색으로 밝게 착색됨)을 표시한다. "A"는 응축(즉, 액체) 상태의 응축성 기체를 포함하는 실질적으로 불용성인 응축 액체를 나타낸다. 상기 불용성 응축 액체는 상부 공간 "B"의 기체의 적어도 일부와 동일한 조성을 포함할 수 있고 및/또는 상기 불용성 응축 액체 증기 압축은 상부 공간 기체와 평형 또는 평형 상태일 수 있다. "B"는 상부 공간을 점유하는 기체를 나타낸다. "A"는 도 45에 비교하여 도 44에서 더 적은 액체를 포함하며, 그 이유는 도 44에 비교하여 도 45에서 더 많은 응축성 기체가 응축된 액체 상태이기 때문이다. "6"은 제3 저장용기를 나타낼 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체는 상기 탱크 내부의 비교적 안정적인 압력을 유지하거나 물 탱크 내부의 압력을 실질적으로 감소시키지 않으면서 물 탱크에서 물을 배출할 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체는 수중 강성 물 탱크의 내부가 수중 강성 탱크의 깊이에서 해수의 정수압에 근접한 내부 압력을 가지면서, 동시에 수중 강성 탱크의 깊이에서 해수와 기계적으로 격리된 상태를 유지하게 할 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체는 설계 온도 범위 내에서 설계 압력 범위와 일치하도록 엔지니어링된 증기압 또는 비등점을 가질 수 있다.
도 45: 도 45는 상부 공간에 응축 가능한 기체가 있는 물 또는 HDL 저장 탱크를 도시한다. 저장 탱크는 구성이 강성적일 수 있다. "A"는 황색 층(흑색/백색으로 밝게 착색됨)을 표시한다. "A"는 응축(즉, 액체) 상태의 응축성 기체를 포함하는 실질적으로 불용성인 응축 액체를 나타낸다. 상기 불용성 응축 액체는 상부 공간 "B"의 기체의 적어도 일부와 동일한 조성을 포함할 수 있고 및/또는 상기 불용성 응축 액체 증기 압축은 상부 공간 기체와 평형 또는 평형 상태일 수 있다. "B"는 상부 공간을 점유하는 기체를 나타낸다. "A"는 도 44보다 도 45에서 더 많은 액체를 포함하고 있으며, 그 이유는 이는 도 44에 비교하여 도 45에서 더 많은 응축성 기체가 응축된 액체 상태에 있기 때문이며, 이는 도 45에서 부피의 더 큰 비율을 점유하는 물에 기인할 수 있다. "6"은 제3 저장용기를 나타낼 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체는 상기 탱크 내부의 비교적 안정적인 압력을 유지하거나 물 탱크 내부의 압력을 실질적으로 감소시키지 않으면서 물 탱크에서 물을 배출할 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체는 수중 강성 물 탱크의 내부가 수중 강성 탱크의 깊이에서 해수의 정수압에 근접한 내부 압력을 가지면서, 동시에 수중 강성 탱크의 깊이에서 해수와 기계적으로 격리된 상태를 유지하게 할 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체는 설계 온도 범위 내에서 설계 압력 범위와 일치하도록 엔지니어링된 증기압 또는 비등점을 가질 수 있다.
도 46: 저밀도 액체를 강성 수중 탱크로 펌핑하여 상기 강성 탱크 내부의 물을 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기로 변위된다. 본 도면은 예를 들어, 충전 상태에서 본 실시예를 도시하며, 여기서, 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 표면 근방의 저장용기("1")로부터 예를 들어, 수중 저장용기("2")로 전달하고, 이에 의해 저밀도 액체가 상기 수중 저장용기 내부의 물을 변위시킨다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 46: 저밀도 액체를 강성 수중 탱크로 펌핑하여 상기 강성 탱크 내부의 물을 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기로 변위된다. 본 도면은 완전히 충전된 정상 상태에서의 본 실시예를 도시한다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 48: 저밀도 액체를 강성 수중 탱크로 펌핑하여 상기 강성 탱크 내부의 물을 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기로 변위된다. 본 도면은 전기 생성 또는 방출 도중의 상태의 본 실시예를 나타낸다. 예를 들어, 밸브("5")가 개방되어 수중 저장용기("2") 내부의 물이 상기 수중 저장용기로부터의 저밀도 액체를 파이프("3")를 통해, 발전기("4")를 통해- 전기를 생성하거나 저장된 전기를 방전함 -, 표면 근방의 저장용기로("1") 변위시킬 수 있게 한다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 49: 저밀도 액체를 강성 수중 탱크로 펌핑하여 상기 강성 탱크 내부의 물을 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기로 변위된다. 본 도면은 완전히 방출된 정상 상태에서의 본 실시예를 도시한다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 50: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위된다. 본 도면은 완전히 방출된 정상 상태에서의 본 실시예를 도시한다. "2"는 제2 저장용기를 포함할 수 있는 강성 수중 탱크를 나타낼 수 있다. "S"는 저밀도 액체와 물 사이에 위치할 수 있거나 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 물리적으로 분리하거나 방지 또는 최소화할 수 있는 분리기 또는 장벽을 나타낼 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "8"은 외부 물 저장용기 또는 제3 저장용기를 나타낼 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 수중에 위치할 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 제2 저장용기와 유사한 깊이의 수중에 있을 수 있다. "9"는 외부 물 저장용기와 제2 저장용기를 상호 연결하는 물 파이프를 나타낼 수 있다. 본 도면에서, 외부 물 저장용기, 또는 외부 물 저장용기를 제2 저장용기에 상호 연결하는 파이프, 또는 그 조합은 제2 저장용기의 깊이에 또는 그 근방에서 해수의 정수압에 근접한 내부 압력을 소유할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 51: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위된다. 본 도면은 예를 들어, 충전 상태에서 본 실시예를 도시하며, 여기서, 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 표면 근방의 저장용기("1")로부터 예를 들어, 수중 저장용기("2")로 전달하고, 이에 의해 저밀도 액체가 상기 수중 저장용기 내부의 물을 변위시킨다. "2"는 제2 저장용기를 포함할 수 있는 강성 수중 탱크를 나타낼 수 있다. "S"는 저밀도 액체와 물 사이에 위치할 수 있거나 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 물리적으로 분리하거나 방지 또는 최소화할 수 있는 분리기 또는 장벽을 나타낼 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "8"은 외부 물 저장용기 또는 제3 저장용기를 나타낼 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 수중에 위치할 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 제2 저장용기와 유사한 깊이의 수중에 있을 수 있다. "9"는 외부 물 저장용기와 제2 저장용기를 상호 연결하는 물 파이프를 나타낼 수 있다. 본 도면에서, 외부 물 저장용기, 또는 외부 물 저장용기를 제2 저장용기에 상호 연결하는 파이프, 또는 그 조합은 제2 저장용기의 깊이에 또는 그 근방에서 해수의 정수압에 근접한 내부 압력을 소유할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 52: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위된다. 본 도면은 완전히 충전된 정상 상태에서의 본 실시예를 도시한다. "2"는 제2 저장용기를 포함할 수 있는 강성 수중 탱크를 나타낼 수 있다. "S"는 저밀도 액체와 물 사이에 위치할 수 있거나 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 물리적으로 분리하거나 방지 또는 최소화할 수 있는 분리기 또는 장벽을 나타낼 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "8"은 외부 물 저장용기 또는 제3 저장용기를 나타낼 수 있다. 상기 물리적 분리 또는 장벽은 멤브레인을 포함할 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 수중에 위치할 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 제2 저장용기와 유사한 깊이의 수중에 있을 수 있다. "9"는 외부 물 저장용기와 제2 저장용기를 상호 연결하는 물 파이프를 나타낼 수 있다. 본 도면에서, 외부 물 저장용기, 또는 외부 물 저장용기를 제2 저장용기에 상호 연결하는 파이프, 또는 그 조합은 제2 저장용기의 깊이에 또는 그 근방에서 해수의 정수압에 근접한 내부 압력을 소유할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 53: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템이며, 상기 물은 외부 수중 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위된다. 본 도면은 전기 생성 또는 방출 도중의 상태의 본 실시예를 나타낸다. 예를 들어, 밸브("5")가 개방되어 수중 저장용기("2") 내부의 물이 상기 수중 저장용기로부터의 저밀도 액체를 파이프("3")를 통해, 발전기("4")를 통해- 전기를 생성하거나 저장된 전기를 방전함 -, 표면 근방의 저장용기로("1") 변위시킬 수 있게 한다. "2"는 제2 저장용기를 포함할 수 있는 강성 수중 탱크를 나타낼 수 있다. "S"는 저밀도 액체와 물 사이에 위치할 수 있거나 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 물리적으로 분리하거나 방지 또는 최소화할 수 있는 분리기 또는 장벽을 나타낼 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "8"은 외부 물 저장용기 또는 제3 저장용기를 나타낼 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 수중에 위치할 수 있다. 본 도면에서 외부 물 저장용기는 제2 저장용기와 유사한 깊이의 수중에 있을 수 있다. "9"는 외부 물 저장용기와 제2 저장용기를 상호 연결하는 물 파이프를 나타낼 수 있다. 본 도면에서, 외부 물 저장용기, 또는 외부 물 저장용기를 제2 저장용기에 상호 연결하는 파이프, 또는 그 조합은 제2 저장용기의 깊이에 또는 그 근방에서 해수의 정수압에 근접한 내부 압력을 소유할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 54: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 고고도의 탱크 및/또는 제2 저장용기보다 더 저고도의 탱크 및/또는 탱크를 침수시키는 물로부터 기계적으로 격리된 강성 탱크 및/또는 수역 표면 상의 또는 위의 탱크 및/또는 육지에 위치한 탱크를 포함할 수 있다. 본 도면은 완전히 방출된 정상 상태에 또는 그 근방에 있는 본 실시예를 도시한다. "2"는 수중 탱크 내부의 저밀도 액체 및 물을 포함할 수 있는 수중 제2 저장용기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서, 저밀도 액체는 물리적 장벽 또는 분리기("S")에 의해 물로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 물과 저밀도 액체가 물리적으로 분리되거나 직접 접촉하지 않는 것을 보장하면서 저밀도 액체가 물과 압력을 교환할 수 있게 한다. 물리적 장벽 또는 분리기는 강성적이거나 가요성이거나 그 조합일 수 있다. 물리적 분리 또는 장벽은 멤브레인을 포함할 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "6"은 제3 저장용기를 포함할 수 있으며, 본 도면에서 변위된 물을 위한 저장용기를 포함하고 육지에 위치할 수 있다. "1"은 제1 저장용기를 포함할 수 있고, 이는 저밀도 액체를 위한 저장용기를 포함할 수 있고 제2 저장용기보다 더 높은 고도에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 제2 저장용기의 저밀도 액체를 제3 저장용기의 물에 의해 변위시켜 전기를 생성하거나 방출될 수 있으며, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 55: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 고고도의 탱크 및/또는 제2 저장용기보다 더 저고도의 탱크 및/또는 탱크를 침수시키는 물로부터 기계적으로 격리된 강성 탱크 및/또는 수역 표면 상의 또는 위의 탱크 및/또는 육지에 위치한 탱크를 포함할 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 충전하는 상태에서 본 실시예를 도시하고, 전기는 저밀도 액체를 제1 저장용기로부터 제2 저장용기로 전달하기 위해 펌프를 구동함으로써 저장될 수 있고, 제2 저장용기 내의 물을 변위시킨다. "2"는 수중 탱크 내부의 저밀도 액체 및 물을 포함할 수 있는 수중 제2 저장용기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서, 저밀도 액체는 물리적 장벽 또는 분리기("S")에 의해 물로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 물과 저밀도 액체가 물리적으로 분리되거나 직접 접촉하지 않는 것을 보장하면서 저밀도 액체가 물과 압력을 교환할 수 있게 한다. 물리적 장벽 또는 분리기는 강성적이거나 가요성이거나 그 조합일 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "6"은 제3 저장용기를 포함할 수 있으며, 본 도면에서 변위된 물을 위한 저장용기를 포함하고 육지에 위치할 수 있다. "1"은 제1 저장용기를 포함할 수 있고, 이는 저밀도 액체를 위한 저장용기를 포함할 수 있고 제2 저장용기보다 더 높은 고도에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 제2 저장용기의 저밀도 액체를 제3 저장용기의 물에 의해 변위시켜 전기를 생성하거나 방출될 수 있으며, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 56: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 고고도의 탱크 및/또는 제2 저장용기보다 더 저고도의 탱크 및/또는 탱크를 침수시키는 물로부터 기계적으로 격리된 강성 탱크 및/또는 수역 표면 상의 또는 위의 탱크 및/또는 육지에 위치한 탱크를 포함할 수 있다. 본 도면은 완전히 충전된 정상 상태에 또는 그 근방에 있는 본 실시예를 도시한다. "2"는 수중 탱크 내부의 저밀도 액체 및 물을 포함할 수 있는 수중 제2 저장용기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서, 저밀도 액체는 물리적 장벽 또는 분리기("S")에 의해 물로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 물과 저밀도 액체가 물리적으로 분리되거나 직접 접촉하지 않는 것을 보장하면서 저밀도 액체가 물과 압력을 교환할 수 있게 한다. 물리적 장벽 또는 분리기는 강성적이거나 가요성이거나 그 조합일 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "6"은 제3 저장용기를 포함할 수 있으며, 본 도면에서 변위된 물을 위한 저장용기를 포함하고 육지에 위치할 수 있다. "1"은 제1 저장용기를 포함할 수 있고, 이는 저밀도 액체를 위한 저장용기를 포함할 수 있고 제2 저장용기보다 더 높은 고도에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 제2 저장용기의 저밀도 액체를 제3 저장용기의 물에 의해 변위시켜 전기를 생성하거나 방출될 수 있으며, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 57: 저밀도 액체를 수중 탱크(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 고고도의 탱크 및/또는 제2 저장용기보다 더 저고도의 탱크 및/또는 탱크를 침수시키는 물로부터 기계적으로 격리된 강성 탱크 및/또는 수역 표면 상의 또는 위의 탱크 및/또는 육지에 위치한 탱크를 포함할 수 있다. 본 도면은 전기 생성 또는 방출 상태에 있는 본 실시예를 도시한다. 전기는 저밀도 액체가 제2 저장용기로부터 파이프를 통해 전기를 생성하는 발전기로 그리고 제1 저장용기로 변위되게 함으로써 생성될 수 있다. 제2 저장용기의 저밀도 액체는 물에 의해 변위되게 허용될 수 있다. 상기 허용은 저밀도 액체 파이프에서 밸브("5")를 개방하는 것을 수반할 수 있다. "2"는 수중 탱크 내부의 저밀도 액체 및 물을 포함할 수 있는 수중 제2 저장용기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서, 저밀도 액체는 물리적 장벽 또는 분리기("S")에 의해 물로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 물과 저밀도 액체가 물리적으로 분리되거나 직접 접촉하지 않는 것을 보장하면서 저밀도 액체가 물과 압력을 교환할 수 있게 한다. 물리적 장벽 또는 분리기는 강성적이거나 가요성이거나 그 조합일 수 있다. 물리적 장벽 또는 분리기는 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 저밀도 액체와 물 사이의 직접 접촉을 방지할 수 있고 및/또는 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 상기 분리기 또는 장벽은 예를 들어 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 방지하거나 최소화하면서 저밀도 액체가 물을 변위시키게 할 수 있다. "6"은 제3 저장용기를 포함할 수 있으며, 본 도면에서 변위된 물을 위한 저장용기를 포함하고 육지에 위치할 수 있다. "1"은 제1 저장용기를 포함할 수 있고, 이는 저밀도 액체를 위한 저장용기를 포함할 수 있고 제2 저장용기보다 더 높은 고도에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 제2 저장용기의 저밀도 액체를 제3 저장용기의 물에 의해 변위시켜 전기를 생성하거나 방출될 수 있으며, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
도 58: 저밀도 액체를 수중 탱크("2")(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기("8")(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체와 물을 모두 포함할 수 있는 수중 강성 탱크를 포함할 수 있다. 상기 제2 저장용기 내부에서, 저밀도 액체는 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있는 하위 저장용기 또는 하위 탱크("10")에 저장될 수 있다. 상기 하위 탱크는 저밀도 액체와 제2 저장용기의 물 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 내부 하위 탱크가 파손되거나 누설되는 경우 누설된 저밀도 액체가 이 강성 탱크 또는 강성 격납 구조 내부에 유지되어 저밀도 액체가 주변 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 하위 탱크는 물리적 장벽 또는 분리기로 고려될 수 있으며, 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 본 도면은 거의 완전히 방출된 상태에서 본 실시예를 도시한다. 상기 제2 저장용기와 파이프를 사용하여 연결될 수 있는 상기 제3 저장용기는 인근 해수를 포함할 수 있거나, 또는 해양과 압력 평형인 물 탱크, 또는 인근 해양과 기계적으로 격리되고 인근 해양의 정수압과 유사한 압력에 있는 강성 물 탱크 또는 해수면 상의 또는 그 근방의 물 탱크 또는 육지의 물 탱크를 포함할 수 있다. 제3 저장용기가 주위 해양과 압력 평형에 있고 및/또는 제3 저장용기 내부 액체의 밀도가 해수의 밀도에 근접한 경우, 제3 저장용기는 제2 저장용기에 대해 임의의 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 본 도면에 도시된 바와 같이 제2 저장용기의 고도와 동일한 고도 또는 유사한 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 깊은 깊이 또는 더 저고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 얕은 깊이 또는 더 고고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 육지에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 파이프("3")를 통해 제1 저장용기로부터 제2 저장용기("2"), 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")로 저밀도 액체를 펌핑하여, 파이프("9")를 통해 제2 저장용기에서 제3 저장용기("8")로 물을 변위시키기 위해 펌프("4")를 구동함으로써 전기가 저장될 수 있다. 전기는 제2 저장용기, 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")의 저밀도 액체가 제3 저장용기의 물에 의해 변위되게 하여 전기를 생성하거나 방출될 수 있으며, 여기서, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기("1")로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
표면 탱크('1'), 수중 강성 탱크('2'), 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 블래더 하위 탱크('10') 및 물('8')을 저장하도록 구성된 상호 연결된 외부 블래더 탱크를 포함하는 전기 저장 시스템.
본 실시예는 거의 완전히 방출된 상태이다.
도 59: 저밀도 액체를 수중 탱크("2")(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기("8")(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체와 물을 모두 포함할 수 있는 수중 강성 탱크를 포함할 수 있다. 상기 제2 저장용기 내부에서, 저밀도 액체는 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있는 하위 저장용기 또는 하위 탱크("10")에 저장될 수 있다. 상기 하위 탱크는 저밀도 액체와 제2 저장용기의 물 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 내부 하위 탱크가 파손되거나 누설되는 경우 누설된 저밀도 액체가 이 강성 탱크 또는 강성 격납 구조 내부에 유지되어 저밀도 액체가 주변 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 하위 탱크는 물리적 장벽 또는 분리기로 고려될 수 있으며, 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타내고, 저밀도 액체는 제1 저장용기로부터 제2 저장용기로 펌핑되어, 물을 제2 저장용기로부터 제3 저장용기로 변위시킨다. 상기 제2 저장용기와 파이프를 사용하여 연결될 수 있는 상기 제3 저장용기는 인근 해수를 포함할 수 있거나, 또는 해양과 압력 평형인 물 탱크, 또는 인근 해양과 기계적으로 격리되고 인근 해양의 정수압과 유사한 압력에 있는 강성 물 탱크 또는 해수면 상의 또는 그 근방의 물 탱크 또는 육지의 물 탱크를 포함할 수 있다. 제3 저장용기가 주위 해양과 압력 평형에 있고 및/또는 제3 저장용기 내부 액체의 밀도가 해수의 밀도에 근접한 경우, 제3 저장용기는 제2 저장용기에 대해 임의의 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 본 도면에 도시된 바와 같이 제2 저장용기의 고도와 동일한 고도 또는 유사한 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 깊은 깊이 또는 더 저고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 얕은 깊이 또는 더 고고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 육지에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 파이프("3")를 통해 제1 저장용기로부터 제2 저장용기("2"), 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")로 저밀도 액체를 펌핑하여, 파이프("9")를 통해 제2 저장용기에서 제3 저장용기("8")로 물을 변위시키기 위해 펌프("4")를 구동함으로써 전기가 저장될 수 있다. 전기는 제2 저장용기, 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")의 저밀도 액체가 제3 저장용기의 물에 의해 변위되게 하여 생성되거나 방출될 수 있으며, 여기서, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기("1")로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
본 실시예는 전기를 저장('충전')한다. 저밀도 액체는 표면 탱크('1')에서 파이프('3')를 통해 수중 강성 탱크('2')로 펌핑('4')되어 수중 강성 탱크('2')의 물을 변위시킨다. 변위된 물은 파이프('9')를 통해 외부 블래더 탱크('8')로 이동한다.
도 60: 저밀도 액체를 수중 탱크("2")(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기("8")(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체와 물을 모두 포함할 수 있는 수중 강성 탱크를 포함할 수 있다. 상기 제2 저장용기 내부에서, 저밀도 액체는 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있는 하위 저장용기 또는 하위 탱크("10")에 저장될 수 있다. 상기 하위 탱크는 저밀도 액체와 제2 저장용기의 물 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 내부 하위 탱크가 파손되거나 누설되는 경우 누설된 저밀도 액체가 이 강성 탱크 또는 강성 격납 구조 내부에 유지되어 저밀도 액체가 주변 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 하위 탱크는 물리적 장벽 또는 분리기로 고려될 수 있으며, 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 본 도면은 거의 완전히 충전된 상태에서 본 실시예를 도시한다. 상기 제2 저장용기와 파이프를 사용하여 연결될 수 있는 상기 제3 저장용기는 인근 해수를 포함할 수 있거나, 또는 해양과 압력 평형인 물 탱크, 또는 인근 해양과 기계적으로 격리되고 인근 해양의 정수압과 유사한 압력에 있는 강성 물 탱크 또는 해수면 상의 또는 그 근방의 물 탱크 또는 육지의 물 탱크를 포함할 수 있다. 제3 저장용기가 주위 해양과 압력 평형에 있고 및/또는 제3 저장용기 내부 액체의 밀도가 해수의 밀도에 근접한 경우, 제3 저장용기는 제2 저장용기에 대해 임의의 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 본 도면에 도시된 바와 같이 제2 저장용기의 고도와 동일한 고도 또는 유사한 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 깊은 깊이 또는 더 저고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 얕은 깊이 또는 더 고고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 육지에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 파이프("3")를 통해 제1 저장용기로부터 제2 저장용기("2"), 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")로 저밀도 액체를 펌핑하여, 파이프("9")를 통해 제2 저장용기에서 제3 저장용기("8")로 물을 변위시키기 위해 펌프("4")를 구동함으로써 전기가 저장될 수 있다. 전기는 제2 저장용기, 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")의 저밀도 액체가 제3 저장용기의 물에 의해 변위되게 하여 전기를 생성하거나 방출될 수 있으며, 여기서, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기("1")로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
본 실시예는 거의 완전히 충전된 상태이다.
도 61: 저밀도 액체를 수중 탱크("2")(제2 저장용기)로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 별개의 물 저장용기("8")(제3 저장용기)로 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체와 물을 모두 포함할 수 있는 수중 강성 탱크를 포함할 수 있다. 상기 제2 저장용기 내부에서, 저밀도 액체는 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합과 같은 팽창 가능 또는 압궤 가능 구조를 포함할 수 있는 하위 저장용기 또는 하위 탱크("10")에 저장될 수 있다. 상기 하위 탱크는 저밀도 액체와 제2 저장용기의 물 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 내부 하위 탱크가 파손되거나 누설되는 경우 누설된 저밀도 액체가 이 강성 탱크 또는 강성 격납 구조 내부에 유지되어 저밀도 액체가 주변 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 하위 탱크는 물리적 장벽 또는 분리기로 고려될 수 있으며, 제거 가능하거나 교체 가능하거나 조절 가능하거나 그 조합일 수 있으며, 이는 동작, 유지보수 또는 효율 또는 시스템 지속성 또는 비용 또는 그 조합을 용이하게 할 수 있다. 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 나타낸다. 예를 들어, 방출은 제2 저장용기의 저밀도 액체가 제3 저장용기의 물에 의해 변위되게 하는 것을 수반할 수 있고, 상기 저밀도 액체는 파이프로, 전기를 생성하는 발전기로, 그리고 제1 저장용기로 변위된다. 상기 제2 저장용기와 파이프를 사용하여 연결될 수 있는 상기 제3 저장용기는 인근 해수를 포함할 수 있거나, 또는 해양과 압력 평형인 물 탱크, 또는 인근 해양과 기계적으로 격리되고 인근 해양의 정수압과 유사한 압력에 있는 강성 물 탱크 또는 해수면 상의 또는 그 근방의 물 탱크 또는 육지의 물 탱크를 포함할 수 있다. 제3 저장용기가 주위 해양과 압력 평형에 있고 및/또는 제3 저장용기 내부 액체의 밀도가 해수의 밀도에 근접한 경우, 제3 저장용기는 제2 저장용기에 대해 임의의 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 본 도면에 도시된 바와 같이 제2 저장용기의 고도와 동일한 고도 또는 유사한 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 깊은 깊이 또는 더 저고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 제2 저장용기보다 더 얕은 깊이 또는 더 고고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 육지에 위치할 수 있다. 전기는 펌프("4")를 구동하여 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 파이프("3")를 통해 제2 저장용기("2")로 펌핑하고 물을 제2 저장용기로부터 파이프("7")를 통해 제3 저장용기("6")로 변위시킴으로써 저장될 수 있다. 파이프("3")를 통해 제1 저장용기로부터 제2 저장용기("2"), 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")로 저밀도 액체를 펌핑하여, 파이프("9")를 통해 제2 저장용기에서 제3 저장용기("8")로 물을 변위시키기 위해 펌프("4")를 구동함으로써 전기가 저장될 수 있다. 전기는 제2 저장용기, 특히 저밀도 액체 제2 저장용기 하위 탱크("10")의 저밀도 액체가 제3 저장용기의 물에 의해 변위되게 하여 생성되거나 방출될 수 있으며, 여기서, 제3 저장용기로부터의 물은 전기를 생성하는 발전기("4")를 통해 파이프("3")를 통해 제2 저장용기로부터 저밀도 액체를 제1 저장용기("1")로 변위시킨다. 펌프 및 발전기는 펌프로서 가역적으로 기능할 수 있는 동일 유닛(들) 및 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있는 발전기를 포함할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기의 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하거나 대략 등가일 수 있다.
본 실시예는 전기를 생성('방출')한다. 외부 블래더 탱크('8')의 물이 수중 강성 탱크('2')의 저밀도 액체를 변위시키는 것이 허용될 수 있다. 변위된 저밀도 액체는 파이프('3')를 통해, 발전기('4')를 통해 표면 탱크('1')로 이동한다.
도 62: 본 도면은 도 58 내지 도 61과 유사한 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 본 실시예를 거의 완전히 방출된 상태로 나타낼 수 있다. 본 도면은 인근 해수 또는 외해수를 포함하는 제3 저장용기를 이용할 수 있다. 제2 저장용기("10") 내부의 하위 탱크, 제2 저장용기 및 제2 저장용기("11")와 연결되는 외부 물 파이프는 저밀도 액체가 "10"으로 펌핑될 때 물이 저밀도 액체의 방출 또는 누설의 경우에 저밀도 액체가 제2 저장용기로부터 유출되는 것을 방지하는 방식으로 제2 저장용기로부터 변위된 물이 제2 저장용기로부터 유출되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 구성은 탱크로부터 유출되는 액체 또는 물질이 물의 밀도 이상이거나 그에 근접한 밀도를 갖도록 하는 파이프 및/또는 탱크 설정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 구성은 해저를 향하거나 아래를 향하는 출구 또는 외부 출구 또는 아래를 향하는 굴곡부를 소유하는 외부 물 파이프 "11"을 수반할 수 있다. 예를 들어, 상기 구성은 상향 굴곡부를 갖고 및/또는 상향 지향하고 및/또는 해수면을 향하고 및/또는 해저로부터 먼 방향을 향하는 수중 탱크 내부의 파이프를 소유하는 외부 물 파이프 "11"을 수반할 수 있고 및/또는 상향 지향하는 수중 탱크 내부의 개구를 소유한다. 예를 들어, 상기 구성은 저밀도 액체가 존재하거나 저밀도 액체와 접촉할 때 저밀도 액체와 반응하거나 팽창하거나 저밀도 액체를 흡수하는 화학물질 또는 시약 또는 물질을 포함하는 외부 물 파이프를 수반할 수 있으며, 이는 예를 들어, 하위 탱크로부터의 저밀도 액체 누설 또는 방출의 경우에 발생할 수 있고, 이는 하위 탱크로부터의 저밀도 액체 누설 또는 방출의 경우 예를 들어 파이프 내부의 밸브 폐쇄, 파이프의 수동적 막음 또는 폐쇄 또는 그 조합을 트리거링할 수 있다. "11"은 제거 가능하거나 교체 가능할 수 있다. 제2 저장용기 내부 하위 탱크, 또는 외부 물 파이프, 또는 제3 저장용기(탱크를 포함하는 경우), 또는 그 조합이 제거 가능하거나 복제 가능할 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기 내부 하위 탱크, 외부 물 파이프, 제3 저장용기(탱크를 포함하는 경우), 또는 그 조합은 제2 저장 저장용기가 동작을 유지하는 동안 제거되거나 교체될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기 내부 하위 탱크, 외부 물 파이프, 제3 저장용기(탱크를 포함하는 경우), 또는 그 조합은 제2 저장 저장용기가 설치되어 유지되는 동안 제거되거나 교체될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기 내부 하위 탱크, 또는 외부 물 파이프, 또는 제3 저장용기(탱크를 포함하는 경우), 또는 그 조합은 하나 이상의 컴포넌트가 설치 및/또는 동작 상태를 유지하는 동안 제거 또는 교체 또는 유지될 수 있고, 이는 앞서 설명된 컴포넌트 또는 본 출원에 설명된 본 발명의 다른 부분의 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
표면 탱크('1'), 수중 강성 탱크('2') 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 블래더 하위 탱크('10')를 갖는 전기 저장 시스템. 수중 강성 탱크('2')는 파이프('11')에 의해 인접한 심층 해수와 직접 유체 연통된다.
본 실시예는 거의 완전히 방출된 상태이다.
도 63: 본 도면은 도 62의 설명에서 설명된 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 '충전' 또는 에너지 또는 전기를 저장하는 상태의 본 실시예를 도시한다. 충전은 저밀도 액체를 제1 저장용기에서 제2 저장용기로 펌핑하여 제2 저장용기에서 물을 변위시키는 것을 수반할 수 있다. 심지어 저밀도 액체가 제2 저장용기 내의 내부 하위 탱크로부터 누설되는 경우에도 저밀도 액체가 제2 저장용기에 유지될 수 있도록 상기 변위 중에 물이 제2 저장용기로부터 유출될 수 있다.
본 실시예는 전기를 저장('충전')한다. 저밀도 액체는 표면 탱크('1')에서 파이프('3')를 통해 수중 강성 탱크('2')로 펌핑('4')되어 수중 강성 탱크(' 2')로부터 해수를 변위시킨다. 변위된 해수는 파이프('11')를 통해 수중 강성 탱크('2')에 인접한 해양으로 이동한다.
도 64: 본 도면은 도 62의 설명에서 설명된 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 거의 완전히 충전된 상태에서 본 실시예를 도시한다.
도 65: 본 도면은 도 62의 설명에서 설명된 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면은 본 실시예가 '방출' 상태 또는 에너지를 생성하거나 전기를 생성하는 상태를 나타낸다. 방출은 저밀도 액체가 제2 저장용기로부터 파이프 내로, 발전기를 통해 전기를 생성하고, 제1 저장용기 내로 변위되게 하는 것을 수반할 수 있다. 상기 변위는 파이프("11")를 통해 제2 저장용기로 통과하는 해수를 수반할 수 있다. 심지어 저밀도 액체가 제2 저장용기 내의 내부 하위 탱크로부터 누설되는 경우에도 저밀도 액체가 제2 저장용기에 유지될 수 있도록 상기 변위 중에 물이 제2 저장용기로부터 유출될 수 있다.
본 실시예는 전기를 생성('방출')한다. 파이프('11')를 통해 수중 강성 탱크('2')와 직접 유체 연통하는 수중 탱크에 인접한 해수는 수중 강성 탱크('2')에서 저밀도 액체를 변위되게 한다. 변위된 저밀도 액체는 파이프('3')를 통해, 발전기('4')를 통해 표면 탱크('1')로 이동한다.
도 66: 격납 덮개 또는 격납 장벽("CB" 또는 "CCB")을 갖는 제2 저장용기 및/또는 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 실시예. 상기 CB는 시스템의 하나 이상의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치한 덮개를 포함할 수 있다. 상기 CB는 저밀도 액체를 보유하거나 포함할 수 있는 시스템의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치된 덮개를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서 저밀도 액체가 탈출하는 경우, 저밀도 액체는 예를 들어 물에 비한 그 저밀도 때문에 상향 부유될 수 있고 CB에 포집될 수 있다.
도 67: 격납 덮개 또는 격납 장벽("CB" 또는 "CCB")을 갖는 제2 저장용기 및/또는 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 실시예. 상기 CB는 시스템의 하나 이상의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치한 덮개를 포함할 수 있다. 상기 CB는 저밀도 액체를 보유하거나 포함할 수 있는 시스템의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치된 덮개를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서 저밀도 액체가 탈출하는 경우, 저밀도 액체는 예를 들어 물에 비한 그 저밀도 때문에 상향 부유될 수 있고 CB에 포집될 수 있다.
도 68: 격납 덮개 또는 격납 장벽("CB" 또는 "CCB")을 갖는 제2 저장용기 및/또는 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 실시예. 상기 CB는 시스템의 하나 이상의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치한 덮개를 포함할 수 있다. 상기 CB는 저밀도 액체를 보유하거나 포함할 수 있는 시스템의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치된 덮개를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서 저밀도 액체가 탈출하는 경우, 저밀도 액체는 예를 들어 물에 비한 그 저밀도 때문에 상향 부유될 수 있고 CB에 포집될 수 있다.
도 69: 격납 덮개 또는 격납 장벽("CB" 또는 "CCB")을 갖는 제2 저장용기 및/또는 제3 저장용기를 갖는 에너지 저장 실시예. 상기 CB는 시스템의 하나 이상의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치한 덮개를 포함할 수 있다. 상기 CB는 저밀도 액체를 보유하거나 포함할 수 있는 시스템의 컴포넌트 위 또는 위쪽에 위치된 덮개를 포함할 수 있다. 제2 저장용기에서 저밀도 액체가 탈출하는 경우, 저밀도 액체는 예를 들어 물에 비한 그 저밀도 때문에 상향 부유될 수 있고 CB에 포집될 수 있다. 본 도면에서 "S"는 제2 저장용기 내의 저밀도 액체와 물 사이의 물리적 또는 직접 접촉을 방지하거나 최소화할 수 있는 분리기 또는 장벽을 포함할 수 있다.
도 70: 저밀도 액체를 제2 저장용기("2") 내의 하위 탱크("5")로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 하위 탱크("5")를 둘러싸거나 포함할 수 있는 강성 탱크 또는 강성 격납 구조를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 팽창 가능하거나 압궤 가능한 탱크를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 예를 들어 저밀도 액체의 누설 또는 우발적인 방출의 경우에 저밀도 액체가 제2 저장용기에 유지되도록 보장하기 위해 물 포트, 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합 위에 위치될 수 있다. 상기 물 포트 또는 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합은 전기를 '저장'하는 동안 변위된 물이 제2 저장용기로부터 유출될 수 있게 하기 위해 사용될 수 있으며; 및/또는 전기의 생성 또는 방출 중에 저밀도 액체를 변위시키기 위해 물이 제2 저장용기에 진입할 수 있게 한다. 하위 탱크는 멤브레인 또는 멤브레인형 구조를 포함할 수 있다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조는 하위 탱크를 둘러싸거나 및/또는 하위 탱크의 상단부 부분을 덮을 수 있다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조의 예시적인 특성은 제2 저장용기로부터 물 또는 다른 액체 또는 물질의 진입 또는 유출을 제어하는 능력을 포함할 수 있으며, 이는 제2 저장용기로 및/또는 그로부터 물, 다른 액체 또는 다른 물질의 유동을 가능화 또는 불능화 또는 양자 모두를 수행할 수 있는 밸브 또는 포트를 개방 또는 폐쇄하는 능력을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 도면은 본 실시예의 '충전'/을 나타낸다. 상기 충전은 제1 저장용기로부터 제2 저장용기로 저밀도 액체를 펌핑하는 것과, 제2 저장용기로부터의 물을 저밀도 액체로 변위시키는 것을 수반할 수 있다.
도 71: 저밀도 액체를 제2 저장용기("2") 내의 하위 탱크("5")로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 하위 탱크("5")를 둘러싸거나 포함할 수 있는 강성 탱크 또는 강성 격납 구조를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 팽창 가능하거나 압궤 가능한 탱크를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 예를 들어 저밀도 액체의 누설 또는 우발적인 방출의 경우에 저밀도 액체가 제2 저장용기에 유지되도록 보장하기 위해 물 포트, 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합 위에 위치될 수 있다. 상기 물 포트 또는 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합은 전기를 '저장'하는 동안 변위된 물이 제2 저장용기로부터 유출될 수 있게 하기 위해 사용될 수 있으며; 및/또는 전기의 생성 또는 방출 중에 저밀도 액체를 변위시키기 위해 물이 제2 저장용기에 진입할 수 있게 한다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조는 하위 탱크를 둘러싸거나 및/또는 하위 탱크의 상단부 부분을 덮을 수 있다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조의 예시적인 특성은 제2 저장용기로부터 물 또는 다른 액체 또는 물질의 진입 또는 유출을 제어하는 능력을 포함할 수 있으며, 이는 제2 저장용기로 및/또는 그로부터 물, 다른 액체 또는 다른 물질의 유동을 가능화 또는 불능화 또는 양자 모두를 수행할 수 있는 밸브 또는 포트를 개방 또는 폐쇄하는 능력을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 도면은 거의 완전히 충전된 상태에서 본 실시예를 도시한다.
도 72: 저밀도 액체를 제2 저장용기("2") 내의 하위 탱크("5")로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 하위 탱크("5")를 둘러싸거나 포함할 수 있는 강성 탱크 또는 강성 격납 구조를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 팽창 가능하거나 압궤 가능한 탱크를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 예를 들어 저밀도 액체의 누설 또는 우발적인 방출의 경우에 저밀도 액체가 제2 저장용기에 유지되도록 보장하기 위해 물 포트, 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합 위에 위치될 수 있다. 상기 물 포트 또는 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합은 전기를 '저장'하는 동안 변위된 물이 제2 저장용기로부터 유출될 수 있게 하기 위해 사용될 수 있으며; 및/또는 전기의 생성 또는 방출 중에 저밀도 액체를 변위시키기 위해 물이 제2 저장용기에 진입할 수 있게 한다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조는 하위 탱크를 둘러싸거나 및/또는 하위 탱크의 상단부 부분을 덮을 수 있다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조의 예시적인 특성은 제2 저장용기로부터 물 또는 다른 액체 또는 물질의 진입 또는 유출을 제어하는 능력을 포함할 수 있으며, 이는 제2 저장용기로 및/또는 그로부터 물, 다른 액체 또는 다른 물질의 유동을 가능화 또는 불능화 또는 양자 모두를 수행할 수 있는 밸브 또는 포트를 개방 또는 폐쇄하는 능력을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 도면은 방출 또는 전기를 생성하는 본 실시예를 도시한다. 방출 또는 전기를 생성하는 것은 제2 저장용기로부터의 저밀도 액체가 파이프 내로, 발전기를 통해- 전기를 생성함 -, 그리고, 제1 저장용기 내로 변위되는 것을 수반할 수 있다. 제2 저장용기로부터의 저밀도 액체의 변위는 펌프 또는 발전기 근방 또는 내부의 밸브 또는 제2 저장용기 탱크 근방 또는 내부의 밸브 또는 그 조합을 개방함으로써 허용될 수 있다. 제2 저장용기에서 저밀도 액체의 변위는 물이 제2 저장용기로 진입하는 것과 제2 저장용기 내의 저밀도 액체를 변위시키는 것을 포함할 수 있다.
도 73: 저밀도 액체를 제2 저장용기("2") 내의 하위 탱크("5")로 펌핑하여 전기를 저장하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시키는 에너지 저장 시스템. 제2 저장용기는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 하위 탱크("5")를 둘러싸거나 포함할 수 있는 강성 탱크 또는 강성 격납 구조를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 팽창 가능하거나 압궤 가능한 탱크를 포함할 수 있다. 상기 하위 탱크는 예를 들어 저밀도 액체의 누설 또는 우발적인 방출의 경우에 저밀도 액체가 제2 저장용기에 유지되도록 보장하기 위해 물 포트, 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합 위에 위치될 수 있다. 상기 물 포트 또는 구멍 또는 파이프 또는 출구 또는 그 조합은 전기를 '저장'하는 동안 변위된 물이 제2 저장용기로부터 유출될 수 있게 하기 위해 사용될 수 있으며; 및/또는 전기의 생성 또는 방출 중에 저밀도 액체를 변위시키기 위해 물이 제2 저장용기에 진입할 수 있게 한다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조는 하위 탱크를 둘러싸거나 및/또는 하위 탱크의 상단부 부분을 덮을 수 있다. 강성 탱크 또는 강성 격납 구조의 예시적인 특성은 제2 저장용기로부터 물 또는 다른 액체 또는 물질의 진입 또는 유출을 제어하는 능력을 포함할 수 있으며, 이는 제2 저장용기로 및/또는 그로부터 물, 다른 액체 또는 다른 물질의 유동을 가능화 또는 불능화 또는 양자 모두를 수행할 수 있는 밸브 또는 포트를 개방 또는 폐쇄하는 능력을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 도면은 거의 완전히 방출된 상태의 본 실시예를 도시한다.
도 74: 본 도면은 전기를 충전 또는 저장하는 본 실시예를 도시한다. 본 도면은 제1 저장용기("1") 및/또는 펌프("4") 및/또는 발전기("4")가 제2 저장용기보다 고고도의 수중에 또는 더 적은 수심에 위치하는 실시예를 도시한다. 제1 저장용기는 강성 탱크 또는 블래더 탱크를 포함할 수 있다. 본 도면에서 제1 저장용기는 강성 탱크로 도시된다. 본 도면에 도시된 본 실시예에서, 해저 전력 케이블("15")은 펌프 및/또는 발전기("4")를 전기 전원 및/또는 전기 수요원 및/또는 전기 그리드에 연결한다. 송전 기반시설을 포함할 수 있는 전기 전원 및/또는 전기 수요원 및/또는 전기 그리드는 본 도면에서 "13" 및 "14"로 표현될 수 있으며 육지 또는 수중에 위치할 수 있다. 해저 전력 케이블은 본 에너지 저장 시스템을 예를 들어 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 것 같은 해상 전원과 상호 연결될 수 있다 : 해상 풍력, 해상 태양광, 해상 리그, 해상 발전 또는 기타 전원. 해저 전력 케이블은 본 에너지 저장 시스템을 예를 들어 해상 파이프라인, 해상 송전소, 해상 압축 스테이션, 해상 시추, 가열 유동 라인, 해상 유정, 해상 생산 시스템, 수소 생산, 암모니아 생산, CO2 전환, 기체 처리 설비 및/또는 기타 에너지 소비원을 포함하지만 이에 제한되지 않는 것 같은 해상 수요원과 상호 연결할 수 있다. 해저 전력 케이블은 본 에너지 저장 시스템을 육상 에너지 수요 및 육상 전력 생산 소스와 상호 연결할 수 있으며, 이는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 산업용 전기 수요, 상업용 전기 수요, 주거용 전기 수요, 운송 전기 수요, 재생 가능 전원, 주거용 전원, 전기 그리드 로드 밸런싱, 전기 그리드 서비스, 육상 태양광 플랜트, 육상 풍력, 육상 수력, 육상 연소 발전, 수소 생산, 잉여 재생 전기 저장, 최대 수요 동안 또는 간헐적 재생 에너지가 전력을 충분히 생산하지 못할 때의 전기 방출. 본 도면은 저밀도 액체를 제2 저장용기("2") 내의 하위 탱크("5")로 펌핑하여 상기 제2 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다.
본 실시예는 해상 기술의 기술적 한계의 다수의 양태와 많은 해상 영역의 지형을 활용한다.
Figure pct00103
세계 대부분의 해상 해저는 해안의 10마일, 20마일, 30마일, 40마일, 50마일, 60마일, 70마일, 80마일, 90마일, 100마일 또는 그 조합 이내로 비교적 얕다. 비교적 얕은 수심은 1,000미터, 또는 900미터, 또는 800미터, 또는 700미터, 또는 600미터, 또는 500미터, 또는 400미터, 또는 300미터, 또는 200미터, 또는 100미터 미만 또는 그 조합보다 덜 깊은 수심을 포함할 수 있다. 게다가, 대부분의 지형에서, 상기 비교적 얕은 물은 결국 1,500미터, 2,000미터, 2,500미터, 3,000미터 또는 심지어 그 보다 큰 깊이의 수심으로 떨어지는 가파른 돌출부나 대륙붕에 도달한다. 본 실시예는 제1 저장용기 및/또는 펌프 및 발전기를 상기 돌출부 또는 대륙붕 근방에 배치하여 제1 저장용기에서 제2 저장용기까지의 파이프라인 길이를 최소화할 수 있다. 파이프라인의 길이를 최소화하면 왕복 에너지 효율이 증가하고 자본 비용이 감소된다.
Figure pct00104
본 실시예에서, 펌프 및/또는 발전기는 해저 전력 케이블에 의해 전원 또는 전력 수요 또는 전기 그리드 또는 그 조합에 상호 연결될 수 있다. 해저 전력 케이블은 비교적 얕고 및/또는 비교적 평탄한 해저 지형에 설치하기에 가장 저렴하고 및/또는 가장 간단하다. 현재 해저 케이블은 상대적으로 얕고 및/또는 상대적으로 평탄한 해저 지형에 설치될 수 있다.
Figure pct00105
현대식 해상 풍력 발전 단지는 경제적으로 실행 가능하려면 일반적으로 수심이 1,000m 미만인 상대적으로 얕은 수심이 필요하다. 본 실시예는 본 발명이 해상 풍력 발전 단지에 이상적인 얕은 물에 비교적 근접하게 위치함으로써 오늘날의 해상 풍력 발전 단지와 통합될 수 있게 한다. 또한, 해상 풍력 또는 해상 태양광 또는 해상 리그 또는 그 조합과 함께 위치할 수 있음으로써, 본 발명은 기존 또는 미리 계획된 해저 전력 케이블 또는 전력 송전 기반시설과 통합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 해상 풍력 또는 해상 태양광 또는 해상 리그 또는 기타 해상 기술과 함께 위치할 수 있음으로써, 본 발명은 상기 기술 및 기타 기술의 경제성을 개선하여 해저 전력 기반시설 및/또는 본 발명의 구성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 해상 버지니아, 노스캐롤라이나, 델라웨어 및 메릴랜드(해상 풍력 발전 단지가 제안된 모든 위치)는 얕은 물과 인근의 가파른 돌출부 및/또는 대륙붕을 소유하고 있다.
Figure pct00106
제1 저장용기 및/또는 발전시설이 '해상'에 위치하기 때문에, 본 실시예에서 유일한 '해안 횡단 기반시설'은 해저 전력 케이블 및 관련 송전 상호 연결 및 기반시설일 수 있다. 본 실시예의 최소 '해안 횡단' 및 '육상' 기반시설은 필요한 허가 및/또는 승인 및/또는 일정 및/또는 규제 기관을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 육상의 탱크 또는 발전기의 부족은 본 실시예가 더 적은 육상 육지를 점유하게 할 수 있고 및/또는 본 실시예가 시각적으로 덜 눈에 띄게 할 수 있고 및/또는 본 실시예를 시각적으로 더 매력적으로 만들 수 있다
Figure pct00107
본 실시예에서, 제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기는 해양 파도 및/또는 해양 날씨에 최소로 노출될 수 있을 만큼 충분히 깊은 수심에 위치할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기는 제1 및 제2 저장용기 사이에 상당한 고도 차이를 가능하게 하기에 충분히 얕은 수심에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상당한 고도 차이는 500미터, 또는 1,000미터, 또는 1,500미터 또는 2,000미터 이상의 고도 또는 깊이 차이를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기는 전문 다이버 및/또는 전문 다이빙 선박 접근 또는 모니터링 및/또는 유지보수를 위한 편리한 접근을 가능하게 하기에 충분히 얕은 수심에 위치할 수 있는 것이 유리할 수 있다.
Figure pct00108
본 실시예는 에너지 저장을 위한 실질적으로 무한한 토지 면적 및/또는 지리적 면적을 소유한다. 적절한 지형을 가진 해저 해저의 양은 본 실시예를 사용한 수시간, 수일 또는 심지어 수개월 전기 저장에 필요한 해저 육지 면적을 훨씬 초과한다.
도 75: 본 도면은 도 74와 동일한 실시예를 포함한다. 본 도면은 거의 완전히 충전된 상태에서 본 실시예를 도시한다.
도 76: 본 도면은 도 74와 동일한 실시예를 포함한다. 본 도면은 방출 또는 전기를 생성하는 본 실시예를 도시한다.
도 77: 본 도면은 도 74와 동일한 실시예를 포함한다. 본 도면은 거의 완전히 방출된 상태의 본 실시예를 도시한다.
도 78: 본 도면은 전기를 충전 또는 저장하는 본 실시예를 도시한다. 본 도면은 제1 저장용기("1") 및/또는 펌프("4") 및/또는 발전기("4")가 부유 베슬("16")에 위치하는 실시예를 도시한다. 상기 부유 베슬은 캐리어, 또는 종래의 캐리어보다 더 큰 언로딩 또는 로딩 유량을 가능하게 하도록 개장된 캐리어, 또는 특별히 설계된 캐리어, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 상기 캐리어는 예를 들어 LPG 캐리어와 같은 선박을 포함할 수 있다. 상기 부유 베슬은 하나 이상의 부표를 사용한 또는 이에 의해 촉진되는, 해저 전력 케이블 및/또는 해저 저밀도 액체 파이프라인에 상호 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 도면은 저밀도 액체 파이프라인 상호 연결 부표를 "L"로 도시하고 해저 케이블 전기적 상호 연결 부표를 "X"로 나타낼 수 있다. 해저 파이프라인, 부유 베슬, 부표, 해저 탱크 또는 해저 탱크의 하나 이상 또는 다수의 개 또는 그 조합이 사용될 수 있다.
부유 베슬은 연결 가능하거나 분리 가능하거나 둘 다일 수 있다. 부유 베슬은 서로 연결 가능하거나 분리 가능할 수 있다. 부유 베슬은 부유 부표에 연결 가능 또는 분리 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 부유 베슬은 더 많거나 더 적은 에너지 저장 또는 전력 용량 또는 양자 모두 필요할 때 추가 또는 제거(연결 또는 분리)될 수 있다. 부유 베슬은 예를 들어 필요한 자원을 최적화하기 위해 하나 이상의 설치 또는 프로젝트 사이에서 전달될 수 있다. 예를 들어, 일부 영역에서는, 특정 기간 또는 계절 동안 더 많은 전기 저장 또는 전력 용량이 필요할 수 있고 및/또는 다른 특정 기간 또는 계절 동안에는 더 적은 전기 저장 또는 전력 용량이 필요할 수 있다. 부유 베슬은 수요가 더 많은 기간 동안 일부 영역으로 이전되거나 추가될 수 있다. 부유 베슬은 수요가 더 적은 기간 동안 연결이 분리되고 및/또는 다른 곳으로 이전될 수 있다. 부유 베슬은 필요에 따라 수요가 더 적은 영역에서 수요가 더 많은 영역으로 이전될 수 있다. 예를 들어, 부유 베슬을 임대하기 위해 선물 시장이나 현물 시장 또는 양자 모두 생성될 수 있다. 부유 베슬은 에너지 저장에 대한 수요가 낮을 때 LPG 캐리어 또는 다른 형태의 캐리어로 사용될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 부유 베슬 및/또는 저밀도 액체 및/또는 저밀도 액체의 일부가 예를 들어 완전한 소유 대신 프로젝트 운영자 또는 소유자에 의해 임대되는 것이 바람직할 수 있다.
부유 베슬은 허리케인과 같은 악천후를 피하기 위해 연결이 분리될 수 있다. 부유 베슬은 유지보수를 위해 분리될 수 있다. 부유 베슬은 시간 경과에 따라 업데이트되거나 교체될 수 있다. 예를 들어, 개장 또는 새로운 부유 베슬이 구축될 수 있거나 둘 모두일때, 새로운 기술 발전이나 응용 요건 또는 성능 요건이 부유 베슬에 통합될 수 있다. 부유 베슬은 수요 변화에 기인하여 연결이 분리되거나 연결될 수 있다.
부유 베슬은 다수의 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 부유 베슬은 저밀도 액체 저장 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부유 베슬은 저밀도 액체 저장 유닛과 펌프 및/또는 발전기를 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 부유 베슬은 펌프 및/또는 발전기를 포함할 수 있다. 다수의 형태의 부유 베슬은 필요에 따라 조합 또는 통합될 수 있다. 부유 베슬은 다르게 변경 또는 교환 또는 통합되거나 업데이트된 구성 또는 그 조합을 소유할 수 있으며, 이는, 예를 들어, 하나 이상의 응용에서 변화하는 요건에 응답하여 간단하게 수행할 수 있다.
부유 베슬 연결 부표는 앵커 연결 또는 이와 유사한 장치가 포함할 수 있어서, 동적 위치설정 시스템이 없거나 이를 최소로 필요로 하는 상태로 일반적 위치에 부유 베슬을 유지할 수 있게 한다.
부유 베슬을 사용하면 실질적으로 무제한의 에너지 저장 용량을 확보하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 부유 베슬은 에너지 저장 용량이나 전력 용량 또는 양자 모두를 증가시키기 위해 상호 연결될 수 있다. 본 실시예는 LPG 및 다른 탄화수소를 위한 대규모 부유식 캐리어를 건조 및 출하하는 현재의 전 세계적 역량 및/또는 예를 들어 탄화수소 운송 또는 해상 부유식 저장 또는 양자 모두를 위해 현재 사용되는 부유식 캐리어의 이용 가능성으로부터 이익을 얻을 수 있다.
제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기에 대한 부유 베슬의 사용은 예를 들어 캐리어 베슬에 대한 기존 허가로 인해 필요한 허가 및/또는 승인을 최소화할 수 있다.
부유 베슬은 부유 베슬에 위치할 수 있는 터릿 및 스위블 스택을 통해 부표에 연결될 수 있다. 터릿 및 스위블 스택은 저밀도 액체 파이프라인 및/또는 해저 전기 케이블을 상호 연결하면서 선박이 바람을 향하도록 회전하거나 또는 달리 이동할 수 있게 한다.
도 79: 본 도면은 도 78의 실시예를 포함한다. 본 도면은 거의 완전히 충전된 상태에서 본 실시예를 도시한다.
도 80: 본 도면은 도 78의 실시예를 포함한다. 본 도면은 방출 또는 전기를 생성하는 본 실시예를 도시한다.
도 81: 본 도면은 도 78의 실시예를 포함한다. 본 도면은 거의 완전히 방출된 상태의 본 실시예를 도시한다.
도 82: 본 도면은 제1 저장용기("1") 및/또는 펌프("4") 및/또는 발전기("4")가 부유 베슬("16")에 위치하는 실시예를 도시한다. 본 도면은 부유 베슬이 조합된 부표("LX")에 의해 해저 저밀도 액체 파이프라인("3") 및 해저 전기 케이블("15")에 연결할 수 있는 실시예를 보여줄 수 있다. 상기 조합된 부표는 부유 베슬에 연결 및/또는 분리하는 것이 가능할 수 있다. 상기 조합된 부표는 부유 베슬과 조합된 부표 사이의 연결 및/또는 분리 프로세스를 단순화할 수 있다. 본 도면에서 조합된 부표는 부유 캐리어에서 분리된 상태로 도시될 수 있다.
도 83: 본 도면은 도 82와 동일한 실시예를 포함할 수 있다. 본 도면에서는 조합된 부표가 부유 캐리어에 연결된 상태로 도시될 수 있다.
도 84: 표면 저밀도 액체 탱크('1'), 수중 강성 탱크('2'), 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 블래더 하위 탱크('10') 및 표층수 탱크( '6')를 갖는 전기 저장 시스템.
본 실시예는 거의 완전히 방출된 상태이다.
도 85: 본 실시예는 도 84의 실시예를 포함한다.
본 실시예는 전기를 저장('충전')한다. 저밀도 액체는 표면 저밀도 액체 탱크('1')에서 파이프('3')를 통해 수중 강성 탱크('2')로 펌핑('4')되어 수중 강성 탱크('2')로부터 물을 변위시킨다. 변위된 물은 파이프('7')를 통해 표층수 탱크('6')로 이동한다.
도 86: 본 실시예는 도 84의 실시예를 포함한다. 본 실시예는 거의 완전히 방출된 상태이다.
도 87: 본 실시예는 도 84의 실시예를 포함한다.
전기를 생성('방출')하는 전기 저장 시스템. 표층수 탱크('6')의 물은 파이프('7')를 통해 수중 강성 탱크('2')로 전달되고, 여기서, 수중 강성 탱크('2') 내의 저밀도 액체를 변위시키는 것이 허용된다. 변위된 저밀도 액체는 파이프('3')를 통해, 발전기('4')를 통해 표면 탱크('1')로 이동한다.
도면 키
도면이나 그림은 축척에 맞게 그려진 것이 아님을 유의한다.
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추가 설명
고증기압 저밀도 액체 및/또는 해저 제1 저장용기
제1 저장용기를 수중에 배치하면 중요한 이점이 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 저장용기를 수중에 배치함으로써, 고증기압을 소유한 저밀도 액체를 저밀도 액체 작동 유체로 사용할 수 있다. 시스템은 수중 제1 저장용기가 물의 정수압이 해수 온도에서 저밀도 액체의 증기압에 근접하는 수심에 위치하도록 설계될 수 있다. 수중 제1 저장용기 내부의 증기압이 제1 저장용기 주위 물의 압력과 유사한 수심에 탱크를 배치함으로써, 설치된 탱크는 더 적은 압력차 내성을 필요로할 수 있고 상대적으로 더 얇은 벽을 소유할 수 있거나 표면에 동일한 액체를 저장하는 탱크보다 더 저렴할 수 있다. 또한, 유리하게는, 해저 수온은 기후 및 위치에 따라 상대적으로 일정할 수 있으며, 이는 저밀도 액체 증기압 및/또는 탱크 압력 요건의 설계 및/또는 설계 수심의 보다 간단한 예측을 가능하게 한다. 또한, 유리하게는 해저 수온은 특정 온도 범위 미만에서 상대적으로 일관될 수 있으며, 이는 저밀도 액체 증기압 및/또는 탱크 압력 요건의 설계 및/또는 설계 수심의 보다 간단한 예측을 가능하게 한다.
예로서, 액체 에탄의 증기압은 280oK에서 2807kPa이고 300oK에서 4357kPa이며, 이는 각각 약 286미터 수심과 445미터 수심에서의 물의 정수압과 등가이다. 제1 저장용기 및/또는 펌프 및/또는 발전기는 예를 들어 수심 150미터 깊이보다 더 깊고 500미터 깊이보다 덜 깊은 수심에 배치될 수 있다. 에탄은 그 임계점인 305.322oK 미만에서 초임계 상이 아니라 액체 상으로 유지된다. 유리하게는 적도 지역에서도 수심 150미터 초과의 해수 온도는 일반적으로 일관되게 300oK보다 적으며, 이는 에탄이 초임계 상이 아니라 액체 상으로 유지되는 것을 보장할 수 있다. 그 액체 상에서 에탄의 밀도는 300oK에서 304kg/m3이고, 280oK에서 383kg/m3이다. 본 실시예는 도 74의 구성과 유사하게 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 실시예는 '1', '6' 및/또는 '4'가 여전히 '2'보다 고고도이지만 수중에 위치되는 것을 제외하고는 도 55와 유사하게 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제1 저장용기, 또는 제3 저장용기, 또는 펌프/발전기, 또는 그 조합이 도면에서 해양 아래에 배치될 수 있지만 본 실시예는 본 출원의 다른 도면과 유사하게 구성될 수 있고, 제1 저장용기 또는 제3 저장용기, 펌프/발전기 또는 그 조합이 해양 위 또는 해양에 인접한 육지에 도시될 수 있다. 유리하게는, 액체 에탄은 다른 저밀도 액체 옵션보다 더 풍부하고 및/또는 더 저렴할 수 있다. 유리하게는, 액체 에탄은 다른 저밀도 액체 옵션보다 더 저밀도 액체를 소유할 수 있다.
액체-액체 변위
본 실시예는 저밀도 액체와 고밀도 액체를 사용하는 에너지 저장 장치에 관한 것이다. 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시켜 전기를 저장하고 고밀도 액체가 저밀도 액체를 변위시키게 하여 전기를 생성한다. 본 실시예에서, 상기 변위는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 구성된 수중 저장 저장용기에서 발생한다. 예시적인 고밀도 액체는 물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예시적인 저밀도 액체는 프로판, 부탄, 에탄 또는 LPG를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 수중 저장 저장용기는 강성 저장 탱크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 전기를 생성하기 위해 펌프 및 발전기에 사용되는 유압 유체를 포함한다.
일부 실시예에서, 수중 저장 저장용기에서, 저밀도 액체는 고밀도 액체 위에 부유된다. 저밀도 액체는 펌프 또는 발전기에 사용되는 유압 유체 또는 작동 유체를 포함할 수 있다. 저밀도 액체가 수중 저장 저장용기 내부의 고밀도 액체 위에 부유되거나 그 위에 위치되게 함으로써 다수의 이점이 얻어진다. 상기 이점은 다음 을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다:
Figure pct00125
저밀도 액체가 고밀도 액체 위에 부유하게 함으로써 본 발명은 강성 수중 탱크를 사용할 수 있다. 저밀도 액체의 적어도 일부를 포함하거나 저장하기 위해 강성 수중 탱크 또는 강성 수중 구조가 사용될 수 있다. 강성 수중 탱크는 더 긴 수명, 더 낮은 누설 또는 파손 위험, 요소에 대한 신뢰성을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 많은 이점을 소유할 수 있다.
Figure pct00126
수중 저장 영역에서 치명적인 장애이나 누설 또는 파손이 발생한 경우 다음과 같은 유익한 결과 중 하나 이상 또는 그 조합이 발생할 수 있다:
ㅇ 에너지 저장 시스템이 계속 동작 상태로 유지될 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체는 전기 저장 시스템이 전기를 생성하게 함으로써 안전하게 제거 및/또는 회수 가능하거나, 저밀도 액체가 수중 저장용기로부터 표면 근방의 저장용기로 전달되게 함으로써 '방출'될 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체는 수중 저장 영역 내에 유지될 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체는 수중 저장 영역에서 누설 또는 탈출하지 않을 수 있다.
Figure pct00127
저밀도 액체는 더 오래 지속되거나 더 안전한 저장 특성을 소유할 수 있는 수중 저장 탱크의 강성 영역 내에 포함될 수 있다.
Figure pct00128
저밀도 액체와 물은 물리적으로 분리되어 있는 동안 서로를 직접적으로 변위시킬 수 있다.
Figure pct00129
본 실시예는 다음을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 수동적 위험 완화, 오류 정정 및 비상 대응을 위한 밀도 기반 방법을 사용할 수 있다:
ㅇ 예를 들어, 본 실시예는 저밀도 액체보다 더 크고 물보다 더 적은 밀도를 소유하는 부유 플러그를 이용할 수 있다. 상기 플러그는 제2 저장용기의 수위가 미리 정의된 레벨을 초과할 때 저밀도 액체 파이프로의 액체 유동을 멈출 수 있다. 상기 플러그는 저밀도 액체 파이프에 물이 진입하는 것을 방지할 수 있다. 상기 플러그는 미리 정의된 최소 부피의 저밀도 액체가 수중 저장 저장용기에 존재하는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
ㅇ 장벽 또는 분리기가 파손되는 경우, 내부 또는
ㅇ 충전 동안 저밀도 액체는 물을 수중 탱크의 하단부 포트를 통해 수중 탱크 외부로 그리고, 하향으로, 변위시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 물리적 분리에 의해 저밀도 액체가 고밀도 액체와 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
Figure pct00130
상기 물리적 분리는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두에 불용성인 반면에 저밀도 액체보다 더 크고 고밀도 액체보다 더 작은 밀도를 갖는 액체를 포함할 수 있다.
Figure pct00131
상기 물리적 분리는 고체를 포함할 수 있다.
Figure pct00132
상기 물리적 분리는 저밀도 액체보다 더 크고 고밀도 액체보다 더 작은 밀도를 소유하는 장벽을 포함할 수 있다.
Figure pct00133
상기 물리적 분리는 합성 직물 또는 라이너와 같은 불투과성 재료를 포함할 수 있다.
Figure pct00134
상기 물리적 분리는 수화물의 형성을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
Figure pct00135
상기 물리적 분리는 저밀도 액체 아래 및 수중 저장 저장용기 내의 물 위 또는 강성 수중 저장 탱크 내에 위치할 수 있다.
Figure pct00136
상기 물리적 분리는 수중 저장 저장용기 내에 위치할 수 있다.
Figure pct00137
상기 물리적 분리는 강성 구성을 포함하는 탱크 내에 존재할 수 있으며, 이는 수중 저장 저장용기를 포함할 수 있다.
격납 덮개 또는 장벽 또는 경계("CB" 또는 "CCB")
본 발명은 수중 저장 저장용기 위의 격납 덮개 또는 경계 또는 장벽(CB 또는 CBB)을 수반할 수 있다. CB는 저밀도 액체가 누설되거나 우발적으로 방출되는 경우 저밀도 액체를 포집할 수 있다. CB는 수중 저장 저장용기 위 또는 위쪽에 위치할 수 있다. CB는 라이너 또는 직물 또는 고체 또는 시트 또는 그 조합을 포함할 수 있다. CB는 예를 들어 LDL의 회수를 용이하게 하기 위해 저밀도 액체(포집된 경우)를 CB의 특정 영역으로 퍼널링하도록 구성될 수 있다. 우발적으로 LDL이 방출되거나 누설되는 경우, LDL 또는 LDL 수화물 또는 LDL 조성물이 수중 저장용기 위로 상승할 수 있고 CB에 포집되거나 그 내부로 부유할 수 있다. CB는 수중 저장용기 위에 부유할 수 있으며 해저에 고정될 수 있다. CB는 해수보다 밀도가 낮을 수 있고, 이는 부유를 용이하게 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 CB 자체는 CB에 부착된 플로트(들)로 인해 현수되거나 부유될 수 있다. 일부 실시예에서, CB는 수중 저장용기 및/또는 수중 밸브 또는 연결부의 표면적 이상의 표면적을 덮거나 그 위에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, CB는 예를 들어 연결부 또는 포트 위의 표면적만을 덮는 것과 같이, 수중 저장용기의 특정 섹션만을 덮거나 그 위에 있을 수 있다. 2개 이상의 CB가 있을 수 있다. 예를 들어, 특정 연결 지점 또는 포트 위에 CB가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 중복 CB가 있을 수 있다. 예를 들어, CB는 특정 포트를 덮을 수 있는 반면 다른 CB는 포트 및/또는 수중 저장용기의 전체 섹션을 덮을 수 있다.
CB는 물 및/또는 LDL과 양립 가능한 물질을 포함할 수 있다. CB는 물과 LDL을 모두 밀어내는 물질을 포함할 수 있다. CB는 LDL을 흡수하는 소수성 물질을 포함할 수 있다.
CB는 LDL 누설이 있는지 또는 LDL이 CB에 의해 포집되었는지를 결정하기 위한 센서, 시스템 또는 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 CB에 작용하는 부력을 측정하는 것을 수반할 수 있다. LDL이 방출되어 CB에 부유되면 CB에 작용하는 부력이 증가하며 이는 하나 이상의 센서로 측정할 수 있다. 예를 들어, 센서 또는 표시자는 LDL을 흡수하는 소수성 물질을 수반할 수 있다. LDL이 상기 소수성 물질과 접촉하는 경우, LDL이 흡수될 수 있으며, 이는 센서를 트리거링하고 및/또는 누설 발생 또는 우발적인 LDL 방출의 표시자를 제공할 수 있다. 예를 들어, 센서는 LDL과 같은 해수 이외의 새로운 액체의 존재에 대한 표시를 제공할 수 있는 분광법을 수반할 수 있다. 예를 들어, 센서는 물보다 밀도가 적고 LDL보다 밀도가 높은 플로트를 수반할 수 있다. LDL이 충분한 양으로 누설되어 CB에 수집되면, 형성될 수 있는 LDL 층 내에서 플로트가 침하하기 시작할 수 있다. 센서의 다른 메커니즘은 전도성, 분광법, 분광측정, 가시적 컬러, 흡광도, 점도, pH, 용해, 극성, 유전 상수 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
시스템 운영자에게 LDL 방출 발생을 알리기 위해 시스템을 사용할 수 있다. 자율적으로 또는 반자율적으로 또는 인간 시스템 운영자의 존재 하에 또는 그 조합으로, 문제를 교정하거나 시스템을 종료하거나 미리 정의된 절차를 거치거나 새로운 절차를 거치거나 또는 그 조합을 수행하기 위해 수동 및/또는 능동 시스템이 사용될 수 있다.
물 저장용기가 상호 연결된 강성 탱크
예시적인 실시예 또는 구성은 LDL을 저장하기 위해 내부에 블래더 탱크가 있는 강성 탱크를 포함할 수 있다. LDL 블래더 탱크가 점유하지 않는 나머지 저장 부피는 물이 점유할 수 있다. 물은 주위 또는 인접한 해양에 상호 연결되거나 이를 포함할 수 있다. 물은 물 저장용기에 상호 연결된 물을 포함할 수 있다. 상기 물 저장용기는 표층수 저장용기 또는 수중 저장용기를 포함할 수 있다. 수중 물 저장용기는 파이프를 통해 강성 탱크에 상호 연결된 물을 포함하는 탱크를 포함할 수 있다. 물 저장용기는 해양의 정수압과 유사한 압력 또는 평형 압력을 소유할 수 있다.
아래는 예시적인 실시예의 일부 특성 및 속성이다:
Figure pct00138
강성 탱크의 LDL 포트 및/또는 강성 탱크 내의 LDL 블래더는 강성 탱크의 상단부 부분에 및/또는 물 포트에서 떨어져 위치할 수 있다.
Figure pct00139
물 포트는 강성 탱크의 하단부 또는 하단부 부분에 위치할 수 있고 및/또는 LDL 및/또는 LDL 포트에서 떨어져 있을 수 있다.
Figure pct00140
물 저장용기는 원하는 경우 담수 또는 탈이온수를 포함할 수 있다. 담수 또는 탈이온수는 수중 강성 탱크 내부의 부식을 방지하는 데 유리할 수 있다.
Figure pct00141
팽창 가능/블래더 격납 장치 중 하나 또는 모두가 파손되거나 파열되는 경우 LDL은 강성 탱크에 유지되게 된다. LDL 포트를 통해 LDL을 안전하게 제거할 수 있으며, 이는 본 발명에서 전기를 생성/방출하기 위해 전형적으로 사용되는 것과 같은 동일한 절차를 수반할 수 있다.
Figure pct00142
LDL 포트가 강성 탱크의 상단부 근방에 있고 및/또는 LDL이 탱크 상단부 근방에 저장되기 때문에 LDL이 강성 탱크의 상단부으로 상승될 수 있으며, 이는 LDL이 주위 수역으로 누설 및/또는 탈출하는 것을 방지하거나, LDL이 시스템 내에 포함되어 있는 것을 보장하거나, 시스템에서 LDL을 회수할 수 있는 것을 보장할 수 있다.
Figure pct00143
LDL이 수중 강성 탱크 내부의 물과 혼합되면 LDL 수화물이 형성될 수 있으며 이는 LDL보다 훨씬 더 밀도가 높을 수 있다. 수중 탱크에 LDL이 만충되면, 수중 저장용기는 강성 탱크 물 포트가 LDL 수화물로 막혀 물 포트에서 LDL이 탈출하는 것을 방지하는 것을 보장하도록 설계될 수 있다. 상기 설계는 LDL 수화물이 형성되는 경우 고체를 의도적으로 막거나 수집할 수 있는 포트의 필터 또는 스크린을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
Figure pct00144
LDL 수화물이 형성되면 LDL 수화물은 탱크 하단부으로 침하되거나 물과 LDL 사이의 계면에서 부유할 수 있다.
Figure pct00145
누설, 파열 또는 수화물 형성 검출의 경우에 하나 이상의 밸브가 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 물 파이프이나 포트는 폐쇄되는 밸브를 소유할 수 있다. 유사하게, LDL 포트 또는 파이프는 폐쇄되는 밸브를 소유할 수 있다.
Figure pct00146
본 실시예는 다수의 중복성을 소유한다. 본 실시예는 LDL이 강성 구조 또는 강성 탱크 내에 포함된 채로 유지될 수 있게 할 수 있고, 이는 이벤트 하나 이상의 블래더 또는 장벽이 파괴, 파열 또는 파손된 경우에도 LDL이 주위 해양으로 탈출하지 않는 것을 보장할 수 있고 및/또는 LDL이 회복 가능하거나 회수할 수 있고 및/또는 프로세스가 동작 가능함을 보장할 수 있다. 추가적으로, 본 실시예는 강성 탱크의 내부가 해수보다 부식성 종이 적은 물과 접촉하게 되는 것을 가능하게 할 수 있다.
부유 블래더 탱크(Floating Bladder Tank):
본 발명은 저밀도 액체로 물의 변위를 수반하는 중력 에너지 저장 시스템에 관한 것일 수 있으며, 여기서, 수중 저장 탱크는 해저 위에 부유한다. 부유식 수중 저장 탱크는 주위 해수보다 저밀도이거나 낮은 평균 밀도를 소유하는 부유식 수중 저장으로 인해 부양될 수 있다.
예시적인 실시예의 예:
저밀도 액체 저장용기 - 물, 저밀도 액체와 물 사이에 물리적 장벽 또는 분리를 구비함
예시적인 실시예:
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
고고도에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
저고도에 위치되도록 구성되고, 물과 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성되는 제2 저장 저장용기;
물을 저장하도록 구성된 제3 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 및 제1, 제2 및 제3 저장용기는 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 제3 저장용기로 변위시킴으로써 전기가 저장되고;
전기는 제3 저장용기의 물이 제2 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제1 저장 저장용기로 변위시키게 함으로써 생성되거나 방출된다.
예시적인 실시예:
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀시킴으로써 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성된다.
예시적인 실시예:
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장거, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀 시킴으로써 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 강성 탱크(rigid tank)이다.
예시적인 실시예의 예
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 있도록 구성되고 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 액체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 액체가 제1 저장 저장용기로 복귀 시킴으로써 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성되고, 저밀도 액체는 액체 물의 밀도 미만의 밀도를 갖는다.
예시적인 하위 실시예의 예
2. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 강성 탱크를 포함한다.
3. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 저밀도 액체가 제2 저장용기 내부의 물 위에 위치된다.
4. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 저밀도 액체가 제2 저장용기 내부의 물 위에 부유한다.
5. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 시스템은 펌프 내의 유압 유체를 더 포함하고, 유압 유체는 저밀도 액체와 동일하다.
6. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 펌프, 발전기, 제1 및 제2 저장용기는 파이프에 의해 동작 가능하게 연결된다.
7. 예시적인 실시예 6의 시스템에 있어서, 저밀도 액체는 상기 파이프를 사용하여 상기 제1 저장용기와 상기 제2 저장용기 사이에서 전달된다.
8. 예시적인 실시예 1의 시스템은 제2 저장용기 내의 저밀도 액체와 물을 분리하기 위한 제2 저장용기 내의 물리적 장벽을 더 포함한다.
9. 예시적인 실시예 8의 시스템에 있어서, 제2 저장용기는 상기 물리적 장벽에 대한 손상의 경우에 저밀도 액체의 누설을 방지하도록 구성된다.
10. 예시적인 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 동일한 정수압에서 3℃ 초과 및 50℃ 미만의 온도에서 액체 물보다 더 작고 저밀도 액체보다 더 큰 평균 밀도를 갖는 재료를 포함한다.
11. 예시적인 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽의 적어도 일부는 물 위에 위치되고 상기 물리적 장벽의 적어도 일부는 저밀도 액체 아래에 위치된다.
12. 예시적인 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 액체를 포함한다.
13. 예시적인 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 고체를 포함한다.
14. 예시적인 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 (1) 물에 저밀도 액체의 실질적인 용해, (2) 저밀도 액체에 물의 실질적인 용해, (3) 실질적인 저밀도 액체-물 수화물의 형성 또는 그 조합을 방지하도록 구성된다.
15. 예시적인 실시예 1의 시스템은 제2 저장용기의 적어도 일부 위에 위치된 장벽을 더 포함한다.
16. 예시적인 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 장벽은 제2 저장용기가 누출되는 경우에, 저밀도 액체, 저밀도 액체-물 조성물, 또는 그 조합을 포함하도록 구성된다.
17. 예시적인 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 장벽은 저밀도 액체를 검출하기 위한 기구를 포함한다.
18. 예시적인 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 장벽은 회수를 용이하게 하기 위해 저밀도 액체를 퍼널링(funnel)하도록 구성된다.
19. 예시적인 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 장벽은 제2 저장용기의 적어도 일부 위에 현수(suspend)된다.
20. 예시적인 실시예 19의 시스템에 있어서, 장벽은 계류장치(mooring), 앵커, 해저 또는 그 조합에 연결된 테더(tether)에 의해 현수된다.
21. 예시적인 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 장벽은 부양되거나, 부양 플로트에 연결되거나, 그 조합이다.
22. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 제2 저장용기는 부양되거나, 부양 플로트에 연결되거나, 그 조합이다.
23. 예시적인 실시예 22의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장용기는 해저 위에 부유되거나 현수된다.
24. 예시적인 실시예 23의 시스템에 있어서, 제2 저장용기는 계류장치, 앵커, 해저 또는 그 조합에 연결된 테더에 의해 현수된다.
25. 예시적인 실시예 1의 시스템에 있어서, 전기를 제2 저장용기로부터 제3 저장용기로 저장하는 동안 저밀도 액체에 의해 변위된 물을 전달하도록 동작 가능하게 연결된 제3 저장용기를 더 포함한다.
26. 예시적인 실시예 25의 시스템에 있어서, 물은 동일한 정수압에서 3℃ 초과 및 40℃ 미만의 온도에서 해수 밀도의 +/-5% 이내의 밀도를 갖는다.
27. 예시적인 실시예 25의 시스템에 있어서, 상기 제3 저장용기의 적어도 일부는 해수를 포함한다.
28. 예시적인 실시예 25의 시스템에 있어서, 상기 제3 저장용기의 적어도 일부는 처리된 해수를 포함한다.
29. 예시적인 실시예 26의 시스템에 있어서, 상기 제3 저장용기의 적어도 일부는 제2 저장용기의 깊이에서 해수의 정수압의 +/-10 atm 이내의 압력을 소유한다.
예시적인 하위 실시예:
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체가 제2 저장용기 내부의 물 위에 위치된다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체가 제2 저장용기 내부의 물 위에 부유된다.
4. 실시예 1의 시스템에 있어서, 펌프 및 발전기 내의 유압 유체 또는 작동 유체는 물보다 저밀도의 유체를 포함한다.
5. 실시예 4의 시스템에 있어서, 펌프, 발전기, 및 제1 및 제2 저장용기는 파이프에 의해 동작 가능하게 연결된다.
6. 실시예 5의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체는 상기 파이프를 사용하여 상기 제1 저장용기와 상기 제2 저장용기 사이에서 전달된다.
7. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체와 제2 저장용기의 물은 물리적 장벽에 의해 분리된다.
8. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 부유된다.
9. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 물보다 밀도가 낮고 물보다 저밀도의 유체보다 밀도가 높은 평균 밀도를 가진다.
10. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽의 적어도 일부는 물 위 및 물보다 저밀도의 유체 아래에 위치된다.
11. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 액체를 포함한다.
12. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 고체를 포함한다.
13. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 물보다 저밀도의 유체가 물에 용해되는 것, 물보다 저밀도의 유체에 물이 용해되는 것, 물보다 저밀도의 유체 - 물 수화물이 형성되는 것, 또는 그 조합을 방지한다.
14. 실시예 1의 시스템에 있어서, 격납 덮개 또는 장벽이 제2 저장용기의 하나 이상의 부분 위에 위치된다.
15. 실시예 14의 시스템에 있어서, 상기 격납 덮개 또는 장벽은 누설 또는 파손 또는 우발적인 방출의 경우에 물 또는 그 유도체보다 저밀도의 유체를 포집 또는 회수한다.
16. 실시예 14의 시스템에 있어서, 상기 격납 덮개 또는 장벽은 물보다 저밀도의 유체의 포집을 검출하기 위한 시스템을 포함한다.
17. 실시예 14의 시스템에 있어서, 상기 격납 덮개 또는 장벽은 포집 또는 회수를 용이하게 하기 위해 물 또는 그 유도체보다 저밀도의 유체를 퍼널링하도록 구성된다.
18. 실시예 14의 시스템에 있어서, 상기 격납 덮개 또는 장벽은 제2 저장용기, 제3 저장용기, 또는 양자 모두의 적어도 일부 위에 현수된다.
19. 실시예 18의 시스템에 있어서, 상기 현수는 계류장치 또는 앵커 또는 해저 또는 그 조합에 연결된 테더에 의해 수행된다.
20. 실시예 14의 시스템에 있어서, 상기 격납 덮개 또는 장벽은 부양되거나 부양 플로트 또는 그 조합에 연결된다.
21. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제2 저장용기는 부양되거나 부양 플로트 또는 그 조합에 연결된다.
22. 실시예 21의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장용기는 해저 위에 부유된다.
23. 실시예 22의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장용기는 해저 위에 현수된다.
24. 실시예 23의 시스템에 있어서, 상기 현수는 계류장치 또는 앵커 또는 해저 또는 그 조합에 연결된 테더에 의해 수행된다.
25. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제3 저장용기는 해수와 동일한 밀도를 갖는 액체를 포함한다.
26. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제3 저장용기는 해수 밀도의 +/-0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% 또는 10% 이내의 밀도를 가진 액체를 포함한다.
26. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제3 저장용기는 동일한 정수압에서 3℃ 초과 40℃ 미만의 온도에서 액체일 수 있는 해수 밀도의 +/-0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 또는 10% 이내의 밀도를 가진 액체를 포함한다.
27. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제3 저장용기는 적어도 일부 해수를 포함한다.
28. 실시예 26의 시스템에 있어서, 상기 액체는 해수보다 덜 부식성이거나, 또는 해수 또는 그 조합보다 생물 오염 또는 스케일링 형성에 덜 취약하다.
29. 실시예 26의 시스템에 있어서, 상기 액체는 처리된 해수를 포함한다.
30. 실시예 26의 시스템에 있어서, 상기 액체의 적어도 일부는 제2 저장용기 근방에서 해수의 정수압의 10atm을 갖는 압력에 있다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
고고도에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
저고도에 위치하도록 구성된 제2 저장 저장용기;
물을 저장하도록 구성된 제3 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 및 제1, 제2 및 제3 저장용기는 동작 가능하게 연결되어, 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 제3 저장용기로 변위시킴으로써 전기가 저장되고;
제3 저장용기의 물이 제2 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제1 저장 저장용기로 변위시키게 함으로써 전기가 생성되거나 방출되고;
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성된다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
고고도에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
저고도 위치되도록 구성되고 저밀도 액체 및 물을 저장하도록 구성된 제2 저장 저장용기;
물을 저장하도록 구성된 제3 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 및 제1, 제2 및 제3 저장용기는 동작 가능하게 연결되어, 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 제3 저장용기로 변위시킴으로써 전기가 저장되고;
전기는 제3 저장용기의 물이 제2 저장 저장용기의 저밀도 유체를 제1 저장 저장용기로 변위시키게 함으로써 생성되거나 방출된다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성된다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성되고;
저밀도 액체는 펌프 및 발전기에서 유압 유체를 포함하고;
저밀도 액체는 제2 저장 저장용기 내부의 물 위에 위치된다.
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 저밀도 액체가 제2 저장용기 내부의 물 위에 위치된다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 저밀도 액체가 제2 저장용기 내부의 물 위에 부유된다.
4. 실시예 1의 시스템에 있어서, 펌프 및 발전기 내의 유압 유체 또는 작동 유체는 저밀도 액체를 포함한다.
5. 실시예 4의 시스템에 있어서, 펌프, 발전기, 및 제1 및 제2 저장용기는 파이프에 의해 동작 가능하게 연결된다.
6. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 저밀도 액체는 상기 파이프를 사용하여 상기 제1 저장용기와 상기 제2 저장용기 사이에서 전달된다.
7. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제2 저장용기 내의 물 및 저밀도 액체는 물리적 장벽에 의해 분리된다.
8. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 부유된다.
9. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 물보다 밀도가 낮고 저밀도 액체보다 밀도가 높은 평균 밀도를 가진다.
10. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 물 위 및 저밀도 액체 아래에 위치한다.
11. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 액체를 포함한다.
12. 실시예 7의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 고체를 포함한다.
13. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 물리적 장벽은 물에 저밀도 액체가 용해되는 것, 저밀도 액체에 물이 용해되는 것, 저밀도 액체-물 수화물의 형성, 또는 그 조합을 방지한다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성되고;
물과 저밀도 액체는 물리적 장벽에 의해 분리된다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시키는 것에 의해서 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 물 및 저밀도 액체를 저장하도록 구성되고;
물과 저밀도 액체는 부유 물리적 장벽에 의해 분리된다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기의 물과 저밀도 액체는 물-저밀도 액체 액체-액체 계면에서 직접 접촉한다.
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성된 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내부의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성 또는 방출되고,
제2 저장 저장용기는 저밀도 액체-물 액체-액체 계면을 포함한다.
격납 덮개 또는 격납 장벽("CB" 또는 "CCB"):
부유/부양 탱크:
1. 전기를 저장 또는 생성하기 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치되도록 구성되고, 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성되는 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 액체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기에 인접한 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성되고,
그리고,
상기 물 및 물보다 저밀도의 유체는 모두 액체 형태이고;,
제2 저장 저장용기는 부유된다.
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 부유되는 것은 해저에 고정되어 있다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 부유되는 것은 해저 위에 현수된다.
표층수 탱크의 응축성 기체:
예를 들어, 상호 연결된 압력 평형을 갖는 강성 탱크
1. 에너지 저장 시스템에 있어서,
표면 탱크, 해저 탱크, 파이프, 펌프 및 발전기;
에너지는 저밀도 액체를 사용하여 상기 해저 탱크의 물을 변위시킴으로써 저장되고,
에너지는 물이 상기 해저 탱크 내의 저밀도 액체를 변위시키게 함으로써 생성된다.
1. 에너지 저장 시스템에 있어서,
표면 탱크, 해저 탱크, 파이프, 펌프 및 발전기;
저밀도 액체를 해저 탱크로 펌핑하여 상기 해저 탱크의 물을 변위시킴으로써 에너지가 저장된다.
2. 상기 해저 탱크 내부의 압력은 주위 물의 정수압과 평형을 이룬다.
3. 해저 탱크는 물-저밀도 액체 계면을 포함한다.
4. 해저 탱크 내부의 물은 저밀도 액체와 직접 접촉한다.
5. 해저 탱크 내부의 물은 부유 장벽에 의해 저밀도 액체와 분리된다.
1. LDL과 물을 저장하도록 구성된 저밀도 액체와 물을 갖는 강성 탱크; 및,
물을 저장하도록 구성된 블래더 탱크;
2. 블래더 탱크는 강성 탱크와 동일한 고도에 위치하며;
3. 블래더 탱크는 강성 탱크와 다른 고도에 위치한다.
주: 강성 탱크에 대한 블래더 탱크의 위치 및 블래더 탱크의 고도는 탱크 내부의 물이 주위 수역의 물과 동일한 밀도이기 때문에 사실상 수역 아래의 임의의 고도일 수 있다.
주
Figure pct00147
주: 블래더 탱크는 완전히 압궤된 탱크로서 침하되고 예를 들어 파이프를 통해 강성 탱크에 연결될 수 있다. 강성 탱크는 강성 탱크를 범람시킴으로써 침하된다. 강성 탱크의 물이 LDL에 의해 변위됨에 따라, 변위된 물이 블래더 탱크를 채운다. 블래더 탱크는 부유되거나 해저에 배치될 수 있다.
Figure pct00148
주: 에너지 저장 시스템은 부분적으로 충전된 상태일 때 충전될 수 있다.
Figure pct00149
주: 에너지 저장 시스템은 완전히 방출된 상태에 있을 때 충전될 수 있다.
Figure pct00150
주: 에너지 저장 시스템은 부분 충전 또는 부분 방출 상태에 있을 때 방출될 수 있다.
Figure pct00151
주: 에너지 저장 시스템은 완전히 충전된 상태에 있을 때 방출될 수 있다.
Figure pct00152
주: 표층수 탱크로 또는 표층수 탱크로부터 전달되는 물('내부 물')의 압력이 파이프 주위의 물('외부 물')의 중력 정수압과 동일한 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 내부 물의 압력은 해저 탱크, 또는 내부 물과 접촉하는 하나 이상의 컴포넌트 또는 부분, 또는 그 조합의 압력 허용 오차에 의해 외부 물보다 더 작거나 더 클 수 있다. 내부 물과 외부 물의 압력이 유사한 것을 보장하는 예시적인 방법은 표층수 탱크와 해저 탱크 사이에 밸브 또는 압력 조절기를 배치하는 것이다. 예를 들어, 상기 밸브 또는 압력 조절기는 표층수 탱크(들)와 해저 탱크(들)를 연결하는 파이프라인에 부착되거나 내부에 부착될 수 있다.
Figure pct00153
주: 제2 저장용기 내부의 압력이 제2 저장용기를 주위의 또는 이에 인접한 정수압과 동일한 것이 바람직할 수 있다. 제2 저장용기 내부의 압력은 제2 저장용기 주위의, 그에 인접한 정수압의 압력과 10 PSI, 15 PSI, 20 PSI, 1 atm, 2 atm, 3 atm, 4 atm, 5 atm, 6 atm, 7 atm, 8 atm, 9 atm, 10 atm, 11 atm, 12 atm, 15 atm, 20 atm, 30 atm, 40 atm, 50 atm, 60 atm, 70 atm, 80 atm, 90 atm, 또는 100 atm 미만만큼 상이할 수 있다.
Figure pct00154
주: 수중 저장 저장용기 내부에는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체가 강성 수중 탱크 내의 블래더 탱크에 봉입될 수 있다. 예를 들어, 물은 강성 수중 탱크 내부의 블래더 탱크 내에 봉입될 수 있는 반면, 저밀도 액체는 상기 블래더 탱크 위에 부유될 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체는 강성 수중 탱크 내부의 블래더 탱크 내에 봉입될 수 있으며, 반면에 물은 상기 블래더 탱크 아래로 침하할 수 있거나 그 아래에 존재할 수 있다. 강성 수중 탱크 내부의 물은 연결된 유체를 포함하거나 유체일 수 있거나 인접한 또는 주위 해수와 정수압 평형 상태에 있을 수 있다.
Figure pct00155
주: 일부 실시예에서, 분리기 또는 물리적 장벽은 저밀도 액체의 고체 수화물 층을 포함할 수 있다. 상기 고체 수화물은 저밀도 액체보다 더 크고 물보다 더 작은 밀도를 소유할 수 있다. 상기 고체 수화물 층은 수화물의 추가 혼합 또는 형성을 억제할 수 있다.
Figure pct00156
주: 본 발명의 펌프/발전기는 수력 회수 터빈(HPRT)을 포함할 수 있다. HPRT는 현재 탄화수소 운송, 처리 및 정제 산업을 포함하지만 이에 제한되지 않는 펌프/발전기로 사용될 수 있다. HPRT는 작동 유체의 점도가 낮을수록 더 에너지 효율적인 것으로 알려져 있다. 본 발명은 물보다 실질적으로 더 낮은 점도를 소유할 수 있는 액체 프로판, 액체 부탄 또는 LPG와 같은 초저점도 액체를 사용할 수 있으며, 이는 HPRT가 물과 연관된 왕복 효율보다 더 큰 왕복 효율을 소유할 수 있게 한다.
Figure pct00157
주: 표면에 물을 저장하도록 구성된 표층수 탱크 또는 제2 저장용기보다 고고도에 물을 저장하도록 구성된 제3 저장용기는 강성 탱크 또는 블래더 탱크 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물을 저장하도록 구성되고 및/또는 해수면 근방, 위에 또는 위에 위치하는 제3 저장용기는 블래더 탱크를 포함할 수 있고, 이는 상기 제3 저장용기 외부 또는 그에 인접한 압력과 평형 상태일 수 있는 압력일 수 있다.
Figure pct00158
주: 유체 특성은 원심 펌프에서와 같은 방식으로 HPRT 효율에 영향을 미치며 점도가 높은 유체는 효율을 감소시킨다. 프로판 및 일부 다른 예시 LDL이 물보다 점도가 낮다는 사실은 일부 LDL이 물보다 HPRT에서 더 큰 에너지 효율/왕복 효율을 가질 수 있음을 의미한다.
Figure pct00159
주: HPRT는 용량 활용도(유량) 및 압력 헤드의 특정 범위에서 가장 효율적으로 동작할 수 있다. HPRT는 일반적으로 그 최대 용량 활용도 및 압력 헤드에 가까울수록 가장 효율적이다. 예를 들어, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 HPRT를 사용할 때 펌프/발전기에서 거의 최대 효율을 보장하는 다수의 방법이 있다:
ㅇ 다수의 더 작은 HPRT를 사용할 수 있고, 실행 중인 HPRT는 최대 효율 및/또는 최대 용량에서 또는 그 근방에서 실행된다(최고 효율은 최고 용량에서 또는 그 근방에서 이다). 저장 전력에 대한 수요가 변경되면 온라인 또는 저장 전력에 대한 '켜짐' HPRT의 수 및/또는 용량이 조절될 수 있다. 전력 생성에 대한 수요가 변경되는 경우, 전력 생성을 위해 온라인 또는 '온'된 HPRT의 수 및/또는 용량이 조절될 수 있다.
ㅇ 저장할 필요가 있는 에너지가 HPRT의 용량보다 더 적은 경우 몇 가지 옵션이 있을 수 있다:
■ 추가 저용량 HPRT(예를 들어, 2개, 3개, 4개 또는 5개 이상의 HPRT는 각각 더 큰 각각의 HPRT의 총 용량의 일부)를 갖는 시스템을 설계한다. 각각의 상기 저용량 HPRT는 동작할 때 거의 최대 효율 및/또는 최대 용량으로 동작할 수 있다.
■ 소수 저용량 HPRT 또는 최저 용량 HPRT 용량의 일부인 충전 변형에 대해, 플라이 휠 또는 커패시터 또는 리튬 이온 배터리 또는 기타 표준 에너지 저장 장치를 사용하여 이러한 비교적 작은 저장 요구를 채울 수 있다. 상기 '기타 표준 에너지 저장 장치'는 바람직할 때 펌프(예컨대, HPRT)를 구동하여 액체 변위 에너지 저장 기술을 충전하기 위해 방출될 수 있거나 그리드 또는 응용 또는 그 조합에 직접 전기를 공급할 수 있다.
Figure pct00160
주: 부유식 해저 탱크는 강성 또는 압궤 가능/팽창 가능 또는 그 조합일 수 있다. 부유식 해저 탱크는 테더나 앵커, 부착 라인 또는 기타 메커니즘에 의해 해저 위에 현수될 수 있다.
Figure pct00161
주: 해저 산사태 또는 기타 치명적인 이벤트가 발생하는 경우에, 부유식 해저 탱크는 비상 분리 시스템의 일부로 그 테더(들) 및/또는 파이프라인(들)에서 분리되도록 설계될 수 있다. 상기 비상 분리 시스템은 해저 탱크가 표면으로 부유하는 것을 가능하게 할 수 있고, 이는 해저 탱크가 수중 산사태 또는 다른 치명적인 이벤트로부터의 잔해로 인해 달리 발생할 수 있는 파열 또는 다른 치명적인 장애를 피할 수 있게 할 수 있다.
Figure pct00162
주: 부유 해저 탱크는 예를 들어 해저가 고르지 않거나 가파르거나 그렇지 않으면 해저 표면에 탱크를 배치하기 어려울 때 탱크를 구현하기 더 용이하게 할 수 있다.
Figure pct00163
주: 부유 해저 블래더 탱크의 설치는 예를 들어 다음을 수반할 수 있다:
ㅇ 1) 완전히 압궤된 블래더 탱크를 해저로 침하시키는 단계
ㅇ 2) 블래더 탱크 테더 및/또는 앵커를 해저 및/또는 계류장치 또는 중량체에 부착하는 단계. 블래더 탱크에 LDL 파이프라인을 부착하는 단계.
ㅇ 3) LDL 파이프라인을 사용하여 블래더 탱크에 LDL을 추가하여 블래더 탱크를 부양시키는 단계. 블래더 탱크는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 것들로 인해 해저 위에 부유되거나 및/또는 해저 위에 현수될 수 있다: 테더 또는 앵커.
Figure pct00164
주: LDL 파이프라인은 LDL을 포함하거나 그로 만충된 동안 해저에 배치되거나 침하될 수 있다. LDL 파이프라인은 예를 들어 LDL 파이프라인이 해수면으로 부유하는 것을 방지하기 위해 가중되거나 앵커 또는 중량체 또는 그 조합에 부착될 수 있다.
Figure pct00165
주: LDL 파이프라인은 해저 하단부에 배치되거나 침하될 수 있다. 침하 프로세스 동안 LDL 파이프라인이 해수로 범람될 수 있다. 일단 해저에 있거나 적절한 위치에 배치되면, LDL 파이프라인의 물은 LDL을 파이프라인으로 펌핑하고 및/또는 변위된 해수가 파이프라인으로부터 유출되도록 허용함으로써 LDL에 의해 변위될 수 있다. 변위된 해수는 예를 들어 파이프라인으로부터 유출되어 주위 해양이나 별개의 격납 탱크로 진입할 수 있다. 사용되는 경우 상기 별개의 격납 탱크는 일시적이거나 영구적일 수 있다. 파이프라인에 LDL이 충분히 만충되면, 예를 들어, LDL이 주위 해양으로 탈출하는 것을 방지하고 및/또는 LDL 파이프라인으로 해수가 침입하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 밸브를 폐쇄할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 파이프라인은 예를 들어 파이프라인이 LDL로 충분히 만충되어 있을 때 수중 탱크 또는 부유 수중 탱크에 부착될 수 있다. LDL 파이프라인은 예를 들어 LDL 파이프라인이 해수면으로 부유하는 것을 방지하기 위해 가중되거나 앵커 또는 중량체 또는 그 조합에 부착될 수 있다.
Figure pct00166
주: 부유식 수중 탱크에서 LDL의 최소 부피 또는 양은 부유식 수중 탱크가 부양 상태를 보장하는 데 필요한 LDL의 최소량을 포함할 수 있다.
Figure pct00167
주: 본 발명의 컴포넌트의 하나 이상 또는 그 조합은 지하에 위치하거나 부분적으로 지하에 위치할 수 있다. 예를 들어, 육지 또는 수중의 강성 탱크를 포함할 수 있는 제1 저장 저장용기는 지하에 위치할 수 있다. 예를 들어, 파이프 또는 밸브 또는 펌프 또는 발전기의 하나 이상 또는 일부 또는 그 조합은 지하 또는 부분적으로 지하에 위치할 수 있다. 예를 들어, 수중 강성 탱크를 포함할 수 있는 제2 저장용기는 지하에 위치할 수 있다.
Figure pct00168
주: 하나 이상의 탱크 또는 다른 컴포넌트를 지하에 배치하면 대중의 시야에서 탱크를 숨길 수 있으며, 이는 안전성을 증가시키고 및/또는 탱크의 잠재적인 눈에 거슬리는 현상을 감소시킬 수 있다. 하나 이상의 탱크 또는 다른 컴포넌트를 지하에 배치하면 상기 탱크의 지속성이 증가될 수 있다. 하나 이상의 탱크 또는 다른 컴포넌트를 지하에 배치하면 악천후, 자연 재해 또는 인위적 위험에 대한 시스템의 신뢰성이 증가될 수 있다.
Figure pct00169
주: '8'은 부양성 또는 중립 부양성일 수 있거나, 주위 수역보다 더 큰 밀도이거나, 또는 그 조합일 수 있다. 예를 들어, 해저 탱크의 밀도는 탱크에 저장된 액체의 부피 또는 양에 따라 달라질 수 있다.
Figure pct00170
주: 저밀도 액체로 사용될 수 있는 LPG, 프로판, 부탄 또는 기타 액화 기체는 표면 저장 탱크에서 반냉장 또는 부분 냉장 또는 냉장될 수 있다. 반냉장 저장을 사용함으로써, 표면 저장 탱크 또는 부유식 저장 탱크 또는 제1 저장용기는 더 큰 운반 용량을 가질 수 있거나 더 낮은 자본 비용일 수 있거나 또는 그 조합일 수 있다.
Figure pct00171
주: 저밀도 액체는 주변 온도 및/또는 제2 저장 저장용기 주위의 물의 온도와 일치하거나 그 근방의 온도에서 저장될 수 있고 및/또는 가압 상태로 저장될 수 있다.
Figure pct00172
주: 부탄은 프로판보다 비등점이 높고, 증기압이 낮고, 잠재적으로 더 크고 저렴한 압력 베슬을 건축할 수 있기 때문에 부탄 또는 부탄-프로판 혼합물 또는 그 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure pct00173
주: 냉장 또는 반냉장 또는 부분 냉장 또는 냉각 베슬은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이하의 온도를 포함할 수 있다: 50℃, 40℃, 30℃, 20℃, 10℃, 5℃, 또는, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, -40℃, 또는 -50℃.
Figure pct00174
주: 물 및 LDL을 저장하도록 구성된 해저 강성 탱크 및 물을 저장하도록 구성된 별개의 또는 상호 연결된 블래더 탱크를 수반하는 구성은 예를 들어 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이유로 유리할 수 있다:
ㅇ 표면에 물 파이프라인이나 표면에 탱크가 필요하지 않다.
ㅇ 수중 블래더 탱크는 LDL 대신 주로 물을 저장한다.
■ 블래더 탱크는 LDL에 비교하여 물과 함께 더 긴 지속성 또는 수명을 소유할 수 있다.
■ 물을 위해 구성된 블래더 탱크는 LDL용으로 구성된 블래더 탱크보다 저렴하거나 저렴한 재료를 포함할 수 있다.
■ 블래더 탱크의 파열 또는 치명적인 장애의 경우 블래더 탱크를 강성 탱크에 연결하는 파이프의 밸브가 폐쇄될 수 있으며, 이는 비상 정지 절차를 포함할 수 있다. 상기 밸브가 폐쇄되지 않으면 강성 탱크의 LDL은 자연적으로 강성 탱크에 유지될 것이다. 예를 들어 강성 탱크를 블래더 탱크에 연결하는 파이프의 위치 또는 구성으로 인해 LDL이 강성 탱크에 유지될 수 있다. 유리하게는, 블래더 탱크의 치명적인 장애 또는 파열의 경우, 강성 탱크 내부의 압력이 일정하게 유지될 가능성이 높고 강성 탱크 내부의 물의 조성이 일정하게 유지될 수 있다.
ㅇ 블래더 탱크는 강성 수중 탱크가 탱크 외부의 압력 또는 주위 정수압의 압력과 탱크 내부의 동일한 압력을 경험할 수 있게 한다.
Figure pct00175
주: 일부 실시예는 수중 탱크에서 LDL로부터 물을 분리하는 부유식 분리기를 수반할 수 있다.
Figure pct00176
주: 왕복 전기 효율은 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 이상일 수 있다.
Figure pct00177
주: 본 발명은 다수의 파이프라인, 표면 탱크, 해저 탱크, HPRT 유닛 또는 펌프 발전기 유닛, 밸브, 다른 컴포넌트 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00178
주: 강성 탱크 또는 내부 하위 저장용기 또는 하위 탱크의 적어도 일부 또는 상단부를 둘러쌀 수 있는 강성 격납 구조로, 블래더와 같은 가요성 구조 또는 팽창 가능하거나 압궤 가능 구조를 포함할 수 있다. 상기 강성 구조는 강철 탱크 또는 복합 탱크 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 내부 하위 탱크가 파손되거나 누설되는 경우 누설된 저밀도 액체가 이 강성 탱크 또는 강성 격납 구조 내부에 유지되어 저밀도 액체가 주변 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 내부 하위 탱크는 물을 저장할 수 있는 반면 저밀도 액체는 강성 탱크에 저장할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 저밀도 액체 및 물은 강성 탱크 또는 강성 격납 구조 내부의 내부 하위 탱크에 저장된다. '강성 격납 구조'는 또한 또는 대안적으로 가요성 구조일 수 있다.
Figure pct00179
주: 도면의 점선은 표시선을 나타낼 수 있다. 점선 또는 점선 상자는 단지 표식을 나타낼 수 있다. 점선 또는 점선 상자 그 자체는 프로세스 요소가 아닐 수 있다.
Figure pct00180
주: 도면의 점선 상자와 도면의 점선은 표식일 뿐이며 그 자체는 도면의 구성요소가 아니다.
Figure pct00181
주: 도면은 축척 대로가 아닐 수 있다. 예를 들어, 제2 저장용기의 수심은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 깊거나 그와 같을 수 있다: 200미터, 300미터, 400미터, 500미터, 600미터, 700미터, 800미터, 900미터, 1,000미터, 1,100미터, 1,200미터, 1,300미터, 1,400미터, 1,500미터, 1,600미터, 1,700미터, 1,800미터, 1,900미터, 2,000미터, 2,100미터, 2,200미터, 2,300미터, 2,400미터, 2,500미터, 2,600미터, 2,700미터, 2,800미터, 미터, 또는 2,900 또는 3,000미터.
Figure pct00182
주:
ㅇ 물 저장용기는 주위 또는 인접한 해수와 동일한 밀도의 액체 및 주위 또는 인접한 해수와 압력 평형을 이루는 액체를 포함할 수 있다.
ㅇ 물 저장용기의 물과 주위 해수 사이의 혼합을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 혼합을 방지하기 위해 물 저장용기와 주위 해수 사이에 가요성 장벽을 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 물 저장용기 경계층으로 분류될 수 있다.
ㅇ 물 저장용기가 파손되거나 치명적인 장애가 발생하거나 파손 또는 치명적인 장애의 위험이 있는 경우, 물 저장용기와 강성 탱크를 상호 연결하는 파이프의 밸브가 원하는 경우 폐쇄될 수 있다. 상기 밸브는 저밀도 액체 또는 강성 탱크 또는 종단간 시스템의 다른 내용물이 누설되거나 주위 해양을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 상기 밸브가 폐쇄에 실패하면, 저밀도 액체가 자연적으로 탱크에 유지되고 및/또는 강성 탱크로부터 최소로 탈출 또는 누설되도록 강성 탱크 및 파이프가 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저밀도 액체는 제2 저장용기에서 물 위에 부유 상태로 존재할 수 있고 물 저장용기를 강성 탱크와 상호 연결하는 상기 파이프는 저밀도 액체-물 액체-액체 계면 아래에 위치할 수 있다.
Figure pct00183
주: 저장용기는 다수의 상호 연결된 저장용기 또는 탱크 또는 저장 베슬 또는 다수의 상호 연결된 프로세스 요소 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수중 저장 저장용기는 다수의 상호 연결된 수중 탱크를 포함할 수 있다.
Figure pct00184
주: 제3 저장용기는 해수와 동일한 정수압을 가능하게 하는 동시에 해수보다 부식성이 적거나 생물 오염에 덜 취약한 특성을 소유할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 용존 산소를 제거하고 및/또는 부식을 방지하기 위해 산소 스캐빈저로 처리된 해수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 살생물제 또는 비부식성 또는 비산화 멸균제로 처리된 해수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 저장용기는 해수와 동일하거나 유사한 밀도를 갖는 수용액을 포함할 수 있고, 해수에 비교하여 부식성이 덜하거나 다른 유리한 특성을 소유할 수 있는 해수와는 다른 염 및/또는 다른 시약의 혼합물 또는 조성을 포함하는 것을 제외한다. 예를 들어, 제3 저장용기는 저밀도 액체-물 수화물의 형성을 억제하는 시약을 포함하는 것을 제외하고는 해수와 동일하거나 유사한 밀도를 갖는 수용액을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제3 저장용기는 심층 해수를 포함할 수 있으며, 이는 낮은 용존 산소 농도를 포함할 수 있고 표면 해수에 비교하여 부식성이 적을 수 있다.
Figure pct00185
주: 분리기 또는 가요성 탱크 또는 강성 탱크 내부의 블래더는 제거 가능 또는 교체 가능할 수 있다. 이를 통해 분리기 또는 가요성 탱크 또는 강성 탱크 내부의 블래더가 유지보수를 거치거나 그 수명 종료시에 또는 그 근방에서 교체될 수 있다.
Figure pct00186
주: 저밀도 액체는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 프로판, 부탄, 에탄, 펜탄, 헥산, LPG, 기체-액체, 오일, 또는 본 출원에 설명된 다른 저밀도 액체, 또는 본 기술 분야에 설명된 다른 액체.
Figure pct00187
주: 해수 온도는 일반적으로 -2℃에서 40℃ 사이이다. 심층 해수는 일반적으로 약 4℃이다.
Figure pct00188
주: 저밀도 액체의 밀도는 적어도 3℃ 초과 및/또는 40℃ 미만의 온도 범위에서 물보다 더 작다.
Figure pct00189
주: 제3 저장용기가 수중에 위치하는 경우, 상부 공간의 응축 가능한 기체는 제3 저장용기 내부의 압력이 동일한 수중 깊이에서 해양의 정수압에 근접하도록 보장할 수 있고, 이는 예를 들어, 상기 제3 저장용기가 강성 탱크인 경우 유리할 수 있다. 응축 가능한 상부 공간 기체의 증기압은 예상 동작 온도에서 동일한 수중 깊이에서 해양의 정수압과 일치하거나 근접한 것을 보장하도록 조절되거나 엔지니어링될 수 있다. 예상 동작 온도는 예를 들어 수역, 깊이, 연중 시간, 표면 온도, 지역 기후, 시스템의 하나 이상의 컴포넌트 주위의 또는 그와 접촉하는 수온, 기타 조건 또는 그 조합에 따라 -2℃ 내지 50℃의 범위일 수 있다.
Figure pct00190
주: 수중 탱크와 파이프 사이의 파이프 연결은 안전하게 분리 또는 재연결 또는 양자 모두 가능하도록 설계될 수 있다. 수중 탱크, 수중 파이프, 기타 수중 컴포넌트 또는 그 조합의 유지보수 또는 교체 또는 확장 또는 모니터링을 위해 수중 탱크를 파이프에서 분리할 수 있다. 일부 경우에, 수중 탱크나 파이프 또는 양자 모두가 분리되는 동안 저밀도 액체를 포함할 수 있다. 수중 탱크는 유지보수 또는 교체를 위해 파이프에서 분리될 수 있다. 일부 경우에, 수중 탱크나 파이프 또는 양자 모두가 분리되는 동안 저밀도 액체를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 수중 탱크를 분리하기 전에 상기 수중 탱크에서 저밀도 액체를 제거할 수 있다. 안전한 분리는 저밀도 액체의 누설을 최소로 수반하거나 전혀 발생하지 않을 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 수중 탱크의 교체 또는 유지보수가 가능하도록 설계될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 수중 탱크를 표면으로 전달 및/또는 상기 수중 탱크를 그 원래 위치로 복귀시키는 것을 가능하게 하도록 설계될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 바람직할 경우 수중 탱크의 하나 이상의 컴포넌트 또는 서브 컴포넌트 또는 다른 수중 컴포넌트가 제거, 교체 또는 유지될 수 있게 할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 기존 수중 기반시설 및/또는 표면 기반시설과 통합하면서 수중 하나 이상의 탱크의 추가를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 강성 탱크 내부의 분리기 또는 가요성 탱크 또는 블래더는 제거 가능하거나 교체 가능할 수 있다.
Figure pct00191
제거 가능성 또는 교체 가능성은 동작을 유지하면서 또는 동작 중단을 최소화하면서 컴포넌트를 제거하거나 교체하는 능력을 수반할 수 있다.
추가 유의사항:
예시적인 비용 동인(Cost Driver)
Figure pct00192
규모가 커질수록 에너지 저장 용량 kWh당 비용과 전력 용량 kW당 비용이 낮아진다.
Figure pct00193
해수심이 더 깊을수록 에너지 밀도는 더 커지고 저장 용량의 kWh 및 kW당 필요한 탱크 부피와 파이프 직경은 각각 더 작아진다. 프로젝트가 배관 기술과 해저 서비스로 건설될 수 있는 것을 보장하기 위해 프로젝트는 초기에 해수심 3,000미터 이하의 깊이를 사용할 수 있다. 배관 기술과 해저 서비스가 발전함에 따라 3,000미터 해수심을 초과한 깊이가 사용될 수 있다.
Figure pct00194
에너지 저장 시간이 더 길수록(즉, 전력 용량에 비하여 에너지 저장 용량이 더 많을수록) kWh당 비용이 낮아진다.
ㅇ 파이프 직경은 에너지 밀도와 필요한 '전력 용량'에 의해 결정된다.
ㅇ 탱크 부피는 에너지 밀도와 필요한 '에너지 저장 용량'에 의해 결정된다.
Figure pct00195
전기 그리드 및 전기 그리드 송전 장비까지의 거리 및/또는 전기 그리드 기반시설 업그레이드
Figure pct00196
장비 및 재료의 인도 및 설치를 위한 육상 및 해상 EPC 자산 및 물류와의 근접성
예시적인 수익 동인(수익 및 ROI 최대화)
Figure pct00197
지역 전기 시장의 전기의 kWh당 가격 및 예상 전력 구매 계약 가격/조건
Figure pct00198
전기 그리드에서 재생 에너지의 간헐성으로 인한 그리드 서비스 수요
Figure pct00199
위치에서 태양광 또는 풍력의 잠재력
Figure pct00200
전기 시장의 구조와 전기 그리드 및/또는 지역 전력 유틸리티와의 관계
Figure pct00201
경제 모델: 태양광 + 저장 프로젝트(PPA) 대 그리드 서비스
추가 유의사항:
표면에 있는 강성 물 탱크의 상부 공간에서의 프로판 기체 또는 LPG 기체 또는 냉매 또는 근사 실온 비등점 액체 또는 실온에서 응축 가능한 액체 또는 그 조합.
물 탱크 내 응축성 기체의 예시적인 목적
1) 물이 유출될 때 진공을 형성하지 않고 탱크가 강성적으로 유지될 수 있게 한다.
2) 물이 공기 중으로 임의의 프로판을 방출하지 않게 한다. 약간의 프로판 용해도를 가능하게 하는 물 아래의 고압으로 인해 희석된 농도의 프로판이 물에 존재할 수 있다. 본 실시예는 폐쇄되고/공기에 대해 개방되지 않기 때문에, 프로판이 공기 중으로 방출될 수 없다.
주: 상부 공간은 대략 실온에서 비등하는 탄화수소 냉매가 점유할 수 있다. 예를 들어, 부탄과 펜탄의 조합. 물이 탱크를 채우면 냉매가 압축되어 액체로 응축된다(필요한 압축량이 훨씬 감소됨). 응축된 냉매는 물 위에 부유층을 형성한다. 물이 유출되면 수면상에서 냉매가 비등한다.
주: 물이 탱크를 채울 때, 프로판을 압축하지 않고 물이 공간을 점유할 수 있게 프로판 또는 부탄 기체가 탱크 상부 공간에서 제거될 수 있다. 프로판 기체는 압축을 통해 별개의 탱크로 제거될 수 있다.
주: 물이 탱크에 진입할 때 물 탱크 내부 또는 물 탱크 상부 공간의 기체가 압축된다. 원한다면, 상기 기체는 적어도 부분적으로 응축될 수 있다.
시동시 소강상태(lull)를 보상하는 플라이휠
근사 실온 비등점 액체는 불연성인 것이 바람직할 수 있다. 상기 근사 실온 비등점 액체는 냉매 또는 냉매 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 근사 실온 비등점 액체는 플루오르화 탄화수소를 포함할 수 있다.
개요: 본 발명은 저밀도 액체(LDL)로 물을 변위시켜 전기를 저장할 수 있다. 전기는 LDL과 물 사이의 중력 정수압차로부터 중력 위치 에너지의 형태로 저장될 수 있다.
요약 단계별 설명:
1. 전기 저장 : 표면의 밸브가 개방된다(5). 강성 LDL 표면 탱크(1)의 LDL은 파이프(3)를 통해 수중 강성 탱크(2)로 펌핑(4)된다. LDL이 수중 강성 탱크를 채우면 탱크 내부의 물이 변위된다. 변위된 물은 물 파이프(7)를 통해 표층수 탱크(6)로 이동한다. 충전이 완료되면, 표면(5)의 밸브가 폐쇄된다.
2. 전기 생성: 표면 밸브(5)가 개방된다. 표층수 탱크(6) 내부의 물은 물 파이프(7)를 통해 이동하며 수중 강성 탱크(2) 내부의 LDL을 자연적으로 변위시킨다. 변위된 LDL은 LDL 파이프(3)를 통해 표면의 발전기(4)로 이동하여 전기를 생성하고 LDL을 강성 LDL 표면 탱크로 유동하게 한다. 충전이 완료되면, 표면 밸브(5)가 폐쇄된다.
예시 정의
Figure pct00202
보조 열 저장: 보조 열 저장은 저밀도 액체, 고밀도 액체 또는 그 조합으로부터 열 에너지를 저장하거나 회수하거나 양자 모두를 위한 프로세스 또는 시스템을 포함할 수 있다. 회수된 열 에너지는 예를 들어 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체의 '저온' 온도에 보유된 열 에너지를 포함할 수 있다. 상이한 온도에서 동작하는 다양한 시스템 컴포넌트가 있는 시스템에서 효율적인 동작을 가능하게 하려면 보조 열 저장이 필요할 수 있다. 표면 해수 또는 지면 또는 공기 또는 그 조합 온도보다 더 낮은 온도에서 동작할 수 있는 냉각 또는 냉장 고고도 저밀도 액체 저장용기가 있는 시스템에서 효율적인 동작을 가능하게 하려면 보조 열 저장이 필요할 수 있다.
Figure pct00203
기생 에너지: 시스템 성능이나 효율 또는 양자 모두를 감소시키는 에너지 소비.
Figure pct00204
비기생 에너지: 시스템 성능이나 효율 또는 양자 모두에 미치는 영향이 미미하거나 전혀 영향이 없거나 긍정적인 영향이 있거나 또는 그 조합인 에너지 소비.
Figure pct00205
저장용기 또는 탱크: 저장용기 또는 탱크는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두와 같은 재료를 저장하기 위한 장비 또는 장치를 포함할 수 있다. 저장용기 또는 탱크는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 일부 경우에 저장용기는 영역, 존, 깊이, 범위 또는 그 조합에서 유체 또는 유체들의 일반적인 저장을 설명하기 위해 광범위하게 사용될 수 있음을 유의하는 것이 중요하다. 일부 경우에 탱크는 영역, 존, 깊이, 범위 또는 그 조합에서 유체 또는 유체들의 일반적인 저장을 설명하기 위해 광범위하게 사용될 수 있음을 유의하는 것이 중요하다. 일부 경우에 탱크는 영역, 존, 깊이, 범위 또는 그 조합에서 유체 또는 유체들을 저장하기 위한 개별 저장 유닛을 설명하기 위해 좁게 사용될 수 있음을 유의하는 것이 중요하다. 일부 경우에 저장용기는 영역, 존, 깊이, 범위 또는 그 조합에서 유체 또는 유체들을 저장하기 위한 개별 저장 유닛을 설명하기 위해 좁게 사용될 수 있음을 유의하는 것이 중요하다.
Figure pct00206
고고도 저장용기: 동일한 저장 시스템에서 저고도 저장용기의 고도보다 높은 고도에 위치한 액체 저장용기.
Figure pct00207
저고도 저장용기: 동일한 저장 시스템에서 고고도 저장용기의 고도보다 더 낮은 고도에 위치한 액체 저장용기.
Figure pct00208
저밀도 액체 또는 더 낮은 밀도의 액체 또는 LDL: 고밀도 액체보다 저밀도인 작동 유체. 압력을 교환하는 다른 작동 유체보다 저밀도인 작동 유체.
Figure pct00209
고밀도 액체 또는 더 높은 밀도의 액체 또는 HDL 또는 더 큰 밀도의 액체: 저밀도 액체보다 고밀도의 작동 유체. 저밀도 액체보다 g/mL 밀도가 더 큰 작동 유체. 압력을 교환하는 다른 작동 유체보다 고밀도의 작동 유체.
Figure pct00210
냉각 또는 '냉장': 액체나 시스템 또는 양자 모두에서 열을 제거한다. 예를 들어, 열 전달, 열 교환, 냉장 사이클, 복사 냉각 또는 기타 열 제거 또는 그 조합을 사용하여 열을 제거한다.
Figure pct00211
부분 냉장: 적어도 일부 주변 온도보다 더 낮은 온도로 냉각되는 저장용기 또는 작동 유체 또는 둘 다. 작동 유체가 액체 상으로 저장되기 위해서는 대기압보다 더 높은 압력이 필요할 수 있지만 적어도 일부 주변 온도보다 더 낮은 온도로 냉각되는 저장용기 또는 작동 유체 또는 둘 다.
Figure pct00212
작동 유체: 위치 에너지나 열 또는 양자 모두를 저장하기 위해 시스템에 사용되는 액체나 기체 또는 둘 다.
Figure pct00213
열 저장 매체 또는 열 저장 매체들 또는 열 저장 액체: 열을 저장, 전달 또는 그 조합을 수행하는 물질.
Figure pct00214
'저온' 열 저장 매체 또는 '저온' 열 저장 매체들: '온난' 열 저장 매체 또는 '온난' 열 저장 매체보다 더 저온인 온도의 물질. '저온' 열 저장 매체 또는 '저온' 열 저장 매체들은 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체의 온도에 또는 그 근방에, 또는, 냉각 또는 냉장 또는 반냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기 내의 저밀도 액체의 온도에 또는 그 근방에 있을 수 있다. 예를 들어, '저온' 열 저장 매체 또는 '저온' 열 저장 매체들은 열 교환기 손실 및 기타 잠재적 손실을 더하거나 뺀 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체의 온도에 있을 수 있다.
Figure pct00215
'온난' 열 저장 매체 또는 '온난' 열 저장 매체들: '저온' 열 저장 매체 또는 '저온' 열 저장 매체들보다 온도가 더 온난한 재료. '온난' 열 저장 매체 또는 '온난' 열 저장 매체들은 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체의 온도를 초과한 온도 또는 냉각 또는 냉장 또는 반냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기 내의 저밀도 액체의 온도를 초과한 온도에 있을 수 있다.
Figure pct00216
'저온': '온난' 온도의 동일한 매체 미만의 온도인 매체의 온도. 일부 실시예에서, '저온'은 주변 공기 온도 또는 주위 수온 또는 주위 지면 온도 또는 그 조합보다 더 낮은 온도일 수 있다. 일부 실시예에서, '저온'은 냉각 또는 냉장 또는 반냉장 저밀도 액체 저장용기의 온도 또는 온도 범위에 근방이거나 그 미만인 온도일 수 있다.
Figure pct00217
'온난': '온난' 온도의 동일한 매체를 초과한 온도인 매체의 온도. 일부 실시예에서, '온난'은 주변 공기 온도 또는 주위 수온 또는 주위 지면 온도 또는 그 조합보다 더 높은 온도일 수 있다. 일부 실시예에서, '온난'은 냉각 또는 냉장 또는 반냉장 저밀도 액체 저장용기의 온도 또는 온도 범위에 근방이거나 그를 초과한 온도일 수 있다.
Figure pct00218
'저온' 저밀도 액체: '온난' 저밀도 액체 미만의 온도의 저밀도 액체. 일부 실시예에서, '저온' 저밀도 액체는, 저밀도 액체가 냉각 또는 냉장 또는 반냉장 고고도 저밀도 액체 저장용기의 압력 한계 또는 압력 등급에 근방이거나 그 이하인 증기압을 소유하는 저밀도 액체의 온도일 수 있다.
Figure pct00219
'온난' 저밀도 액체: '저온' 저밀도 액체보다 더 높은 온도의 저밀도 액체. 일부 실시예에서, '온난' 저밀도 액체는, 저밀도 액체가 냉각 또는 냉장 또는 반냉장 고고도 저밀도 액체 저장용기의 압력 한계 또는 압력 등급에 근방이거나 그 이상인 증기압을 소유하는 저밀도 액체의 온도일 수 있다.
Figure pct00220
열 관리: 열을 제거, 추가 또는 달리 전달하는 프로세스. 하나 이상의 유체 또는 컴포넌트 조합의 온도를 모니터링 및/또는 조절할 수 있고 자동적으로 또는 감독 하에 또는 둘 모두를 통해 열 또는 그 조합을 조절하거나 추가 또는 제거할 수 있는 프로세스.
Figure pct00221
저비등점 저밀도 액체 또는 고증기압 저밀도 액체: 잠재적인 주변 온도 조건에서 약 1 atm 이상의 증기압을 가진 액체. 일부 실시예에서, 저비등점 액체는 섭씨 60도, 섭씨 50도, 섭씨 40도, 또는 그 조합 미만의 온도에서 증기압이 약 1atm 이상인 액체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 저비등점 액체는 섭씨 100도, 섭씨 90도, 섭씨 80도, 섭씨 70도, 섭씨 60도, 섭씨 50도, 섭씨 40도, 섭씨 30도 또는 그 조합 미만의 온도에서 약 1 atm 이상의 증기압을 갖는 액체를 포함할 수 있다.
Figure pct00222
개선된 밀도의 고밀도 액체: 일부 실시예에서, 물 또는 해수 또는 수역의 물 또는 그 조합보다 더 큰 밀도를 갖는 액체. 일부 실시예에서, 용매 및 상기 용매보다 더 큰 밀도를 갖는 시약을 포함하는 용액.
Figure pct00223
불용성 또는 제한된 용해도: 다른 시약 또는 액체에서 99%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 1% 또는 그 조합 미만인 용해도를 소유하는 시약 또는 액체 또는 그 조합.
Figure pct00224
기생 부하: 상기 시스템의 동작에 필요하거나 도움이 되거나 바람직할 수 있지만, 시스템의 성능 또는 효율을 감소시키는 프로세스로부터의 에너지 또는 재료 또는 그 조합의 수요.
Figure pct00225
해양: 해양, 수역, 호수, 또는 고밀도 액체를 포함하는 액체 본체 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00226
더 높은 밀도의 액체 또는 고밀도 액체: 저밀도 액체를 초과한 밀도를 갖는 액체. 동일한 에너지 저장 시스템 또는 프로세스 내에서 저밀도 액체보다 큰 밀도를 갖는 액체. 에너지 저장 시스템 또는 프로세스에서 변위되는 고밀도 액체 미만의 밀도를 갖는 액체.
Figure pct00227
더 낮은 밀도의 액체 또는 고밀도 액체: 고밀도 액체 미만의 밀도를 갖는 액체. 동일한 에너지 저장 시스템 또는 프로세스 내에서 고밀도 액체 미만의 밀도를 갖는 액체. 에너지 저장 시스템 또는 프로세스에서 변위되는 고밀도 액체 미만의 밀도를 갖는 액체.
예시적인 도면 설명
도 88: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 저온 보조 열 저장 저장용기, 온난 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 펌프 및/또는 발전기, 저고도 저장용기, 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 저장하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 충전 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 89: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 저온 보조 열 저장 저장용기, 온난 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 발전기 및/또는 펌프, 저고도 저장용기, 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 생성하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 방출 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 90: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 고고도 고밀도 액체 저장용기, 저온 보조 열 저장 저장용기, 온난 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 발전기 및/또는 펌프, 저고도 저장용기, 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 저장하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 충전 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 91: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 고고도 고밀도 액체 저장용기, 저온 보조 열 저장 저장용기, 온난 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 펌프 및/또는 발전기, 저고도 저장용기, 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 생성하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 방출 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 92: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 온도 층 또는 온도 구배를 소유할 수 있는 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 펌프 및/또는 발전기, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 저장하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 충전 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 93: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 온도 층 또는 온도 구배를 소유할 수 있는 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 발전기 및/또는 펌프, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 생성하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 방출 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 94: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 고고도 고밀도 액체 저장용기, 온도 층 또는 온도 구배를 소유할 수 있는 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 펌프 및/또는 발전기, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 저장하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 충전 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 95: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 고고도 고밀도 액체 저장용기, 온도 층 또는 온도 구배를 소유할 수 있는 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 발전기 및/또는 펌프, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 생성하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 방출 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 96: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 열 교환기, 펌프 및/또는 발전기, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 저장하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 충전 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 97: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 열 교환기, 발전기 및/또는 펌프, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 생성하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 방출 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 98: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 고고도 고밀도 액체 저장용기, 온도 층 또는 온도 구배를 소유할 수 있는 보조 열 저장 저장용기, 열 교환기, 발전기 및/또는 펌프, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 생성하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 방출 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 99: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 실시예는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다: 고고도 저밀도 액체 저장용기, 상기 고고도 저밀도 액체 저장용기를 냉각하기 위한 냉각 시스템, 열 교환기, 펌프 및/또는 발전기, 저고도 저장용기 및 상호 연결 파이프. 본 도면은 전기와 같은 에너지를 저장하는 본 실시예를 도시할 수 있으며, 이는 충전 상태 도중인 것으로도 언급될 수 있다.
도 100: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저장용기 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 여기서, 고고도 저장용기는 육지에 위치할 수 있고 저고도 저장용기는 수중에 위치할 수 있다.
도 101: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 여기서, 고고도 저장용기는 육지에 위치할 수 있고 저고도 저장용기는 수중에 위치할 수 있다.
도 102: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 여기서, 고고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있고 저고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있다.
도 103: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 여기서, 고고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있고 저고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있다.
도 104: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 고고도 저장용기는 반잠수형 또는 완전 잠수형 또는 그 조합의 베슬로서 물 속에 위치할 수 있고, 저고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있다.
도 105: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 고고도 저장용기는 반잠수형 또는 완전 잠수형 또는 그 조합의 베슬로서 물 속에 위치할 수 있고, 저고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있다.
도 106: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 고고도 저장용기는 부유 베슬로서 물 속에 위치할 수 있고 저고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있다.
도 107: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 고고도 저밀도 액체 저장용기 및 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 도시할 수 있으며, 고고도 저장용기는 부유 베슬로서 물 속에 위치할 수 있고 저고도 저장용기는 해저 근방 또는 그 위에서 수중에 위치할 수 있다.
도 108: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 109: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 110: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 111: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 위 및/또는 해저 상에 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 112: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 해저 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합인 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 113: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 해저 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합인 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 114: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 해저 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합인 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 115: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 수중 및/또는 해저 아래 지하 또는 매립 또는 그 조합인 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 116: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 지하에 저고도 저장용기가 있는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 117: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 지하에 저고도 저장용기가 있는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 118: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 지하에 저고도 저장용기가 있는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 119: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 본 도면은 지하에 저고도 저장용기가 있는 실시예를 나타낼 수 있다.
예시적인 도면 키
도 88 및 도 89:
Figure pct00228
도 90 및 도 91:
Figure pct00229
도 92 및 도 93:
Figure pct00230
도 94 및 도 95:
Figure pct00231
도 96 및 도 97:
Figure pct00232
도 98 및 도 99:
Figure pct00233
예시적인 도면의 단계별 설명
도 88:
충전:
1) '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기에서 열 교환기로 전달될 수 있다. 상기 열 교환기는 '온난' 열 저장 매체와 '저온' 저밀도 액체를 열 교환하여 '온난' 저밀도 액체 및 '저온' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '저온' 열 저장 매체는 '저온' 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '온난' 저밀도 액체를 '2)'로 전달된다.
2) '온난' 저밀도 액체는 하나 이상의 펌프를 사용하여 저고도 저장용기로 펌핑되고, 여기서, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킨다. 상기 펌프는 전기와 같은 에너지에 의해 구동될 수 있고, 상기 에너지는 고밀도 액체의 저밀도 액체를 사용한 상기 변위 동안 저장될 수 있다.
도 89:
방출:
1) 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체는 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용될 수 있다. 변위된 저밀도 액체는 파이프를 통해 발전기로 전달되어 전기를 생성할 수 있다. 상기 발전기를 포함할 수 있는 고고도 부분에 도달하면, 저밀도 액체는 '온난'해질 수 있고, 이는 저밀도 액체가 냉각되거나 냉장된 고고도 저장용기에서 저밀도 액체보다 더 높은 온도에 있음을 의미할 수 있다.
2) '온난' 저밀도 액체가 열 교환기에 진입할 수 있다. 상기 열 교환기는 '저온' 열 저장 매체와 '온난' 저밀도 액체를 열 교환하여 '저온' 저밀도 액체 및 '온난' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '온난' 열 저장 매체는 '온난' 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다.
도 90:
충전:
1) '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기에서 열 교환기로 전달될 수 있다. 상기 열 교환기는 '온난' 열 저장 매체와 '저온' 저밀도 액체를 열 교환하여 '온난' 저밀도 액체 및 '저온' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '저온' 열 저장 매체는 '저온' 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '온난' 저밀도 액체를 '2)'로 전달된다.
2) '온난' 저밀도 액체는 하나 이상의 펌프를 사용하여 저고도 저장용기로 펌핑되고, 여기서, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킨다. 상기 펌프는 전기와 같은 에너지에 의해 구동될 수 있고, 상기 에너지는 고밀도 액체의 저밀도 액체를 사용한 상기 변위 동안 저장될 수 있다. 변위된 고밀도 액체는 파이프를 통해 고고도 고밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다.
도 91:
방출:
1) 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체는 고고도 저장용기에 있는 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용될 수 있다. 고고도 저장용기로부터의 고밀도 액체는 파이프에서 저고도 저장용기로 전달되어 상기 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체를 변위시킨다. 상기 변위된 저밀도 액체는 파이프에서 발전기로 전달되어 전기를 생성할 수 있다. 상기 발전기를 포함할 수 있는 고고도 부분에 도달하면, 저밀도 액체는 '온난'해질 수 있고, 이는 저밀도 액체가 냉각되거나 냉장된 고고도 저장용기에서 저밀도 액체보다 더 높은 온도에 있음을 의미할 수 있다.
2) '온난' 저밀도 액체가 열 교환기에 진입할 수 있다. 상기 열 교환기는 '저온' 열 저장 매체와 '온난' 저밀도 액체를 열 교환하여 '저온' 저밀도 액체 및 '온난' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '온난' 열 저장 매체는 '온난' 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다.
도 92:
충전:
1) '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기에서 열 교환기로 전달될 수 있다. 상기 열 교환기는 '온난' 열 저장 매체와 '저온' 저밀도 액체를 열 교환하여 '온난' 저밀도 액체 및 '저온' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '저온' 열 저장 매체는 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '온난' 저밀도 액체는 '2)'로 전달될 수 있다.
2) '온난' 저밀도 액체는 하나 이상의 펌프를 사용하여 저고도 저장용기로 펌핑될 수 있다. 여기서, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킨다. 상기 펌프는 전기와 같은 에너지에 의해 구동될 수 있고, 상기 에너지는 고밀도 액체의 저밀도 액체를 사용한 상기 변위 동안 저장될 수 있다.
도 93:
방출:
1) 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체는 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용될 수 있다. 변위된 저밀도 액체는 파이프를 통해 발전기로 전달되어 전기를 생성할 수 있다. 상기 발전기를 포함할 수 있는 고고도 부분에 도달하면, 저밀도 액체는 '온난'해질 수 있고, 이는 저밀도 액체가 냉각되거나 냉장된 고고도 저장용기에서 저밀도 액체보다 더 높은 온도에 있음을 의미할 수 있다.
2) '온난' 저밀도 액체가 열 교환기에 진입할 수 있다. 상기 열 교환기는 '저온' 열 저장 매체와 '온난' 저밀도 액체를 열 교환하여 '저온' 저밀도 액체 및 '온난' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '온난' 열 저장 매체는 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다.
도 94:
충전:
1) '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기에서 열 교환기로 전달될 수 있다. 상기 열 교환기는 '온난' 열 저장 매체와 '저온' 저밀도 액체를 열 교환하여 '온난' 저밀도 액체 및 '저온' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '저온' 열 저장 매체는 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '온난' 저밀도 액체를 '2)'로 전달된다.
2) '온난' 저밀도 액체는 하나 이상의 펌프를 사용하여 저고도 저장용기로 펌핑되고, 여기서, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킨다. 상기 펌프는 전기와 같은 에너지에 의해 구동될 수 있고, 상기 에너지는 고밀도 액체의 저밀도 액체를 사용한 상기 변위 동안 저장될 수 있다. 변위된 고밀도 액체는 파이프를 통해 고고도 고밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다.
도 95:
방출:
1) 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체는 고고도 저장용기에 있는 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용될 수 있다. 고고도 저장용기로부터의 고밀도 액체는 파이프에서 저고도 저장용기로 전달되어 상기 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체를 변위시킨다. 상기 변위된 저밀도 액체는 파이프에서 발전기로 전달되어 전기를 생성할 수 있다. 상기 발전기를 포함할 수 있는 고고도 부분에 도달하면, 저밀도 액체는 '온난'해질 수 있고, 이는 저밀도 액체가 냉각되거나 냉장된 고고도 저장용기에서 저밀도 액체보다 더 높은 온도에 있음을 의미할 수 있다.
2) '온난' 저밀도 액체가 열 교환기에 진입할 수 있다. 상기 열 교환기는 '저온' 열 저장 매체와 '온난' 저밀도 액체를 열 교환하여 '저온' 저밀도 액체 및 '온난' 열 저장 매체를 형성하는 것을 수반할 수 있다. '온난' 열 저장 매체는 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다.
도 96:
충전:
'저온' 저밀도 액체는 하나 이상의 펌프를 사용하여 저고도 저장용기로 펌핑되고, 여기서, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킨다. 상기 펌프는 전기와 같은 에너지에 의해 구동될 수 있고, 상기 에너지는 고밀도 액체의 저밀도 액체를 사용한 상기 변위 동안 저장될 수 있다.
도 97:
방출:
저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체는 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용될 수 있다. 상기 변위된 저밀도 액체는 파이프에서 발전기로 전달되어 전기를 생성할 수 있다. 상기 발전기를 포함할 수 있는 고고도 부분에 도달하면, 저밀도 액체는 '온난'해질 수 있고, 이는 저밀도 액체가 냉각되거나 냉장된 고고도 저장용기에서 저밀도 액체보다 더 높은 온도에 있음을 의미할 수 있다. 상기 '온난' 저밀도 액체는 냉각되거나 냉장된 저밀도 액체 고고도 저장용기에 진입하기 전, 동안, 또는 후에 또는 그 조합으로 냉각을 거칠 수 있다.
도 98:
충전:
'저온' 저밀도 액체는 하나 이상의 펌프를 사용하여 저고도 저장용기로 펌핑되고, 여기서, 저밀도 액체가 고밀도 액체를 변위시킨다. 상기 변위된 고밀도 액체는 파이프에서 고고도 고밀도 액체 저장용기로 전달될 수 있다. 상기 펌프는 전기와 같은 에너지에 의해 구동될 수 있고, 상기 에너지는 고밀도 액체의 저밀도 액체를 사용한 상기 변위 동안 저장될 수 있다.
도 99:
방출:
저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체는 고고도 저장용기에 있는 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용될 수 있다. 고고도 저장용기로부터의 고밀도 액체는 파이프에서 저고도 저장용기로 전달되어 상기 저고도 저장용기에 있는 저밀도 액체를 변위시킨다. 상기 변위된 저밀도 액체는 파이프에서 발전기로 전달되어 전기를 생성할 수 있다. 상기 발전기를 포함할 수 있는 고고도 부분에 도달하면, 저밀도 액체는 '온난'해질 수 있고, 이는 저밀도 액체가 냉각되거나 냉장된 고고도 저장용기에서 저밀도 액체보다 더 높은 온도에 있음을 의미할 수 있다. 상기 '온난' 저밀도 액체는 냉각되거나 냉장된 저밀도 액체 고고도 저장용기에 진입하기 전, 동안, 또는 후에 또는 그 조합으로 냉각을 거칠 수 있다.
설명
일부 실시예에서, 저밀도 액체는 낮은 비등점을 소유할 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 저장용기 주위의 외부 압력 또는 주변 압력은 저밀도 액체가 주변 온도에서 저장되는 경우 저밀도 액체의 증기압보다 더 낮을 수 있다. 저장용기 내부의 저밀도 액체의 압력이 상기 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 압력을 초과하는 경우 저장용기는 '가압'될 수 있으며 안전을 보장하고 파열을 방지하기 위해 상기 압력에 저항해야 한다. ASME 가압 탱크와 같은 가압 저장용기는 본 기술 분야에서 부탄, 프로판, LPG 및 기타 휘발성 액체 저장을 저장하기 위해 이용되며 이용될 수 있다. 가압 및 압력 내성을 가능하게 하기 위해 가압 탱크는 비가압 탱크에 비교하여 더 두꺼운 벽, 더 강한 보강 또는 더 강한 재료 또는 그 조합이 필요할 수 있다. 결과적으로, 가압 탱크는 일반적으로 같은 양의 휘발성 액체를 저장하는 데 비가압 탱크보다 더 고가이다. 추가적으로, 가압 탱크 중에서 압력 등급 또는 압력 내성이 높을수록 일반적으로 탱크가 더 고가이다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 저밀도 액체 저장용기는 냉각되거나 능동적으로 냉각되거나 소정 형태의 열 관리가 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 저밀도 액체 저장용기는 냉각 또는 냉장될 수 있다. 냉각 또는 '냉장'은 상호 교환 가능하게 사용될 수 있으며 단순히 능동적인 열 제거를 설명할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기는 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기의 요구되는 압력 내성을 감소시키거나 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기가 비가압 상태가 되게 하거나 또는 그 조합을 위해 냉각 또는 냉장될 수 있다. 냉장 저장 탱크는 본 기술 분야에서 부탄, 프로판, LPG 및 기타 휘발성 액체를 저장하는 데 이용되고 사용될 수 있다.
능동 냉장 또는 냉각은 에너지 입력을 요구할 수 있으며 상기 에너지 입력은 기생적일 수 있다. 저밀도 액체를 냉장 또는 냉각하는 데 필요한 에너지는 총 왕복 에너지 효율을 감소시킬 수 있다. 저밀도 액체 저장 저장용기를 냉장 또는 냉각하는 데 필요한 에너지를 최소화하는 것은 에너지 저장 시스템의 왕복 에너지 효율을 최대화하는 데 유리할 수 있다.
일부 실시예에서, 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기는 냉장될 수 있다. 냉장 또는 냉각 저장 저장용기는 예를 들어 비가압 탱크 또는 저가압 탱크를 사용하는 능력으로 인해 자본 비용을 낮추는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기는 보조 열 저장의 통합과 함께 사용될 수 있다. 저밀도 액체 저장 저장용기를 냉장 또는 냉각하는 것과 연관된 기생 에너지 요건을 최소화하기 위해 보조 열 저장이 사용될 수 있다. 저밀도 액체 저장 저장용기를 냉장하거나 냉각하기 위해 필요한 냉각 또는 냉장 용량 또는 '냉각 톤수'를 최소화하기 위해 보조 열 저장을 사용할 수 있으며, 이는 냉각 장비의 자본 비용 또는 에너지 요구 또는 그 조합을 최소화할 수 있다. 에너지 저장 시스템의 전기 저장 또는 '충전' 중에 저밀도 액체가 저고도 저장용기로 전달되기 전에 저밀도 액체의 비열용량에 저장된 '냉기'를 회수하기 위해 보조 열 저장을 통합할 수 있다. 전기 생성 또는 에너지 저장 시스템의 '방출' 중에 상기 저밀도 액체를 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기로 전달하기 전에 저밀도 액체를 냉각시키기 위해 보조 열 저장이 통합될 수 있다.
보조 열 저장을 통합하기 위한 다양한 시스템, 방법 및 구성이 있다.
예를 들어, 일부 실시예에서 통합된 보조 열 저장 시스템은 열 저장 저장용기, 열 저장 매체, 열 전달 매체 및 열 교환기를 수반할 수 있다. 본 예에서, 열 저장 매체 및 열 전달 매체는 동일한 매체를 포함할 수 있고 고열용량 액체를 포함할 수 있으며, 이는 물, 또는 결빙점 강하제를 갖는 물, 또는 수성 염 염수, 또는 수성 염수, 또는 액체-액체 상전이 액체를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 예에서, 열 저장 저장용기는 열 저장 매체를 저장하는 하나 이상의 저장 탱크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 저장 저장용기는 온도 구배 또는 수온약층을 갖는 하나의 탱크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 저장 저장용기는 2개의 탱크를 포함할 수 있으며, 하나의 탱크는 '저온' 열 저장 매체용일 수 있고 하나의 탱크는 '온난' 열 저장 매체용일 수 있다. 본 예는 2개의 탱크, '저온' 열 저장 매체를 위한 하나의 탱크 및 '온난' 열 저장 매체를 위한 하나의 탱크를 포함하는 열 저장 저장용기일 수 있다. 본 예에서, 열 교환기는 열 저장 매체와 저밀도 액체 사이의 열 전달을 용이하게 하는 열 교환기를 포함할 수 있다. 본 예는 저밀도 액체로서 일반 부탄을 사용할 수 있지만, 원하는 경우 다른 저밀도 액체를 사용할 수 있다. 본 예는 저밀도 액체를 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 펌핑하여 저고도 저장용기에서 물을 변위시킴으로써 전기 또는 에너지를 저장할 수 있다. 본 예는 물이 저고도 저장용기의 저밀도 액체를 변위시켜, 저밀도 액체를 전기 또는 에너지를 생성하는 발전기로의 파이프 그리고 고고도 저장용기로 변위되게 하여 전기 또는 에너지를 생성할 수 있다.
Figure pct00234
본 예에서, 전기를 저장하는 동안 또는 '충전'하는 동안, 냉장된 고고도 저장 저장용기로부터 유출되는 또는 유출된 이후의 저밀도 액체가 열 교환기를 통과할 수 있고, 여기서, '저온' 저밀도 액체는 '온난' 열 저장 액체와 열 교환될 수 있으며, 이는 '온난' 저밀도 액체 및 '저온' 열 저장 액체가 형성되게 할 수 있다. 저온 열 저장 액체는 열 저장 저장용기로 전달될 수 있다. '온난' 저밀도 액체는 파이프를 통해 저고도 저장용기로 전달될 수 있다. 상기 열 교환은 펌핑 단계 전, 동안 또는 후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 예는 제1 펌프를 수반할 수 있고, 이 제1 펌프는 '저온' 저밀도 액체의 압력을 '온난' 온도 범위에서 저밀도 액체의 증기압보다 더 큰 압력으로 증가시키며, 그 다음, 열 교환기에서의 열 교환 이후, 생성된 '온난' 저밀도 액체는 저밀도 액체를 저고도 저장용기로 전달하기에 충분한 압력으로 저밀도 액체의 압력을 증가시키는 후속 펌핑 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 본 예는 '저온' 저밀도 액체를 저고도 저장용기로 전달하기에 충분한 압력으로 '저온' 저밀도 액체를 펌핑한 다음, 상기 '저온' 저밀도 액체를 '온난' 열 전달 액체와 열 교환하고, 생성된 '온난' 저밀도 액체를 저고도 저장용기로 전달하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 교환은 저밀도 액체를 저고도 저장용기로 전달하기 전에 또는 그 동안에 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 교환기는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다: 다관형 열 교환기, 또는 판형 열 교환, 또는 저밀도 액체 파이프 주위를 감싸는 코일, 열 전도성 저밀도 액체 파이프 세그먼트, 또는 본 기술 분야에 알려진 하나 이상의 열 교환 방법.
Figure pct00235
본 예에서, 전기의 생성 또는 '방출' 동안, 저밀도 액체는 발전기에 진입하기 전, 동안, 이후 또는 그 조합으로 열 교환기를 통과할 수 있으며, 여기서, '온난' 저밀도 액체는 '저온' 열 저장 액체와 열 교환될 수 있으며, 이는 '저온' 저밀도 액체 및 '온난' 열 저장 액체가 형성되게 할 수 있다. 온난 열 저장 액체는 열 저장 저장용기로 전달될 수 있다. '저온' 저밀도 액체는 고고도 저장용기로 전달될 수 있고, 고고도 저장용기는 냉각 또는 냉장된 고고도 저장용기를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 열 교환으로부터 생성된 상기 '저온' 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기의 온도에 근방이거나 같거나 그보다 더 낮은 온도에 있을 수 있다. 본 예는 고압의 온난 저밀도 액체로부터 전기를 생성하는 것을 수반할 수 있으며, 이는 '온난' 저밀도 액체를 '온난' 온도에서 저밀도 액체의 증기압보다 더 큰 압력으로 감압하고, 그 다음 열 교환기에서의 열 교환 이후, 생성된 '저온' 저밀도 액체는 제2 발전기로 들어가거나 '저온' 저밀도 액체의 압력을 냉각 또는 냉장된 저밀도 액체 저장 저장용기로의 전달로부터 적절한 압력으로 감소시킬 수 있는 감압 단계에 진입할 수 있다. 본 예는 고압의 온난 저밀도 액체로부터 전기를 생성한 다음, 온난 저밀도 액체를 열 교환하여 저온 저밀도 액체를 형성하고, 그 후, 저온 저밀도 액체를 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기로 전달하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 교환기에 진입하는 온난 저밀도 액체는 '온난' 온도에서 저밀도 액체의 증기압 이상인 압력에 있을 수 있고 열 교환기로부터 유출되는 '저온' 저밀도 액체는 냉각되거나 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달하기에 충분한 압력에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 열 교환기에 진입하는 온난 저밀도 액체는 '온난' 온도에서 저밀도 액체의 증기압 이상인 압력에 있을 수 있고 열 교환기로부터 유출되는 '저온' 저밀도 액체는 냉각되거나 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달하기 전에 추가 감압이 필요할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 교환기에 진입하는 온난 저밀도 액체는 '온난' 온도에서 저밀도 액체의 증기압 이상인 압력에 있을 수 있고 열 교환기로부터 유출되는 '저온' 저밀도 액체는 냉각되거나 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달하기 전에 추가 감압이 필요할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 교환기는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다: 다관형 열 교환기, 또는 판형 열 교환, 또는 저밀도 액체 파이프 주위를 감싸는 코일, 열 전도성 저밀도 액체 파이프 세그먼트, 또는 본 기술 분야에 알려진 하나 이상의 열 교환 방법.
Figure pct00236
일부 실시예에서, 펌프 및 발전기는 가역 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈과 같은 동일 유닛을 포함할 수 있다.
Figure pct00237
일부 실시예에서, 방출 중에 사용되는 것과 동일한 열 교환기가 변경 중에 사용될 수 있다.
냉각 또는 냉장 저밀도 액체 저장 탱크를 사용하는 실시예에서, 보조 열 저장은 시스템 왕복 효율을 최대화하는 데 유리할 수 있다. 예시적인 시스템에 대한 계산은 아래와 같이 나타내어진다:
Figure pct00238
본 예시적인 시스템에서, 액체 일반 부탄이 예시적인 저밀도 액체로서 제공될 수 있다.
Figure pct00239
본 예에서 외부 주변 온도의 예는 섭씨 30도이다.
Figure pct00240
본 예는 1GWh의 에너지 저장용기를 포함한다.
Figure pct00241
약 3,000미터의 수심에 위치한 저고도 저장용기와 약 0미터의 고도에 위치한 고고도 저장용기에서, 본 예는 입방미터당 573kg의 밀도에서 약 235,294 입방미터의 액체 일반 부탄 또는 약 134,823 미터톤의 액체 일반 부탄을 필요로 한다.
Figure pct00242
액체 일반 부탄은 대기압에서 약 -1℃의 비등점을 갖는다.
Figure pct00243
본 예에서 액체 부탄은 안정한 상태이거나 비워질 때 약 -3℃ 및 및 고고도 저장용기가 채워질 때 -1℃로 냉장된 고고도 저장용기에 저장될 수 있다.
Figure pct00244
본 예시는 저밀도 액체를 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 펌핑하여 저고도 저장용기에서 물을 변위시킴으로써 전기를 저장(충전)한다.
Figure pct00245
본 예는 물이 저고도 저장용기의 저밀도 액체를 변위시켜 변위된 저밀도 액체가 전기를 생성하는 발전기로의 파이프로, 그리고, 고고도 저장용기로 전달되게 함으로써 전기를 생성(방출)한다.
Figure pct00246
본 예의 목적을 위해, 방출 중에 시스템의 적어도 하나의 고고도 부분(고고도 부분은 고고도 파이프 세그먼트, 발전기, 탱크, 저장용기 및/또는 임의의 열 교환기를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않음)에 진입하는 저밀도의 온도는 주변 온도일 수 있고, 이는 본 예의 경우 섭씨 30도이다. 실제로, 방출 동안 시스템의 적어도 하나의 고고도 부분으로 진입하는 저밀도 액체의 온도는 심해의 더 낮은 온도(일반적으로 약 0 내지 5℃) 및 해양의 일반적으로 더 저온인 온도(표면 수심을 비롯하여 세계 대부분의 해양 온도는 일반적으로 연중 대부분 30℃ 미만임)로 인해 주변 온도보다 더 낮을 수 있다.
Figure pct00247
본 예는 완전 충전/방출 사이클을 도시하며, 고고도 저장용기는 충전하는 동안 실질적으로 비워지고 방출하는 동안 실질적으로 채워진다. 실제로, 에너지 저장 시스템은 다양한 충전 및 방출 상태에서 동작할 수 있으며, 고고도 저장용기가 부분적으로 채워지거나 비어 있거나 만충되거나 또는 그 조합인 경우 충전 또는 방출 또는 그 조합이 적용될 수 있다.
Figure pct00248
열 교환 유체 사이의 열 교환기 온도 차이는 약 1°K로 가정한다.
Figure pct00249
'온난' 열 저장 액체는 예를 들어 주변 온도 또는 섭씨 30도에 있다고 가정한다. 실제로, '온난' 열 저장 액체는, 예를 들어, 주위 온도 미만의 온도에 있는 방출 중에 복귀하는 저밀도 액체에 기인한 것, 열 관리 시스템에 기인한 것 또는 그 조합에 기인한 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이유로 주위 온도 미만의 온도에 있을 수 있다.
Figure pct00250
액체 일반 부탄의 비열용량은 2.275 J/g°K이다.
Figure pct00251
134,823 미터톤의 액체 일반 부탄의 열용량은 306,722 MJ/°K이다.
Figure pct00252
계산과 함께 아래의 예에 나타낸 바와 같이, 보조 열 저장을 갖는 냉장또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 갖는 예시적인 실시예는 보조 열 저장이 없는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 갖는 예시적인 실시예보다 훨씬 더 적은 냉각 에너지 또는 기생 냉각을 필요로 할 수 있다. 계산과 함께 아래의 예에 나타난 바와 같이, 보조 열 저장 없이 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 갖는 예시적인 실시예는 기생 부하 또는 냉각을 위한 약 14-28%의 왕복 효율 감소를 요구할 수 있다. 계산과 함께 아래의 예에 나타낸 바와 같이, 보조 열 저장을 갖는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 갖는 예시적인 실시예는 기생 부하 또는 냉각을 위한 약 1-3%의 왕복 효율 감소를 요구할 수 있다. 분명히, 보조 열 저장 시스템은 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 사용하는 실시예의 왕복 효율을 최대화하는 데 유리할 수 있다. 추가적으로, 보조 열 저장 시스템은 보조 열 저장이 없는 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 사용하는 실시예와 비교하여 보조 열 저장을 갖는 냉장된 고고도 저밀도 액체 저장용기를 사용하는 실시예에서 더 작은 냉각 용량 요건으로 인해 CAPEX를 최소화하는 데 유리할 수 있다.
Figure pct00253
보조 열 저장을 갖는 본 예의 버전:
ㅇ 단계
■ 1) 충전: 0%에서 100% 충전까지 충전하는 동안 -3℃의 온도에서 134,823 미터톤의 '저온' 액체 일반 부탄이 냉장 또는 냉각된 고고도 저장용기로부터 유출되어 '온난' 열 저장 액체와 열 교환된다. 열 교환기로부터 유출되는 것은 -2℃의 '저온' 열 저장 액체와 29℃의 온도에서 '온난' 액체 일반 부탄이다. '온난' 저밀도 액체는 저고도 저장용기로 전달될 수 있다. 열 저장 액체는 열 저장 저장용기에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 열 저장 저장용기 내의 '저온' 열 저장 액체는 설계 '저온' 온도에서 또는 그 근방에서 유지될 수 있다. 상기 유지는 예를 들어 냉장, 다른 형태의 냉각, 단열, 복사 냉각 또는 다른 형태의 열 관리를 포함하지만 이에 제한되지 않는 것들을 수반할 수 있다.
■ 2) 방출: 100%에서 0%로 방출하는 동안 134,823 미터톤의 '온난' 액체 일반 부탄이 '저온' 열 저장 액체와의 열 교환에 진입한다. 본 예에서, '온난' 액체 일반 부탄은 30℃이고 '저온' 열 저장 액체는 -2℃이다. 열 교환기에서 유출되는 것은 29℃의 '온난' 열 저장 액체와 -1℃의 온도에서 '저온' 액체 일반 부탄이다. '저온' 액체 일반 부탄은 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달된다. '온난' 열 저장 액체는 열 저장 저장용기로 전달된다.
ㅇ 냉각 에너지 소비
■ 본 예에서, 일반 액체 부탄은 설계 저장 온도 또는 설계 비움 온도로 냉각되는 것이 바람직할 수 있다. 본 예에서, 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장 저장용기에 있는 일반 액체 부탄은 -1℃의 온도에서 -3℃의 온도로 냉각될 수 있다. 상기 냉각은 채움 동안 또는 저장 동안 또는 비움 동안 또는 그 조합 동안 일어날 수 있다.
■ 306,722 MJ/℃의 열용량으로 -1℃에서 -3℃로 냉각하려면 613,444MJ의 열을 제거할 필요가 있다.
■ 성능 계수가 6인 냉장 사이클 또는 냉각 시스템을 사용하면 냉각에 102,241MJ의 전기 또는 28.4MWh의 전기가 필요하다. 본 예시 에너지 저장 시스템은 1GWh의 전기를 저장하므로 28.4MWh의 전기는 2.84%의 냉각 기생 부하이거나 에너지 저장 시스템의 전체 왕복 효율을 약 2.84% 감소시킨다.
■ 히트 싱크로 심층 해수를 사용하거나 주변 온도를 낮추거나 습구 온도를 낮추거나 그 조합을 가정할 수 있는 성능 계수가 15인 냉장 사이클 또는 냉각 시스템을 사용하면 냉각에 40,896MJ의 전기 또는 11.36MWh의 전기가 필요하다. 본 예시적인 에너지 저장 시스템은 1GWh의 전기를 저장하므로 11.36MWh의 전기는 1.136%의 냉각 기생 부하이거나 에너지 저장 시스템의 전체 왕복 효율을 약 1.136% 감소시킨다.
ㅇ 주: 일부 실시예에서, 저온 열 저장은 '저온' 저밀도 액체와의 열 교환 전, 동안, 또는 그 후 또는 그 조합에서 설계 저밀도 액체 저장 온도보다 더 낮거나 동일한 설계 온도로 냉각될 수 있다.
Figure pct00254
보조 열 저장이 없는 본 예의 버전:
ㅇ 단계
■ 1) 충전: 0%에서 100% 충전으로 충전되는 동안 -3℃의 온도에서 134,823 미터톤의 '저온' 액체 일반 부탄이 냉장 또는 냉각된 고고도 저장용기로부터 유출된다. '저온' 저밀도 액체는 저고도 저장용기로 직접 전달된다.
■ 2) 방출: 100%에서 0%로 방출되는 동안 134,823 미터톤의 '온난' 액체 일반 부탄이 고고도 부분으로 진입한다. 본 예에서 '온난' 액체 일반 부탄은 주변 온도이며, 이는 이 예에서는 30℃이다. 실제로 '온난' 저밀도 액체는 주변 온도보다 더 저온일 수 있거나 주변 온도보다 온난할 수 있거나 양자 모두일 수 있다. 본 예에서, '온난' 액체 부탄은 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 고고도 저장용기에 진입하기 전에 30℃에서 -3℃로, 또는 적어도 -1℃로 냉각되어야 한다.
ㅇ 냉각 에너지 소비
■ 본 예에서, '온난' 액체 부탄은 30℃에서 -3℃로, 또는 적어도 -1℃로 냉각되어야 한다. 상기 냉각은 채움 동안 또는 저장 동안 또는 비움 동안 또는 그 조합 동안 일어날 수 있다.
■ 306,722 MJ/℃의 열용량에서, 30℃에서 -3℃로 냉각하려면 10,121,826 MJ의 열을 제거해야 한다.
■ 평균 성능 계수가 10인 냉장 사이클 또는 냉각 시스템을 사용하면 냉각에 1,012,183MJ의 전기 또는 281.2MWh의 전기가 필요하다. 본 예시 에너지 저장 시스템은 1GWh의 전기를 저장하므로 281.2MWh의 전기는 28.12%의 냉각 기생 부하이거나 에너지 저장 시스템의 전체 왕복 효율을 약 28.12% 감소시킨다.
■ 히트 싱크로 심층 해수를 사용하거나 주변 온도를 낮추거나 습구 온도를 낮추거나 그 조합을 가정할 수 있는 성능 계수가 20인 냉장 사이클 또는 냉각 시스템을 사용하면 냉각에 506,091MJ의 전기 또는 140.58MWh의 전기가 필요하다. 본 예시 에너지 저장 시스템은 1GWh의 전기를 저장하므로 140.58MWh의 전기는 14.058%의 냉각 기생 부하이거나 에너지 저장 시스템의 전체 왕복 효율을 약 14.058% 감소시킨다.
일부 실시예에서, '저온' 열 저장 매체는 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장 저장용기에서 저밀도 액체의 온도 이하의 온도로 유지될 수 있다. 상기 유지는 소정 형태의 열 관리를 수반할 수 있다. 예를 들어, 상기 열 관리는 냉각 또는 온도 제어 또는 온도 모니터링을 위한 시스템 및 방법 또는 본 출원에 설명되거나 본 기술 분야에 알려진 그 조합 또는 이들의 조합을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, '저온' 열 저장 매체에 사용되는 열 관리 시스템은 냉장 저밀도 액체 저장 저장용기를 냉각하는 데 사용되는 열 관리 시스템과 중첩되거나 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, '저온' 열 저장 매체에 사용되는 열 관리 시스템은 냉장된 저밀도 액체 저장 저장용기를 냉각하는 데 사용되는 열 관리 시스템과 별개일 수 있다.
저밀도 액체 저장용기의 냉각 또는 냉장과 관련된 기생 에너지 소비를 최소화하기 위한 추가 시스템 및 방법은 다음을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다:
Figure pct00255
저장용기 단열
Figure pct00256
효율적인 냉장기
Figure pct00257
저밀도 액체 저장용기 내부의 저밀도 액체의 증발 또는 비등을 이용하여 상기 저장용기 내의 저밀도 액체를 냉각시킨다. 생성된 저밀도 액체 증기는 예를 들어 압축, 냉각 또는 양자 모두에 의해 상기 증기를 액체로 응축함으로써 내부적으로 재순환될 수 있다. 액체 저밀도 액체를 포함할 수 있는 상기 응축된 저밀도 액체 증기는 액체 상에서 저밀도 액체 저장용기로 복귀될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 저밀도 액체 증기는 연료 또는 산업 공급원료 또는 화학 공급원료 또는 냉매, 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 다른 응용을 위해 사용될 수 있다.
Figure pct00258
증발 냉각 사용
Figure pct00259
물 기반 증발 냉각 사용
Figure pct00260
저온 심해 온도를 냉각시키거나 열 전달 매체로서 사용
Figure pct00261
복사 냉각
Figure pct00262
OTEC
Figure pct00263
해수 냉각
Figure pct00264
냉장기 또는 냉각기의 히트 싱크로서 해수 사용
Figure pct00265
저온 심해수를 냉장기 또는 냉각기의 히트 싱크로서 사용
Figure pct00266
탱크에 반사 또는 무광 또는 열 흡수 컬러 또는 코팅 사용
Figure pct00267
열 저장 사용
Figure pct00268
시스템 작동 유체로서 에너지 저장 시스템 내에 위치할 수 있는 고밀도 액체 또는 물 또는 양자 모두를 사용하여 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장용기 또는 보조 열 저장 저장용기 또는 양자 모두를 냉각하기 위한 '히트' 싱크로 사용한다. 일부 실시예에서, 저고도 저장용기에 있는 고밀도 액체 또는 물 또는 양자 모두는 충전 동안 고고도 저장용기로 변위된다. 상기 변위된 고밀도 액체 또는 물 또는 양자 모두는 예를 들어 일부 주변 온도보다 잠재적으로 심해의 상대적으로 더 낮은 온도 및/또는 심해와의 열 교환으로 인해 주변 온도보다 더 낮은 온도에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 변위된 고밀도 액체 또는 물 또는 양자 모두는 상기 저장용기를 냉각시키기 위해 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장용기 또는 보조 열 저장 저장용기 또는 양자 모두와 열 교환될 수 있다. 예를 들어, 상기 변위된 고밀도 액체 또는 물 또는 양자 모두는 상기 저장용기를 냉각시키기 위해 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장용기 또는 보조 열 저장 저장용기 또는 양자 모두로부터 열을 냉각 또는 제거하기 위해 사용되는 냉장 사이클을 위한 히트 싱크로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 냉장된 고고도 저장 탱크는 보조 열 저장 없이 이용될 수 있다. 냉각 또는 냉장 방법이 형태가 비기생적이거나 최소한의 에너지를 필요로 하거나 수동적이거나 그 조합인 경우, 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장용기와 같은 실시예의 왕복 효율은 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 고고도 액체 저장용기는 비냉장 또는 비냉각 저밀도 액체 저장용기를 갖는 실시예의 왕복 효율과 유사할 수 있다. 냉각 또는 냉장 방법이 형태가 기생적인 경우, 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 고고도 저장용기와 같은 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장용기를 갖는 실시예의 왕복 효율은 비냉장 또는 비냉각 저밀도 액체 고고도 저장용기를 갖는 실시예의 왕복 효율보다 더 낮을 수 있다. 보조 열 저장 없이 냉각 또는 냉장 탱크를 사용하는 일부 실시예는 예를 들어 비가압 탱크 또는 저가압 탱크를 사용하는 능력 및/또는 보조 열 저장 및 관련 열 교환기의 결여로 인해 보조 열 저장을 갖는 냉각 또는 냉장 탱크를 사용하는 실시예보다 더 낮은 자본 비용을 소유할 수 있다. 보조 열 저장이 없는 냉각 또는 냉장 탱크를 사용하는 일부 실시예는 예를 들어 보조 열 저장이 없는 냉각 또는 냉장 탱크를 사용하는 실시예에서의 보조 열 저장을 갖는 냉각 또는 냉장 탱크를 사용하는 실시예보다 더 높은 냉각 용량 요건으로 인해 보조 열 저장을 갖는 냉각 또는 냉장 탱크를 사용하는 실시예보다 더 높은 자본 비용을 소유할 수 있다.
일부 실시예에서, 저밀도 액체를 펌핑하여 저고도 저장용기의 고밀도 액체를 변위시킴으로써 에너지가 저장되고, 고밀도 액체가 저고도 저장용기의 저밀도 액체를 변위시키게 함으로써 에너지가 저장된다. 현재 설명된 실시예 중 일부에서, 저고도 저장용기는 수중 또는 액체 아래 또는 지하 또는 둘 모두일 수 있다. 저고도 저장용기가 수중 또는 액중에 있는 일부 실시예에서, 고밀도 액체가 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 유체 또는 액체의 밀도와 유사하거나 동일한 밀도를 소유하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 정수압 평형 및/또는 저고도 저장용기의 내부와 외부 사이의 압력 차이의 최소화를 달성할 수 있게 한다. 저고도 저장용기가 지하에 있는 일부 실시예에서, 예를 들어 더 고밀도 액체의 밀도와 무관하게 지면이 평형 압력을 인가하는 능력으로 인해 개선된 밀도의 고밀도 액체가 사용될 수 있다.
저고도 저장용기가 지하에 있는 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 저고도 저장용기의 고밀도 액체와 직접 접촉할 수 있다. 저밀도 액체와 고밀도 액체가 직접 접촉하는 경우, 저밀도 액체는 고밀도 액체에서 불용성이거나 제한된 용해도를 소유하는 것이 바람직할 수 있고 및/또는 저밀도 액체는 비수화물 형성 저밀도 액체인 것이 바람직할 수 있다.
저밀도 액체는 고밀도 액체를 변위시키기 위해 저밀도 액체를 사용하는 본질적으로 더 큰 왕복 효율 외에도 여러 이유로 압축 공기에 본질적으로 유리할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 예를 들어, 공기와 달리 저밀도 액체는 압력이나 깊이 또는 그 조합에 무관하게 물과 직접 접촉할 수 있으므로 실질적으로 무제한의 위치 에너지 밀도와 지하 깊이가 가능하다. 초-에너지 밀집 실시예가 구상될 수 있으며, 이는 지하, 수중, 액중, 그 조합의 1,000미터, 2,000미터, 3,000미터, 4,000미터, 5,000미터, 6,000미터, 7,000미터, 8,000미터, 9,000미터, 10,000미터, 11,000미터, 12,000미터, 13,000미터, 14,000미터, 15,000미터, 20,000미터 미터, 25,000미터, 30,000미터, 35,000미터, 40,000미터, 45,000미터, 또는 50,000미터 이상의 깊이, 고도 차이를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 고도 차이는 고고도 저장용기와 저고도 저장용기, 또는 제1 저장용기와 제2 저장용기, 또는 제1 저장용기와 제3 저장용기, 또는 이의 임의의 조합 사이의 고도 차이를 포함할 수 있다. 반면에 공기, 특히 공기 중의 질소는 173bar(약 1,730m의 정수압 수두)를 초과하는 압력에서 기체 수화물을 형성하여 공기로 물을 변위시키는 것에 기초한 시스템의 에너지 밀도와 깊이를 제한한다. 추가적으로, 공기 또는 기타 기체의 용해도는 헨리의 법칙으로 인해 압력이 적용되면 물에서 증가한다. 공기와 달리 물 속에서 일부 저밀도 액체의 용해도는 압력에 따라 실질적으로 또는 실제로 증가하지 않을 수 있다. 추가적으로, 공기는 약 30bar를 초과한 압력에서 초임계 유체를 형성한다. 공기와 달리 액체는 일반적으로 압력이 액체의 온도에서 액체의 비등점 압력을 초과하면 압력에 무관하게 액체로 유지된다.
일부 실시예에서, 고밀도 액체는 밀도 개선제를 포함할 수 있거나, 물보다 더 큰 밀도를 갖는 액체를 포함할 수 있거나 또는 양자 모두일 수 있다. 고밀도 액체의 밀도를 증가시키는 것, 저밀도 액체의 밀도를 감소시키는 것 또는 양자 모두는 에너지 저장 시스템의 에너지 밀도를 증가시킨다. 고밀도 액체 및 저밀도 액체가 폐쇄형 시스템에 있고 저고도 저장용기가 지하에 있거나 고체에 의해 둘러싸여 있거나 둘 다인 실시예에서, 고밀도 액체의 밀도를 최대화하는 것이 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체 또는 개선된 고밀도 액체는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 수성 염 용액, 수성 염수, 액체 염, 할로겐, 무거운 액체, 액체 금속, 농축 수용액, 우레아 질산암모늄 용액, 프랙수, 농축 프랙수, 담수화 염수 또는 채굴 염수.
일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 고고도 저장용기와 온도가 다른 영역에 위치할 수 있다. 추가적으로, 저장용기 사이에 액체를 전달하는 파이프는 온도가 고고도 저장용기, 저고도 저장용기 또는 양자 모두의 온도와 다른 영역을 통해 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 차이가 활용 및/또는 이용될 수 있다. 예를 들어, 온도 차이는 냉각, 가열 또는 양자 모두를 위해 활용 및/또는 이용될 수 있다. 예를 들어, 온도 차이는 전기를 생성하고, 물을 담수화하고, 분리를 용이하게 하고, 물을 결빙시키거나, 비등시키거나, 기타 가치 있는 작업이나 활동을 수행하기 위해 활용 및/또는 이용될 수 있다.
온도 차이는 프로세스 동작 중에 또는 프로세스 동작의 보조 이익으로서 활용 및/또는 이용될 수 있다.
Figure pct00269
예를 들어, 저고도 저장용기는 온도가 고고도 저장용기 영역의 온도와 실질적으로 다른 영역의 수중에 위치할 수 있다. 예를 들어, 수중에서 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 물의 온도는 섭씨 10도 미만 또는 섭씨 5도 미만일 수 있고, 고고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 환경의 온도는 섭씨 5도 초과 또는 섭씨 10도 초과일 수 있다. 고고도 저밀도 액체 저장용기가 부분적으로 냉장되거나 냉장 또는 냉각되는 실시예에서, 냉각 또는 냉장 에너지 소비를 감소시키기 위해 저고도 저장용기에서 변위된 저밀도 액체의 잠재적으로 주변 온도 미만인 온도를 활용하거나 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 고고도 저밀도 액체 저장용기가 부분적으로 냉장되거나 냉장 또는 냉각되는 실시예에서, 냉각 또는 냉장 에너지 소비를 감소시키기 위해 저고도 저장용기에서 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두의 잠재적으로 주변 온도 미만인 온도를 활용 또는 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 저고도 저장용기에서 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두의 잠재적으로 주변 온도 미만인 온도를 프로세스 냉각, 지역 냉방, 공조 냉방, 파워 플랜트 냉각 또는 다른 냉각 수요를 제공하기 위해 활용 또는 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 저고도 저장용기로부터 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두의 잠재적으로 주변 온도 미만인 온도를 동력 생성을 위해 활용 또는 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 저고도 저장용기로부터 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두는 고고도 저장용기에서 상기 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두를 저장하기 전, 동안, 이후 또는 그 조합으로 상기 잠재적으로 주변 온도 미만인 온도를 활용 또는 이용하는 프로세스로 열 교환될 수 있다.
Figure pct00270
예를 들어, 저고도 저장용기는 온도가 고고도 저장용기의 영역의 온도와 실질적으로 다른 영역의 지하에 위치할 수 있다. 예를 들어, 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 온도는 섭씨 10도, 섭씨 20도, 섭씨 30도, 섭씨 40도 또는 섭씨 50도보다 더 높을 수 있고, 고고도 저장용기 주위의, 그에 인접한 온도는 섭씨 0도 미만, 섭씨 10도 미만, 섭씨 20도 미만, 섭씨 30도 미만, 섭씨 40도 미만 또는 섭씨 50도 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 저고도 저장용기로부터 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두의 잠재적으로 주변 온도보다 더 높은 온도를 지역 난방, 프로세스 난방, 또는 다른 난방 요구를 위해 활용 또는 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 저고도 저장용기로부터 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두의 잠재적으로 주변 온도보다 더 높은 온도를 동력 생성을 위해 활용 또는 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 저고도 저장용기로부터 변위된 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두는 고고도 저장용기에서 상기 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두를 저장하기 전, 동안, 이후 또는 그 조합으로 상기 잠재적으로 주변 온도보다 더 높은 온도를 활용 또는 이용하는 프로세스로 열 교환될 수 있다.
일부 실시예에서, 저밀도 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두는 열 저장 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 저장된 액체의 큰 질량 또는 열 질량은 열 저장 매체 또는 온도 버퍼 또는 양자 모두로서 사용 또는 이중 사용에 유리할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두는 냉각 열 저장, 또는 가열 열 저장, 또는 냉각, 또는 가열, 또는 HVAC에서의 열 전달, 또는 지역 난방 시스템 또는 지역 냉방 시스템 또는 프로세스 냉각 또는 프로세스 가열 또는 온도 안정화 또는 그 조합을 위한 매체로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 비수화물 형성 저밀도 액체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 비수화물 형성 저밀도 액체는 압력 하에서 물의 존재 하에 고체 수화물 또는 포접물을 형성하지 않는 액체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉을 가능하게 하기 위해 저밀도 액체로서 비수화물 형성 저밀도 액체를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 비수화물 형성 저밀도 액체 및/또는 물과 저밀도 액체 사이의 직접 접촉은 피스톤, 부유 분리기 또는 블래더와 같은 기계적 압력 교환 장벽에 대한 필요성을 방지하거나 최소화할 수 있으며, 이는 더 긴 시스템 수명, 더 낮은 비용 및 더 적은 기계적 이동 부분을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 비수화물 형성 저밀도 액체는 해저 해수와의 직접 접촉 압력 교환을 가능하게 할 수 있으며, 이는 자본 비용을 감소시키거나, 복잡성을 감소시키거나, 왕복 효율을 증가시키거나, 시스템 지속성을 증가시키거나, 또는 그 조합을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 비수화물 형성 저밀도 액체는 저밀도 액체와 수성 고밀도 액체의 직접 접촉을 가능하게 할 수 있으며, 이는 물을 포함하는 고밀도 액체 또는 물 및 밀도 개선제 또는 밀도 개선 시약을 포함하는 고밀도 액체 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 저밀도 액체의 일부는 고밀도 액체에 용해될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 저밀도 액체가 상기 고밀도 액체에 난용성이거나 실질적으로 불용성인 경우에도, 저밀도 액체의 일부는 고밀도 액체에 용해될 수 있다. 고밀도 액체가 저고도 저장용기의 저밀도 액체에 의해 변위되고 상기 변위된 고밀도 액체가 고고도 고밀도 액체 저장용기로 전달되는 일부 실시예에서, 고밀도 액체에 용해된 저밀도 액체는 저밀도 액체 증기압을 형성할 수 있다. 원하는 경우, 상기 저밀도 액체 또는 저밀도 액체 증기 또는 저밀도 액체 증기압 또는 그 조합은 고밀도 액체를 고고도 고밀도 액체 저장용기에 저장하기 전, 동안, 이후 또는 그 조합으로 제거 또는 회수될 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체로부터의 상기 저밀도 액체 증기는 압축, 냉각, 또는 액화, 또는 그 조합의 프로세스를 거쳐 액체 상 저밀도 액체 및/또는 고고도 저밀도 액체 저장용기로의 상기 액체 상 저밀도 액체를 형성할 수 있다.
주:
Figure pct00271
주: 일부 실시예에서, 열 저장 매체 및 열 전달 매체는 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 열 저장 매체 및 열 전달 매체 둘 모두는 액체 또는 액체-액체 상전이 액체 또는 양자 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 열 저장 매체는 고체-액체 상전이 물질, 또는 고체-고체 상전이 물질, 또는 고체-액체 슬러리 또는 그 조합을 포함할 수 있고, 및/또는 열 전달 매체는 액체 상 물질, 또는 액체-액체 상전이 물질, 또는 기체-액체 상전이 물질, 또는 고체-액체 상전이 물질, 또는 고체-액체 슬러리, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00272
주: 물은 예시적인 액체로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 고밀도 액체로서 물이 제공될 수 있다. 물 대신에 또는 물에 더하여 다른 고밀도 액체를 사용할 수 있다.
Figure pct00273
주: 더 이상 동력을 저장할 필요가 없을 때, 저밀도 액체 펌프가 펌핑을 멈출 수 있다. 저밀도 액체가 비의도적으로 저밀도 액체 펌프로 역류하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 밸브를 폐쇄할 수 있다. 밸브는 펌프 근방이나 저고도 저장용기 근방 또는 양자 모두에 있을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 고밀도 액체와 접촉하는 밸브는 추가적인 고밀도 액체가 저고도 저장용기로 유입하는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 고밀도 액체와 접촉하는 밸브는 저고도 저장용기 근방에 위치할 수 있다.
Figure pct00274
주: 일부 실시예에서, 고밀도 액체는 고체-액체 슬러리, 또는 에멀젼, 또는 분산액, 또는 펌핑가능한 고체, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 고밀도 나노입자의 고체 분산액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 액체에 현탁된 고체를 포함하는 나노입자를 포함하는 고체-액체 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 자성유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 응집을 억제하거나 액체에서 현탁액의 형성을 가능하게 하기 위해 계면활성제로 코팅된 고체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 응집을 억제하거나 액체, 예컨대, 유기 용매 또는 물 또는 양자 모두에서 현탁액의 형성을 가능하게 하기 위해 계면활성제로 코팅된 고체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 콜로이드 액체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 유기 용매 또는 물과 같은 캐리어 유체에 현탁된 나노스케일 강자성 또는 페리자성 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 유기 용매 또는 물과 같은 캐리어 유체에 현탁된 나노스케일 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 브라운 운동에 의해 액체에 현탁된 고체 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 자성유체 또는 자기 유체는 고밀도 액체 또는 저밀도 액체 또는 양자 모두로서 이용될 수 있고 전기는 자석 및/또는 코일 위를 통과하는 자성유체 또는 자기 유체에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 유기 용매 또는 물과 같은 캐리어 유체에 현탁된 나노스케일 고체 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 고체와 액체의 슬러리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 고체 및 액체의 슬러리를 포함할 수 있으며, 여기서 난류, 계면활성제, 브라운 운동, 또는 그 조합은 고체가 액체에 현탁된 상태로 유지될 수 있게 한다.
Figure pct00275
주: 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 고체-액체 슬러리, 또는 에멀젼, 또는 분산액, 또는 펌핑가능한 고체, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 펌핑가능한 얼음을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 저밀도 나노입자와 물 또는 유기 용매 또는 무기 용매 또는 그 조합과 같은 용매의 혼합물을 포함할 수 있다.
주:
Figure pct00276
일부 실시예는 지하에 위치한 저고도 저장용기로 구성될 수 있다.
ㅇ 비수화물 형성 저밀도 액체를 사용하여 수화물 형성 없음
■ 공기, 특히 공기 중의 질소는 높은 압력(온도에 따라 30bar를 초과한 압력)에서 물과 함께 고체 수화물을 형성한다.
■ 비수화물 형성 저밀도 액체는 압력에 무관하게 물과 고체 수화물을 형성하지 않아 보다 더 높은 에너지 밀도의 에너지 저장 시스템이 가능하다.
Figure pct00277
폐쇄 구조에 물과 저밀도 액체가 있는 구성으로 해양과 기계적으로 격리되어 있다. 상기 구성에서, 물 또는 다른 고밀도 액체는 고고도 저장용기에 상호 연결된 파이프로 변위될 수 있다.
Figure pct00278
물 또는 고밀도 액체는 저밀도 액체와 직접 접촉할 수 있다. 상기 직접 접촉은 예를 들어 저고도 저장용기의 액체-액체 계면에서 발생할 수 있다.
Figure pct00279
상기 저밀도 액체는 상기 고밀도 액체 미만의 밀도의 액체를 포함할 수 있다.
Figure pct00280
저밀도 액체가 고밀도 액체에 의해 변위되도록 허용하는 것은 하나 이상의 밸브를 개방하는 것을 수반할 수 있다.
Figure pct00281
펌프는 발전기로서도 기능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 펌프 및 발전기는 동일 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프/발전기는 수력 회수 터빈 또는 HPRT를 포함할 수 있다.
Figure pct00282
저온 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 고고도 저밀도 액체 저장용기로 전달하기 이전, 도중 또는 후에 추가 냉각을 거칠 수 있다.
Figure pct00283
상기 물 또는 고밀도 액체가 물 또는 저고도 탱크 주위의 다른 액체 매체의 밀도와 유사한 밀도를 소유하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure pct00284
상기 저밀도 액체는 물 또는 고밀도 액체에 실질적으로 불용성일 수 있거나 물 또는 다른 고밀도 액체에서 제한된 용해도를 소유할 수 있다.
Figure pct00285
상기 저밀도 액체는 액체를 포함할 수 있고 비수화물 형성 저밀도 액체를 포함할 수 있다. 일부 기체 및 액체는 고압 및 비교적 낮은 온도 하에 물과 함께 수화물을 형성하며, 일부는 포접물로 알려져 있다. 비수화물 형성 저밀도 액체는 비수화물 또는 비포접물 형성 분자 구조 또는 수화물 형성에 너무 큰 분자량 또는 그 조합을 갖는 저밀도 액체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다:
ㅇ 일반 부탄(n-부탄)은 비수화물 형성 분자이다. 순수한 이소부탄과 이소- 및 일반 부탄 혼합물의 수화물에 대한 열량 조사에서, Buleiko 등은 "우리의 작업으로부터 얻어진 실험적 측정 결과는 결론적으로 일반 부탄은 연구 영역에서 수화물을 형성하지 않고 비수화물 형성자와 유사하게 거동한다는 것을 제시하였다"고 진술한다. Buleiko 등은 "78 내지 280K의 온도 범위와 최대 15MPa의 압력에서 .... 일반 부탄의 수화물 형성 가능성"을 평가했다. 15MPa는 150bar 압력이다.
ㅇ 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난
ㅇ 탄화수소
ㅇ 탄화수소 혼합물
ㅇ 오일
ㅇ 유기 화합물
ㅇ 고분자량 유기 화합물
ㅇ 디젤
Figure pct00286
일부 실시예에서, 저밀도 액체는 물에 용해될 수 있거나 수화물 형성자일 수 있거나 또는 그 조합일 수 있다.
ㅇ 물에 가용성인 저밀도 액체 또는 수화물 형성 저밀도 액체 또는 그 조합을 사용하는 일부 실시예는 물과 수용성 또는 수화물 형성 저밀도 액체 사이에 장벽을 사용할 수 있다. 상기 장벽은 부유 장벽, 블래더, 블래더 탱크, 액체-액체 계면에서의 상호 불용성 액체, 피스톤, 기계적 교환, 수압 교환 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다.
ㅇ 물에 가용성인 저밀도 액체 또는 수화물 형성 저밀도 액체 또는 그 조합을 사용하는 일부 실시예는 물이 아닌 고밀도 액체를 사용할 수 있다.
ㅇ 물에 가용성인 저밀도 액체 또는 수화물 형성 저밀도 액체 또는 그 조합을 사용하는 일부 실시예는 수화물 형성 억제제를 갖는 물을 사용할 수 있다. 수화물 형성 억제제는 석유 및 가스 산업 분야에서 본 기술 분야에 알려져 있다. 수화물 형성 억제제는 프로필렌 글리콜, 메탄올, 에틸렌 글리콜, 알콜, 염 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
ㅇ 물에 가용성인 저밀도 액체 또는 다른 고밀도 액체를 사용하는 일부 실시예는 포화 농도의 용해된 액체를 함유하는 고밀도 액체로 동작할 수 있다. 저밀도 액체로 포화된 고밀도 액체를 사용하는 것은 고밀도 액체에서 제한된 용해도 또는 부분 혼화성을 갖는 저밀도 액체를 사용하는 실시예에서만 가능할 수 있다.
ㅇ 물 또는 다른 고밀도 액체에 가용성인 저밀도 액체를 사용하는 일부 실시예는 용해도 억제제를 사용할 수 있으며, 이는 상기 용해도 억제제가 존재하지 않는 고밀도 액체 중 저밀도 액체의 용해도와 비교하여 고밀도 액체 중 저밀도 액체의 용해도를 감소시키거나 억제할 수 있다. 용해도 억제제는 저밀도 액체, 고밀도 액체 또는 양자 모두에 용해될 수 있다.
ㅇ 수화물 형성자 저밀도 액체를 사용하는 일부 실시예는 수화물 형성 억제제를 사용할 수 있다. 수화물 형성 억제제는 저밀도 액체, 고밀도 액체 또는 양자 모두에 용해될 수 있다.
ㅇ 물에 가용성인 저밀도 액체 또는 다른 고밀도 액체를 사용하는 일부 실시예는 예를 들어 저고도 저장용기의 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 장벽을 사용할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체가 액체 암모니아, 수용성 알콜 또는 그 조합이고 물이 고밀도 액체인 경우, 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이에 장벽이 필요할 수 있다.
Figure pct00287
물 또는 고밀도 액체는 특정 유리한 특성을 제공하기 위해 첨가제를 포함할 수 있다. 유리한 특성을 가진 첨가제는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다:
ㅇ 방오제
ㅇ 스케일 방지제
ㅇ 부식 억제제
ㅇ 결빙점 강하제
ㅇ 밀도 조절제
ㅇ 열화 억제제
ㅇ 수화물 형성 억제제
ㅇ 점도 감소제
ㅇ 산소 스캐빈저
ㅇ 추적자 또는 추적자 화학물질- 누설을 추적하는 능력(누설이 발생한 경우)을 용이하게 하는 화학물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않음 -
Figure pct00288
저밀도 액체는 특정 유리한 특성을 제공하기 위해 첨가제를 포함할 수 있다. 유리한 특성을 가진 첨가제는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다:
ㅇ 방오제
ㅇ 스케일 방지제
ㅇ 부식 억제제
ㅇ 결빙점 강하제
ㅇ 밀도 조절제
ㅇ 열화 억제제
ㅇ 수화물 형성 억제제
ㅇ 점도 감소제
ㅇ 산소 스캐빈저
ㅇ 추적자(tracer) 또는 추적자 화학물질- 누설이 발생한 경우 누설을 추적하거나 누설을 식별하는 능력을 가능하게 하는 화학물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않음 -
Figure pct00289
프로판은 대기압에서 -44℉의 액체이다.
Figure pct00290
부탄은 대기압에서 30.2℉ 또는 -1℃에서 액체이다.
Figure pct00291
저밀도 액체와의 열 교환은 펌프 후 또는 발전기 전에 발생할 수 있다.
Figure pct00292
저밀도 액체와의 열 교환은 펌프 이전 또는 발전기 이후에 발생할 수 있다.
Figure pct00293
일부 실시예에서, 저밀도 액체는 낮은 비등점을 소유할 수 있다. 낮은 비등점은 주위 실외 온도 조건 하에서 가능하게 달성되는 온도 또는 태양에 노출된 표면에서 잠재적으로 도달되는 온도의 10°K 이내의 비등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대기압에서 30℃ 또는 35℃ 또는 40℃ 이하의 비등점, 또는 45℃, 또는 50℃, 또는 55℃, 또는 60 ℃ 또는 그 조합 이하의 비등점이 낮은 비등점을 포함할 수 있다.
Figure pct00294
저비등점 저밀도 액체를 사용하는 실시예는 안전한 액체 취급 및 저장을 보장하기 위해 시스템 및 방법의 조합 또는 하나 이상을 사용할 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 고고도 저장용기가 수중에 위치하는 실시예에서, 상기 고고도 저장용기 주위의 또는 이에 인접한 정수압이 저밀도 액체의 증기압 이상인 수심에 상기 고고도 저장용기를 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 고고도 저장용기 주위의 이에 인접한 공기 또는 물의 압력이 주위 실외 온도 조건 하에서 저밀도 액체의 증기압보다 더 낮은 압력에 있는 실시예에서, 내압 탱크 또는 가압 탱크 또는 ASME 가압 탱크 또는 그 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 고고도 저장용기 주위의 이에 인접한 공기 또는 물의 압력이 주위 실외 온도 조건 하에서 저밀도 액체의 증기압보다 더 낮은 압력에 있는 실시예에서, 저밀도 액체의 증기압을 감소시키기 위해 저밀도 액체를 냉각시키는 것이 바람직할 수 있다.
■ 예를 들어, 저밀도 액체는 대기압에서 저밀도 액체의 비등점 이하의 온도로 냉각될 수 있다.
■ 예를 들어, 저밀도 액체는 원하는 압력에서 저밀도 액체의 비등점 이하의 온도로 냉각될 수 있다.
■ 예를 들어, 저밀도 액체는 저밀도 액체의 증기압이 원하는 탱크에 저장하기에 적합하도록 하는 온도로 냉각될 수 있다.
■ 예를 들어, 예를 들어 단열 탱크 또는 냉장 탱크 또는 온도 제어 탱크 또는 탱크 또는 그 조합 내의 저밀도 액체의 온도는 원하는 온도 범위에서 유지될 수 있다.
Figure pct00295
냉장 또는 온도 제어 또는 냉각 탱크는 열 관리를 위해 하나 이상의 방법 또는 그 조합 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 열 관리 방법은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다:
ㅇ 냉장
ㅇ 냉각기
ㅇ 증기 압축 냉장 사이클
ㅇ 흡수 기반 냉장 사이클
ㅇ 증발 냉각
ㅇ 수성 증발 냉각
ㅇ 저밀도 액체의 비등으로 인한 냉각. 생성된 증기는 오프-기체로 지칭될 수 있다.
■ 상기 오프-기체를 압축, 액체화 또는 달리 재사용 또는 재순환시키는 것이 바람직할 수 있다.
■ 연료 또는 기타 용도로 상기 오프-기체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
ㅇ 냉각
ㅇ 열 저장
ㅇ OTEC
ㅇ 저온 해수
ㅇ 기화 액체 천연 가스의 흡열을 사용하여 냉각하는 것을 포함할 수 있는 LNG 기화로부터의 냉각
ㅇ 액체-액체 상 냉장 사이클
ㅇ 기체-기체 상 냉장 사이클
ㅇ 고체-고체 상 냉장 사이클
ㅇ 고체-기체 상 냉장 사이클
Figure pct00296
부탄 또는 n-부탄 또는 일반 부탄이 고증기압 저밀도 액체의 예로서 제공될 수 있다. 부탄 대신에 또는 부탄에 더하여 다른 액체를 사용할 수 있다. 부탄은 또한 부탄을 함유하거나 포함하는 용액을 의미할 수 있다.
Figure pct00297
고밀도 액체 또는 저밀도 액체 또는 양자 모두의 예로서 물이 제공될 수 있다. 물 대신에 또는 물에 더하여 다른 액체를 사용할 수 있다. 물은 또한 물을 함유하거나 포함하는 용액을 지칭할 수 있다.
Figure pct00298
열 저장 매체 또는 매체는 열을 저장하거나 '냉각'하거나 열을 전달하거나 '냉각'하거나 그 조합에 사용될 수 있는 액체 또는 고체 또는 기체 또는 초임계 유체 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 열 저장 매체는 고체-액체 상전이, 액체-액체 상전이, 액체-기체 상전이, 액체-고체 상전이, 고체-액체 상전이, 고체-고체 상전이, 기체-기체 상전이, 화학 반응, 가역 화학 반응 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있는 상 변화 물질을 포함할 수 있다.
Figure pct00299
열 저장 액체는 물, 또는 물과 결빙점 강하제를 포함하는 수용액, 비수성 액체, 액체-액체 상전이 액체, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00300
열 저장 액체는 물, 또는 물과 결빙점 강하제를 포함하는 수용액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 저장 액체는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 물의 용액을 포함할 수 있다:
ㅇ 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 수용성 유기물: 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 아세톤, 케톤, 알콜, 알데히드, 글리콜, 글리콜 폴리머, 폴리머, 당, 당 알콜, 당 대체물, 당밀
ㅇ 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 수용성 질소 화합물: 암모니아, 질산, 우레아 또는 그 유도체
ㅇ 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 이온성 화합물: 염화나트륨, 염화칼슘, 암모늄염, 나트륨염, 칼슘염, 마그네슘염, 칼륨염, 해염, 알칼리금속염, 알칼리토금속염, 전이금속염, 염화물염, 황산염, 아황산염, 탄산염, 중탄산염, 계면활성제
ㅇ 이온성 액체 + 수용액
ㅇ 산
ㅇ 염기
ㅇ 수용성 기체
ㅇ 유기황 화합물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 수용성 황 화합물
Figure pct00301
열 저장 열 교환은 냉각 에너지 요건을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
Figure pct00302
열 저장 열 교환은 액체 부탄의 비열용량에 저장된 '냉기'를 회수하기 위해 사용될 수 있다.
Figure pct00303
열 저장 매체는 하나 이상의 탱크에 저장될 수 있다.
Figure pct00304
열 저장 매체는 온도 구배가 있는 탱크에 저장할 수 있다. 예를 들어, 더 저온의 열 저장 액체는 온도 층을 형성하고 더 온난한 열 저장 액체는 다른 온도 층을 형성한다.
Figure pct00305
열 저장 매체는 적어도 하나의 '온난' 액체용 탱크와 적어도 하나의 '저온' 액체용 탱크를 갖는 2개 이상의 탱크에 저장될 수 있다.
Figure pct00306
충전 전 또는 충전 중에 액체 부탄은 '온난' 열 저장 매체와 열 교환되어 '저온' 열 저장 매체를 형성하고 '온난' 부탄을 형성할 수 있다. 상기 열 교환은 부탄이 부탄의 증기압 이상인 압력에 있을 때 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 열 교환은 액체 부탄 펌핑 스테이지 또는 가압 스테이지 후에 또는 도중에 수행될 수 있다. 예를 들어, 현재 설명된 단계는 부탄이 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 전달되기 전에 또는 전달되는 동안 수행될 수 있으며, 이는 현재 에너지 저장 장치가 전기를 저장하거나 '충전'을 진행하는 도중일 때 필요할 수 있다.
Figure pct00307
방출 전 또는 방출 중에 액체 부탄은 '저온' 열 저장 매체와 열 교환되어 액체 부탄을 대기압(또는 다른 원하는 압력)에서 부탄의 비등점 근방 또는 그 이하로 냉각하고 '온난' 열 저장 액체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 열 교환은 액체 부탄 수력 발전 스테이지 또는 감압 스테이지 전 또는 도중에 수행될 수 있다. 예를 들어, 현재 설명된 단계는 부탄이 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달되기 전이나 도중 또는 후에 수행될 수 있고, 이는 현재의 에너지 저장 장치가 전기를 생성하거나 '방출'하는 도중일 때 필요할 수 있다.
Figure pct00308
설치 및/또는 프로젝트 설정 중에 하나 이상의 프로세스 또는 그 조합을 사용하여 저밀도 액체를 시스템에 추가할 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 저밀도 액체는 LPG 또는 다른 탄화수소 또는 저밀도 액체 운송 베슬로부터 에너지 저장 시스템의 저밀도 액체 해저 파이프라인 상의 상호 연결 지점으로의 유선을 연결함으로써 추가되거나 제거될 수 있다.
ㅇ 예를 들어, LPG 또는 기타 탄화수소 또는 저밀도 액체 운송 베슬을 분리 가능한 부표에 연결하여 저밀도 액체를 추가하거나 제거할 수 있다. 상기 분리가능한 부표는 저밀도 액체 탱크 또는 해저 파이프라인 또는 그 조합의 하나 이상의 지점에 연결될 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 파이프라인에서 전달되는 저밀도 액체에 의해 저밀도 액체가 추가되거나 제거될 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 저밀도 액체는 철도 차량에서 전달되는 저밀도 액체에 의해 추가되거나 제거될 수 있다.
ㅇ 예를 들어, 저밀도 액체는 유조선 트럭, 총알 탱크, 또는 그 조합으로부터 전달되는 저밀도 액체에 의해 추가되거나 제거될 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체 저장용기를 냉장 또는 냉각하는 경우, 추가된 저밀도 액체는 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장용기에 저밀도 액체를 추가하기 이전, 도중 또는 후에 냉각 또는 냉장될 수 있다.
Figure pct00309
액체 n-부탄 비열용량: 2.275 J/g℃
Figure pct00310
'저온' 열 저장 매체는 1bar 압력(또는 다른 원하는 압력 범위)에서 저밀도 액체의 비등점 온도 이하의 열 저장 매체를 포함할 수 있다.
Figure pct00311
'저온' 열 저장 매체는 단열 탱크에 저장할 수 있다.
Figure pct00312
'저온' 열 저장 매체는 열 관리를 통해 충분히 저온 온도로 유지될 수 있다. 상기 열 관리는 열 저장 매체의 온도가 특정 온도 또는 온도 범위를 초과할 때 또는 원할 때 냉장 또는 다른 냉각 방법을 포함할 수 있다. 충분히 저온 온도의 열 저장 매체는 '온난' 저밀도 액체와 열 교환될 때 생성된 '냉각된' 저밀도 액체가 고고도 탱크의 설계 압력 등급 이하의 증기압을 소유하는 온도를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 충분히 저온인 온도의 열 저장 매체는 '온난' 저밀도 액체와 열 교환될 때 생성된 '냉각된' 저밀도 액체가 '온난' 저밀도 액체의 온도보다 더 낮은 온도에 있는 온도를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 '냉각된' 저밀도 액체는 고고도 저장 저장용기의 압력 등급 이하의 증기압을 소유할 수 있고 상기 고고도 저장 저장용기로 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 '냉각된' 저밀도 액체는 고고도 저장 저장용기의 압력 등급 이상인 증기압을 소유할 수 있고 상기 고고도 저장 저장용기로 전달되기 전에 추가 냉각을 거칠 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 '냉각된' 저밀도 액체는 고고도 저장 저장용기의 압력 등급 이하인 증기압을 소유할 수 있고 상기 고고도 저장 저장용기로 전달되기 전에 추가 냉각을 거칠 수 있다.
Figure pct00313
저밀도 액체와의 열 저장 매체 열 교환은 펌프 및/또는 발전기 단계 전이나 후에 또는 양자 모두에서 발생할 수 있다.
Figure pct00314
냉장 또는 냉각된 고고도 저장용기는 본 에너지 저장 시스템이 부분적으로 또는 완전히 방출될 때 더 많은 기생 냉각 에너지 소비를 요구할 수 있다. 부분적으로 또는 완전히 방출된 상태는 고고도 또는 육지 또는 위의 물 저장 저장용기가 부분적으로 또는 완전히 저밀도 액체로 만충되어 있는 경우를 수반할 수 있다.
Figure pct00315
일부 실시예는 변위된 더 고밀도 액체가 더 낮은 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달되는 폐쇄형 시스템을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 저고도 및 고고도 저장용기 사이에서 고밀도 액체를 전달하는 파이프는 유사하거나 동일한 밀도를 가진 액체로 둘러싸이거나 액체에 잠길 수 있다. 예를 들어, 상기 파이프가 유사하거나 동일한 밀도를 갖는 액체에 잠기거나 둘러싸이거나 인접한 경우, 상기 고밀도 액체 파이프는 파이프 외부의 정수압에 근방이거나 동일한 파이프 내부 압력을 소유할 수 있다. 예를 들어, 상기 파이프가 유사하거나 동일한 밀도를 갖는 액체에 잠기거나 액체에 둘러싸여 있거나 인접한 경우, 상기 고밀도 액체 파이프는 저밀도 액체 파이프보다 더 적은 압력 내성을 필요로하는 파이프를 사용하여 구축될 수 있다. 더 적은 압력 내성을 필요로 하는 상기 파이프는 저밀도 액체에 사용되는 파이프 또는 파이프들에 비교하여 더 저렴하거나 더 큰 직경이거나 양자 모두일 수 있다.
Figure pct00316
저밀도 액체 저장 저장용기를 냉각하기 위한 냉장 시스템은 백업 발전기를 사용한다. 상기 백업 발전기는 비상시의 경우에 냉각 또는 냉장 장비를 구동하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 백업 발전기는 에너지 저장 시스템이 완전히 방출되고 다른 전기 공급원이 없을 때 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 백업 발전기는 부탄 또는 기타 저밀도 액체 또는 기체-액체 연료를 포함하지만 이에 제한되지 않는 것들 같은 저밀도 액체에 의해 구동될 수 있다. 상기 백업 발전기는 원하는 경우 다른 연료 소스에 의해 구동될 수 있다.
Figure pct00317
전력 평활화 또는 즉각적인 응답은 리튬 이온 배터리, 배터리, 플라이휠, 커패시터, 슈퍼커패시터 또는 원하는 경우 기타 에너지 저장 시스템을 사용할 수 있다.
Figure pct00318
액체 유량 또는 액체 압력 또는 그 조합이 변경되는 동안 발생할 가능성이 있을 수 있는 유압파 또는 '유압 충격'의 잠재적 강도를 최소화하거나 완화하기 위해 시스템, 방법 또는 제어가 사용될 수 있다. 유압 충격 또는 유압파 완화 조치는 본 기술 분야에 알려져 있을 수 있으며, 점진적 유량 조절, 시동 절차, 정지 절차, 워터 타워, 서지 탱크, 하이드로뉴메틱 충격 흡수 장치, 유압식 충격 흡수 장치, 팽창 탱크, 펌핑 바이패스, 펌핑 플라이휠 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
Figure pct00319
저비등점 저밀도 액체를 저장하기 위한 냉장 또는 냉각 탱크는 예를 들어 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 본 기술 분야에서 사용되는 냉장 탱크와 유사하거나 동일할 수 있다: LPG 터미널, 프로판 저장, 부탄 저장, 암모니아 저장, NGL 저장, LNG 저장 또는 그 조합.
Figure pct00320
해저 탱크 구성 재료는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다: 금속, 강철, 알루미늄, 콘크리트, 프리캐스트 콘크리트, 플라스틱, 코팅 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 복합체, 유리 섬유, 고무, 직물, 골재.
Figure pct00321
저밀도 액체는 온도와 압력에 따라 밀도 변화가 발생할 수 있다.
Figure pct00322
심층 해수의 비교적 낮은 온도로 인해(일반적으로 약 0 내지 3℃), 방출 동안, 저밀도 액체는 주위의 주변 온도 미만의 온도에서 고고도 저장용기로 복귀될 수 있다. 저밀도 액체가 심해에서 발생하는 냉각으로 인해 주위 주변 온도 미만의 온도에서 고고도 저장용기로 복귀할 수 있는 경우, 저밀도 액체는 열 저장에서 이용 가능한 것보다 더 적은 냉각 또는 열 제거가 필요할 수 있고, 이는 냉장 또는 냉각된 저밀도 액체 저장과 연관된 잠재적인 기생 에너지 수요를 추가로 감소시킬 수 있다.
Figure pct00323
해수가 열 저장 액체로 사용될 수 있다. 해수는 대략 섭씨 -2도의 결빙점을 소유할 수 있다.
Figure pct00324
담수화 염수 또는 역삼투 염수가 열 저장 액체로 사용될 수 있다.
Figure pct00325
열 저장 액체에 첨가제를 추가할 수 있다. 첨가제는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 억제제, 산소 스캐빈저, 결빙점 강하제, 본 출원에 설명된 다른 첨가제, 본 기술 분야의 다른 첨가제.
Figure pct00326
본 발명은 펌프, 센서, 제어기, 파이프, 밸브, 및/또는 도면에 도시되지 않았거나 본 출원에 설명되지 않을 수 있는 다른 장비 또는 재료를 포함할 수 있다.
Figure pct00327
열 저장 저장용기는 강성 탱크, 블래더 탱크 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00328
고고도 저장용기 및/또는 저고도 저장용기는 강성 탱크, 블래더 탱크, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
Figure pct00329
열 저장 저장용기는 '온난' 및 '저온' 열 저장 액체 또는 열 저장 매체의 혼합을 분리하거나 최소화하기 위해 부유 또는 고체 재료 또는 액체 재료 또는 그 조합 장벽을 포함할 수 있다.
Figure pct00330
탱크 및 저장용기는 액체, 고체, 기체, 기체-액체 또는 그 조합을 저장하기 위해 본 기술 분야에 알려진 탱크 및 저장용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탱크 및 저장용기는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: ASME 가압 탱크, 반가압 탱크, 대기압 탱크, 평형 압력 탱크, 부유 루프 탱크, 호톤(Horton) 구체, 총알 탱크, 강철 탱크, 시멘트 탱크, 유리 섬유 탱크, 복합 탱크, 플라스틱 탱크, 알루미늄 탱크, 스테인리스 스틸 탱크, 티타늄 탱크, 금속 탱크, 유리 탱크, 세라믹 탱크, 목재 탱크, 블래더 탱크, 강성 탱크, 피스톤 탱크, 냉장 탱크, 냉각 탱크, 야외 탱크, 야외 구덩이, 야외 연못, 라이너 연못, 가요성 탱크, 모듈러 탱크, 해저 탱크, 압력 평형 탱크, 하이브리드 탱크, 앵커드 탱크, 밀도 중립 탱크, 밸러스트 탱크, 지지 구조 탱크, 해저 탱크, 지하 탱크, 단열 탱크, 이동 탱크, 비이동 탱크, 실린더 탱크, 개방형 하단부 탱크, 개방형 포트 탱크, 포트 및 밸브를 갖는 탱크, 폐쇄형 시스템 탱크, 개방형 시스템 탱크.
예시적인 도면 설명
도 120: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 에너지는 서로 다른 두 고도 사이의 고밀도 액체와 저밀도 액체 사이의 중력 위치 에너지 차이에 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 각각 고밀도 액체 및 저밀도 액체 양자 모두를 저장하도록 설계될 수 있는 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기를 이용할 수 있다. 시스템이 중력 위치 에너지를 저장하지 않는 조건에서 고고도 저장용기는 저밀도 액체를 저장할 수 있고 저고도 저장용기는 고밀도 액체를 저장할 수 있다. 저밀도 액체의 적어도 일부가 저고도 저장용기에서 고밀도 액체의 적어도 일부를 변위시킬 때 에너지가 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예에서, 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기 모두에 있는 액체의 부피는 원하는 경우 상대적으로 일정하게 유지될 수 있는 데, 그 이유는 저장용기에 진입하는 액체의 부피가 상기 저장용기에서 유출되는 액체의 부피와 같을 수 있기 때문이다. 예를 들어, 일반적으로 저밀도 액체의 부피가 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 펌핑되는 경우, 대략 동일한 부피의 고밀도 액체가 저고도 저장용기로부터 변위되어 고고도 저장용기로 전달될 수 있다. 본 도면은 육지의 고고도 저장용기와 수중의 저고도 저장용기를 도시한다. 본 도면은 정상(steady)의 거의 완전히 '방출된' 상태의 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 121: 본 도면이 에너지 또는 전기를 저장하거나 '충전'하는 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면 도 120과 유사하다.
도 122: 본 도면이 에너지 저장 시스템이 정상의 거의 완전히 충전된 상태를 나타내는 것을 제외하면 도 120과 유사하다.
도 123: 본 도면이 에너지를 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'될 때의 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면, 도 120과 유사하다.
도 124: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시켜 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 에너지는 서로 다른 두 고도 사이의 고밀도 액체와 저밀도 액체 사이의 중력 위치 에너지 차이에 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 각각 고밀도 액체 및 저밀도 액체 양자 모두를 저장하도록 설계될 수 있는 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기를 이용할 수 있다. 시스템이 중력 위치 에너지를 저장하지 않는 조건 하에서, 고고도 저장용기는 저밀도 액체를 포함할 수 있고 저고도 저장용기는 고밀도 액체를 포함할 수 있다. 저밀도 액체의 적어도 일부가 저고도 저장용기에서 고밀도 액체의 적어도 일부를 변위시킬 때 에너지가 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예에서, 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기 모두에 있는 액체의 부피는 원하는 경우 상대적으로 일정하게 유지될 수 있는 데, 그 이유는 저장용기에 진입하는 액체의 부피가 상기 저장용기에서 유출되는 액체의 부피와 같을 수 있기 때문이다. 예를 들어, 저밀도 액체의 부피가 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 펌핑되는 경우, 동일한 부피의 고밀도 액체가 저고도 저장용기로부터 변위되어 고고도 저장용기로 전달될 수 있다. 본 도면은 부유 구조 상의 고고도 저장용기와 수중의 저고도 저장용기를 도시한다. 본 도면은 정상(steady)의 거의 완전히 '방출된' 상태의 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 125: 본 도면이 에너지 또는 전기를 저장하거나 '충전'하는 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면 도 124와 유사하다.
도 126: 본 도면이 에너지 저장 시스템이 정상의 거의 완전히 충전된 상태를 나타내는 것을 제외하면 도 124와 유사하다.
도 127: 본 도면이 에너지를 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면, 도 124와 유사하다.
도 128: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 에너지는 서로 다른 두 고도 사이의 고밀도 액체와 저밀도 액체 사이의 중력 위치 에너지 차이에 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 각각 고밀도 액체 및 저밀도 액체 양자 모두를 저장하도록 설계될 수 있는 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기를 이용할 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 저고도 저장용기보다 고고도 저장용기에서 상이한 온도로 동작할 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기는 저고도 저장용기보다 더 낮은 온도에 있을 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 예를 들어, 저밀도 액체 및 고밀도 액체 열 교환 및/또는 보조 열 저장과의 열 교환을 이용함으로써 고고도 저장용기가 저고도 저장용기와 상이한 온도에서 액체를 저장하는 것을 효율적으로 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열용량 차이로 인해 고밀도 액체의 일부는 저밀도 액체와 열 교환될 수 있고 고밀도 액체의 다른 부분은 보조 열 저장과 열 교환될 수 있다. 본 도면은 '저온' 열 저장 저장용기 및 '온난' 열 저장 저장용기를 포함하는 열 저장 시스템을 갖는 본 실시예를 도시한다. 본 도면은 에너지 또는 전기를 저장하거나 '충전'하는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 129: 본 도면이 에너지를 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면, 도 128과 유사하다.
도 130: 본 도면이 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이유로 탱크 내에서 분리될 수 있는 '온난' 및 '저온' 열 저장 둘 모두를 포함하는 저장용기를 포함하는 열 저장 시스템을 갖는 본 실시예를 보여주는 것을 제외하고는 도 128과 유사하다: 온도 구배, 블래더, 장벽 또는 기타 분리기.
도 131: 본 도면이 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이유로 탱크 내에서 분리될 수 있는 '온난' 및 '저온' 열 저장 둘 모두를 포함하는 저장용기를 포함하는 열 저장 시스템을 갖는 본 실시예를 보여주는 것을 제외하고는 도 128과 유사하다: 온도 구배, 블래더, 장벽 또는 기타 분리기.
도 132: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 에너지는 서로 다른 두 고도 사이의 고밀도 액체와 저밀도 액체 사이의 중력 위치 에너지 차이에 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 각각 고밀도 액체 및 저밀도 액체 양자 모두를 저장하도록 설계될 수 있는 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기를 이용할 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 저고도 저장용기보다 고고도 저장용기에서 상이한 온도로 동작할 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기는 저고도 저장용기보다 더 낮은 온도에 있을 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 예를 들어, '온난' 고밀도 액체 저장 저장용기, 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환 및 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기를 이용함으로써 고고도 저장용기가 저고도 저장용기와 상이한 온도에서 액체를 저장하는 것을 효율적으로 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열용량 차이로 인해 고밀도 액체의 일부는 저밀도 액체와 열 교환될 수 있고 고밀도 액체의 다른 부분은 '온난' 고밀도 액체 저장 저장용기에 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기를 이용할 수 있다. 고밀도 액체와 저밀도 액체 모두를 저장하도록 설계된 고고도 저장용기로 그리고, 그로부터 전달되는 '저온' 고밀도 액체는 상기 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기로 그리고, 그로부터 전달될 수 있다. 본 도면은 에너지 또는 전기를 저장하거나 '충전'하는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 133: 본 도면이 에너지를 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면, 도 132와 유사하다.
도 134: 본 도면이 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기와 저밀도 액체와 고밀도 액체 둘 모두를 저장하도록 설계된 저장용기 양자 모두에 냉각 또는 다른 열 관리를 적용하는 냉각 시스템 또는 열 관리 시스템을 갖는 에너지 저장 시스템을 도시한다는 것을 제외하면, 도 132와 유사하다.
도 135: 본 도면이 에너지를 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 에너지 저장 시스템을 나타내는 것을 제외하면, 도 134와 유사하다.
도 136: 유량에 대한 예시적인 계산을 보여주는 것을 제외하고는 도 134와 유사하다.
도 137: 유량에 대한 예시적인 계산을 보여주는 것을 제외하면 도 135와 유사하다.
도 138: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위하여 전기를 저장하는 에너지 저장 프로세스. 에너지는 적어도 2개 이상의 서로 다른 고도의 2개 이상의 저장용기 사이의 고밀도 액체와 저밀도 액체 사이의 중력 위치 에너지 차이에 저장될 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 각각 고밀도 액체 및 저밀도 액체 양자 모두를 저장하도록 설계될 수 있는 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기를 이용할 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기에서의 온도와 유사한 온도로 동작할 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 상기 고고도 저장용기에 인접하거나 이 주위의 주변 온도, 또는 비교적 안정한 온도, 또는 그 조합과 다른 온도를 갖는 고고도 저장용기와 함께 동작할 수 있다. 본 도면에 도시된 실시예는 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환에 의해, 그리고, 심해로부터의 '저온' 해수(도 138에 'CW'로 표현될 수 있는 '저온 심층 해수')를 사용한 냉각 및/또는 열 교환을 이용함으로써 고고도 저장용기가 상기 고고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 주변 온도와는 다른 온도에서 액체를 저장하는 것을 효율적으로 가능하게 할 수 있다. 본 도면은 에너지 또는 전기를 저장하거나 '충전'하는 에너지 저장 시스템을 도시한다.
도 139: 에너지를 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 에너지 저장 시스템을 도시하는 것을 제외하면 도 138과 유사하다.
예시적인 도면 키
도 120 - 123:
Figure pct00331
도 124 - 127:
Figure pct00332
도 128 및 도 129:
Figure pct00333
참고: 위의 도면 키는 전력 저장 또는 '충전'을 도중의 시스템에 관련하여 특정 컴포넌트를 정의할 수 있다. '유동 병합기'과 같은 일부 용어는 시스템이 동력을 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 도중일 때 '유동 분할기'과 같이 다른 용어 또는 역적용을 포함할 수 있다.
도 132: - 137:
Figure pct00334
참고: 위의 도면 키는 전력 저장 또는 '충전'을 도중의 시스템에 관련하여 특정 컴포넌트를 정의할 수 있다. '유동 병합기'과 같은 일부 용어는 시스템이 동력을 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 도중일 때 '유동 분할기'과 같이 다른 용어 또는 역적용을 포함할 수 있다.
도 138 및 도 139:
Figure pct00335
참고: 위의 도면 키는 전력 저장 또는 '충전'을 도중의 시스템에 관련하여 특정 컴포넌트를 정의할 수 있다. '유동 병합기'과 같은 일부 용어는 시스템이 동력을 생성하거나 전기를 생성하거나 '방출'하는 도중일 때 '유동 분할기'과 같이 다른 용어 또는 역적용을 포함할 수 있다.
추가 설명
일부 실시예에서, 고고도 및/또는 저고도 저장용기는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계될 수 있다. 일부 실시예는 동일한 탱크 또는 베슬의 적어도 일부에 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 저장하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기를 수반할 수 있으며, 여기서, 저밀도 액체와 고밀도 액체가 동일한 탱크 또는 탱크들에 저장될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 저고도 저장용기를 수반할 수 있으며, 여기서, 저밀도 액체와 고밀도 액체가 동일한 탱크 또는 탱크들에 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 탱크는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 탱크에 저장된 액체의 총 부피는 일정하게 유지될 수 있는 반면, 저밀도 액체 및 고밀도 액체의 상대 부피는 충전 상태(전기 저장 용량의 백분율) 및/또는 다른 인자에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 탱크를 포함하는 고고도 저장 저장용기는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계된 탱크를 포함할 수 있다. 본 예에서, 저밀도 액체의 부피가 상기 탱크로부터 전달되는 경우, 동일한 부피의 고밀도 액체가 상기 탱크로 전달될 수 있다. 유사하게, 본 예에서, 고밀도 액체의 부피가 상기 탱크로부터 전달되는 경우, 동일한 부피의 저밀도 액체가 상기 탱크로 전달될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 탱크를 포함하는 저고도 저장 저장용기는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계된 탱크를 포함할 수 있다. 본 예에서, 저밀도 액체의 부피가 상기 탱크로부터 전달되는 경우, 동일한 부피의 고밀도 액체가 상기 탱크로 전달될 수 있다. 유사하게, 본 예에서, 고밀도 액체의 부피가 상기 탱크로부터 전달되는 경우, 동일한 부피의 저밀도 액체가 상기 탱크로 전달될 수 있다. 현재 설명된 실시예는 다음과 같은 다수의 이점을 나타낼 수 있다:
Figure pct00336
예를 들어, 현재 설명된 실시예는 더 적은 탱크의 사용을 가능하게 할 수 있다. 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 탱크를 사용하는 고고도 영역은 고밀도 액체와 저밀도 액체를 별도로 저장하는 고고도 영역으로 저장 용량 부피의 절반이 필요할 수 있다.
Figure pct00337
예를 들어, 현재 설명된 실시예는 저장 탱크를 위한 강성 및/또는 고정 부피 구조의 사용을 가능하게 할 수 있다. 에너지 저장 탱크의 충전 상태에 무관하게 동일한 부피의 액체를 탱크에 저장하는 시스템의 능력에 의해 저장 탱크에 대한 강성 및/또는 고정 부피 구조의 사용이 가능해질 수 있다. 부유 루프 탱크 및/또는 블래더형 탱크와 비교하여 강성 또는 고정 부피 탱크는 더 오래 지속되거나 비용이 저렴하거나 유지보수가 덜 필요하거나 더 적은 장애 지점을 소유하거나 또는 그 조합일 수 있다.
Figure pct00338
예를 들어, 현재 설명된 실시예는 열 저장 매체로서 고밀도 액체 및/또는 저밀도 액체의 사용을 가능하게 할 수 있으며, 이는 냉각 또는 냉장 또는 온도 제어된 저밀도(및/또는 고밀도) 액체를 필요로 할 수 있는 시스템에서 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체에 진입 및 유출되는 열 교환은 열 회수를 가능하게 하고 상당히 낮은 냉각 기생 부하를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기에서, 전기를 저장하거나 '충전'하는 동안 저밀도 액체는 고고도 저장용기로부터 유출될 수 있고 고밀도 액체가 고고도 저장용기에 진입하기 전에 또는 진입하는 동안 고밀도 액체와 열 교환될 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기에서, 전기를 생성하거나 '방출'하는 동안, 고밀도 액체는 고고도 저장용기로부터 유출될 수 있고 저밀도 액체가 고고도 저장용기에 진입하기 전에 또는 진입하는 동안 저밀도 액체와 열 교환될 수 있다.
Figure pct00339
예를 들어, 현재 설명된 실시예는 동일한 부피의 저장된 액체를 연속적으로 포함하는 부유 베슬을 소유하기 위해 부유하는 고고도 저장용기를 갖는 시스템을 가능하게 할 수 있으며, 이는 대부분의 또는 모든 충전 상태 동안 충분히 밸러스트되거나 보다 안정한 부유하는 고고도 저장용기를 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 탱크 내의 액체-액체 계면에서 직접 접촉하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 실시예에서 액체-액체 계면에서 직접 접촉하는 것이 바람직할 수 있다: 저밀도 액체는 고밀도 액체에 실질적으로 불용성이거나, 또는 저밀도 액체가 고밀도 액체에 완전히 포화되어 있거나, 또는 고밀도 액체는 저밀도 액체에서 완전히 포화된다.
일부 실시예에서, 저밀도 액체와 고밀도 액체가 탱크 내에서 분리되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체와 고밀도 액체가 부유 장벽, 또는 블래더, 또는 라이너, 또는 압력 교환기에 의해 분리되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이유로 인해, 부유 장벽, 블래더, 라이너 또는 압력 교환기에 의해 저밀도 액체와 고밀도 액체가 분리되는 것이 바람직할 수 있다: 저밀도 액체가 고밀도 액체에 가용성이거나, 또는 저밀도 액체가 고밀도 액체의 결빙점에서 또는 그 근방에서 또는 그 미만에서 저장되거나, 저밀도 액체가 고밀도 액체와 수화물을 형성할 수 있거나, 저밀도 액체가 고밀도 액체와 반응할 수 있다. 일부 실시예에서, 탱크 내의 상기 분리는 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 동일한 탱크 내의 상이한 온도에서 저장될 수 있게 하는 단열 장벽을 포함할 수 있다. 일부 실시예가 동일하거나 유사한 온도에서 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 저장하는 것을 수반하지만, 일부 다른 실시예에서 상이한 온도에서 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 저장하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 예를 들어 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 경우에, 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 상이한 온도에서 저장하는 것이 바람직할 수 있다: 저밀도 액체는 고밀도 액체의 결빙점에서 또는 그 근방에서 또는 그 미만의 온도에서 저장되거나 고밀도 액체는 너무 높은 저밀도 액체의 증기압을 초래할 수 있는 온도에서 또는 그 근방에서 또는 그를 초과한 온도에서 저장된다.
일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체는 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계된 고고도 저장용기 및/또는 저고도 저장용기에 적어도 부분적으로 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 저장 또는 '충전'은 저밀도 액체를 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 전달하는 것을 수반할 수 있고, 이는 저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로 고밀도 액체를 변위시키는 것을 수반할 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, 전기 생성 또는 '방출'은 고밀도 액체를 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 전달하는 것을 수반할 수 있고, 이는 저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로 저밀도 액체를 변위시키는 것을 수반할 수 있다. 충전하는 동안, 저고도 저장용기로 진입하는 저밀도 액체의 부피는 저고도 저장용기에서 유출되는 고밀도 액체의 부피와 같을 수 있다. 충전하는 동안, 고고도 저장용기로 진입하는 고밀도 액체의 부피는 고고도 저장용기에서 유출되는 저밀도 액체의 부피와 같을 수 있다. 방출하는 동안, 저고도 저장용기로 진입하는 고밀도 액체의 부피는 저고도 저장용기에서 유출되는 저밀도 액체의 부피와 같을 수 있다. 방출하는 동안, 고고도 저장용기로 진입하는 저밀도 액체의 부피는 고고도 저장용기에서 유출되는 고밀도 액체의 부피와 같을 수 있다. 일부 실시예에서, 저장용기의 하나 이상 또는 그 조합은 가열 또는 냉각 또는 양자 모두를 필요로 할 수 있다.
가열 또는 냉각 또는 양자 모두는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체가 온도 제어되거나 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체가 시스템의 특정 섹션 내에서 설계 온도 범위 내에 있도록 보장하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 저장용기는 저밀도 액체의 온도가 저밀도 액체의 증기압이 저장 탱크의 설계 압력 이하인 것을 보장하는 온도 범위 이하인 것을 보장하도록 '냉각'될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체의 온도가 고체 수화물의 형성을 방지하는 온도 범위 이상인 것을 보장하기 위해 저고도 저장용기가 '가열'될 수 있다. '냉각하는' 또는 '냉각된'은 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두를 온도 범위 이하에서 유지 또는 저장하는 것을 수반할 수 있다. '냉각하는' 또는 '냉각된'은 저장용기 외부 환경 온도 이하에서 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두를 유지하거나 저장하는 것을 수반할 수 있다. '가열하는' 또는 '가열된'은 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두를 온도 범위 이상에서 유지 또는 저장하는 것을 수반할 수 있다. '가열하는' 또는 '가열된'은 저장용기 외부 환경의 온도 이상에서 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두를 유지하거나 저장하는 것을 수반할 수 있다.
일부 실시예에서, 고도 영역에 진입하거나 그로부터 유출되는 저밀도 액체의 부피는 고도 영역으로부터 유출되거나 그에 진입하는 고밀도 액체의 부피와 대략 동일할 수 있다. 고고도 저장용기가 저고도 저장용기와 다른 온도에서 동작하거나 액체의 온도가 전달 또는 그 조합 중에 실질적으로 변하는 경우, 이때, '가열' 또는 '냉각' 또는 양자 모두가 시스템의 각각의 섹션이 설계 온도 범위 내에서 동작하는 것을 보장하기 위해 필요할 수 있다. 상기 '가열' 또는 '냉각' 또는 양자 모두가 효율적으로 또는 상기 '가열' 또는 '냉각' 또는 양자 모두와 관련된 최소의 기생 부하로 수행되는 것을 보장하도록 열 회수 또는 열 저장 또는 그 조합이 필요할 수 있다. 일부 실시예에서, 열 회수를 위한 하나의 프로세스는 고밀도 액체가 반대쪽 저장용기로 전달되는 것과 함께 저장용기로 전달되는 저밀도 액체를 열 교환하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 또는 방출 동안, 저장용기로 전달되는 저밀도 액체의 부피 또는 부피 유량 또는 양자 모두는 반대쪽 저장용기로 전달되는 고밀도 액체의 부피 또는 부피 유량 또는 양자 모두와 동일할 수 있다. 부피가나 부피 유량 또는 양자 모두 동일할 수 있지만, 저밀도 액체와 고밀도 액체의 열용량은 상이할 수 있다. 결과적으로, 동일한 부피의 저밀도 액체와 동일한 부피의 고밀도 액체를 열 교환하면 불완전한 열 회수를 초래할 수 있다. 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열용량의 차이를 다루거나 그로부터 이익을 얻거나 활용하거나 그 조합을 활용할 수 있는 다수의 실시예가 있다. 상이한 온도에서 시스템의 상이한 섹션의 효율적인 동작 및/또는 열 회수를 가능하게 할 수 있는 다수의 실시예가 있다.
예를 들어, 일부 실시예는 고밀도 액체의 일부만을 반대쪽 저장용기로 전달되는 저밀도 액체와 열 교환하는 것을 수반할 수 있다. 고밀도 액체의 일부만이 저밀도 액체와 열 교환될 수 있게 하기 위해, 고밀도 액체는 예를 들어 전기를 저장하거나 충전하는 동안 2개 이상의 스트림으로 분할될 수 있다. 스트림 중 하나는 스트림의 총 열용량이 저밀도 액체의 총 열용량과 대략 동일하도록 하는 유량으로 고밀도 액체를 포함할 수 있으며, 이는 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 실질적으로 완전한 열 회수로 열 교환되는 것을 가능하게 할 수 있다. 다른 고밀도 액체 스트림은 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분을 포함할 수 있다. 다른 고밀도 액체 스트림은 보조 열 저장과 열 교환될 수 있다. 저밀도 액체와의 열 교환 또는 보조 열 저장 또는 양자 모두 후에 2개의 고밀도 액체 스트림이 병합될 수 있다. 시스템이 전기를 저장하거나 '충전' 도중인 경우, 두 스트림은 고고도 저장용기로 전달될 수 있다. 시스템이 전기를 생성하거나 '방출'하는 도중인 경우, 두 스트림은 공통 파이프 또는 파이프로 병합되어 저고도 저장용기로 전달될 수 있다. 본 실시예의 예는 도 128 및 도 129에 도시될 수 있다. 본 실시예의 예시적인 예가 아래에서 추가로 설명된다:
Figure pct00340
본 예에서는 도 128을 참조로 이용한다. '1'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기를 나타낼 수 있다. '2'는 고고도 저장용기와 열 교환기 사이에서 전달되는 저밀도 액체를 포함할 수 있다. '3'은 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열 전달을 용이하게 하는 열 교환기를 나타낼 수 있다. '4'는 열 교환기와 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈(HPRT) 사이에서 전달되는 저밀도 액체를 나타낼 수 있다. '5'는 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈(HPRT)을 나타낼 수 있다. '6'은 펌프/발전기와 저고도 저장용기 사이에 전달되는 저밀도 액체를 나타낼 수 있다. '7'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 저고도 저장용기를 나타낼 수 있다. '8'은 저고도 저장용기와 고고도 영역 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '9'는 고밀도 액체의 유동을 2개의 액체 스트림으로 분할하는 액체 유동 분할기(방출 동안 유동 병합기를 나타낼 수 있음)를 나타낼 수 있다. '10'은 총 열용량이 저밀도 액체의 열용량과 대략 동일한 고밀도 액체의 액체 스트림을 나타낼 수 있고, 유동 분할기와 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환기 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다 '11'은 저밀도 액체와의 열 교환 후 고밀도 액체 스트림을 나타낼 수 있고, 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환기와 유동 병합기 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '12'는 유동 분할기와 고밀도 액체-보조 열 저장 열 교환기 사이에 전달되는 고밀도 액체의 액체 스트림을 나타낼 수 있다. '13'은 고밀도 액체-보조 열 저장 열 교환기를 나타낼 수 있다. '14'는 보조 열 저장과 열 교환 후 고밀도 액체 스트림을 나타낼 수 있다. '15'는 스트림 병합기 또는 유동 병합기를 나타낼 수 있다(방출 동안 유동 분할기를 나타낼 수 있음). '16'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기와 유동 병합기 사이에 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '17'은 '온난' 보조 열 저장 저장용기를 나타낼 수 있다. '18'은 고밀도 액체-보조 열 저장 열 교환기와 '온난' 보조 열 저장 저장용기 사이에 전달되는 열 저장 매체 또는 열 전달 매체를 나타낼 수 있으며, '온난' 열 저장 매체 또는 열 전달 매체를 나타낼 수 있다. '19'는 고밀도 액체-보조 열 저장 열 교환기와 '저온' 보조 열 저장 저장용기 사이에 전달되는 열 저장 매체 또는 열 전달 매체를 나타낼 수 있으며, '저온' 열 저장 매체 또는 열 전달 매체를 나타낼 수 있다. '20'은 '저온' 보조 열 저장 저장용기를 나타낼 수 있다. '21'은 필요에 따라 고고도 저장용기, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합에 냉각 또는 열 관리를 제공하기 위한 냉각원 또는 열 관리 시스템 또는 그 조합을 나타낼 수 있다. '22'는 냉각원 또는 열 관리 시스템 또는 그 조합과 고고도 저장용기 또는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합 사이의 임의의 열 전달을 나타낼 수 있다.
Figure pct00341
본 예의 예시적인 구현은 3,000미터 수심의 저고도 저장용기 및 부유식 고고도 영역을 갖는 50MW(최대 전력), 600MWh(최대 전기 저장 용량) 시스템일 수 있다. 저밀도 액체는 n-부탄을 포함할 수 있고 고밀도 액체는 해수 또는 해수와 대략 동일한 밀도를 갖는 수용액을 포함할 수 있다. HDL을 변위시키는 LDL의 에너지 밀도는 m3당 약 3.56kWh이며, 이는 액체 저장 용량이 각각 600MWh 에너지 저장 시스템에 대해 약 167,888m3인 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기에 상당할 수 있다. 50MW의 최대 전력 용량에서 LDL의 부피 유량은 약 14,045m3/시간이고 HDL의 부피 유량은 약 14,045m3/시간이다. 다음은 추가적인 예 사양 및 계산이다:
ㅇ 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기는 -2℃의 온도에서 저밀도 액체와 고밀도 액체를 저장할 수 있다. -2℃는 대기압에서 n-부탄 LDL의 비등점 온도보다 더 낮을 수 있고, 이 예에서 사용된 HDL 수용액의 결빙점보다 더 높을 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체와 고밀도 액체를 둘 모두를 저장하도록 설계된 저고도 저장용기는 심층 해수와 동일한 온도 또는 약 2℃ 내지 4℃에서 액체를 저장하는 것으로 가정된다.
ㅇ 본 예는 고고도 영역으로 전달되는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 온도가 표층수 온도와 동일한 온도라고 가정하고, 이는 보수적인 가정이다. 본 예에서 표층수 온도는 30℃로 가정한다.
ㅇ 고밀도 액체의 비열용량은 3.9 J/g℃이다.
ㅇ 액체 일반 부탄의 비열용량은 2.275 J/g°K이다.
ㅇ 고밀도 액체의 밀도는 입방미터당 1030kg이다.
ㅇ 저밀도 액체의 밀도는 입방미터당 573kg이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 저밀도 액체의 총 부피 유량은 14,045m3/시간이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 고밀도 액체의 총 부피 유량은 14,045m3/시간이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 저밀도 액체의 총 질량 유량은 시간당 8,048 미터톤이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 고밀도 액체의 총 질량 유량은 시간당 14,466 미터톤이다.
ㅇ 최대 전력 용량 유량에서 저밀도 액체의 총 열용량은 시간당 °K당 18,309MJ이다.
ㅇ 최대 전력 용량 유량에서 고밀도 액체의 총 열용량은 시간당 °K당 56,417 MJ이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 고밀도 액체 부분의 부피 유량은 4,558m3/시간이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 고밀도 액체 부분을 포함하는 총 고밀도 액체 유동의 백분율은 32.45%이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분의 부피 유량은 9,487m3/시간이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분을 포함하는 총 고밀도 액체 유동의 백분율은 67.55%이다.
아래는 도 128을 참조로 사용한 본 예의 단순화된 스트림 요약 예가 포함된 표이다.
Figure pct00342
참고: 위의 표에 나타난 일부 온도는 파이프를 통한 전달에 걸친 온도 변화를 예측하는 것이 아니라 주변 온도를 보수적인 온도 추정치로 반영할 수 있다.
참고: 위 표에 나타난 일부 온도는 열 교환기에서 열 전달에 필요한 온도 차이를 반영하지 않을 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예는 고밀도 액체의 일부만을 반대쪽 저장용기로 전달되는 저밀도 액체와 열 교환하는 것을 수반할 수 있다. 고밀도 액체의 일부만이 저밀도 액체와 열 교환될 수 있게 하기 위해, 고밀도 액체는 예를 들어 전기를 저장하거나 충전하는 동안 2개 이상의 스트림으로 분할될 수 있다. 스트림 중 하나는 스트림의 총 열용량이 저밀도 액체의 총 열용량과 대략 동일하도록 하는 유량으로 고밀도 액체를 포함할 수 있으며, 이는 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 실질적으로 완전한 열 회수로 열 교환되는 것을 가능하게 할 수 있다. 저밀도 액체와의 열 교환 후, 고밀도 액체 스트림은 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기로 전달될 수 있다. 예를 들어, 충전하는 동안 '저온' 고밀도 액체는 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기에서 고밀도 액체와 저밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 저장 저장용기로 전달될 수 있다. 고밀도 액체와 저밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 상기 저장 저장용기로 전달되는 고밀도 액체의 부피는 고밀도 액체와 저밀도 액체를 둘 모두를 저장하도록 설계된 상기 저장 저장용기 외부로 전달되는 저밀도 액체의 부피와 대략 동일할 수 있다. 고밀도 액체와 저밀도 액체 모두를 저장하도록 설계된 상기 저장 저장용기로 전달되는 고밀도 액체의 부피는 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기에 진입하는 고밀도 액체의 부피보다 더 클 수 있다. 다른 고밀도 액체 스트림은 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분을 포함할 수 있다. 다른 고밀도 액체 스트림은 '온난' 고밀도 액체 저장 저장용기로 전달될 수 있다. 본 실시예의 예는 도 132 및 도 133에 도시될 수 있다. 본 실시예의 예시적인 예가 아래에서 추가로 설명된다:
Figure pct00343
본 예에서는 도 132를 참조로 이용한다. '1'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기를 나타낼 수 있다. '2'는 고고도 저장용기와 열 교환기 사이에서 전달되는 저밀도 액체를 포함할 수 있다. '3'은 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열 전달을 용이하게 하는 열 교환기를 나타낼 수 있다. '4'는 열 교환기와 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈(HPRT) 사이에서 전달되는 저밀도 액체를 나타낼 수 있다. '5'는 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈(HPRT)을 나타낼 수 있다. '6'은 펌프/발전기와 저고도 저장용기 사이에 전달되는 저밀도 액체를 나타낼 수 있다. '7'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 저고도 저장용기를 나타낼 수 있다. '8'은 저고도 저장용기와 고고도 영역 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '9'는 고밀도 액체의 유동을 2개의 액체 스트림으로 분할하는 액체 유동 분할기(방출 동안 유동 병합기를 나타낼 수 있음)를 나타낼 수 있다. '10'은 유동 분할기와 '온난' 고밀도 액체 저장 저장용기 사이에서 전달되는 고밀도 액체의 액체 스트림을 나타낼 수 있다. '11'은 '온난' 고밀도 액체 저장 저장용기를 나타낼 수 있다. '12'는 총 열용량이 저밀도 액체의 열용량과 대략 동일한 고밀도 액체의 액체 스트림을 나타낼 수 있고, 유동 분할기와 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환기 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다 '13'은 저밀도 액체와의 열 교환 후 고밀도 액체 스트림을 나타낼 수 있고, 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환기와 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '14'는 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기를 나타낼 수 있다. '15'는 '저온' 고밀도 액체 저장 저장용기와 저밀도 액체와 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계된 고고도 저장용기 사이에서 전달되는 '저온' 고밀도 액체를 포함할 수 있다. '21'은 필요에 따라 고고도 저장용기, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합에 냉각 또는 열 관리를 제공하기 위한 냉각원 또는 열 관리 시스템 또는 그 조합을 나타낼 수 있다. '22'는 냉각원 또는 열 관리 시스템 또는 그 조합과 고고도 저장용기 또는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합 사이의 임의의 열 전달을 나타낼 수 있다.
Figure pct00344
본 예의 예시적인 구현은 3,000미터 수심의 저고도 저장용기 및 부유식 고고도 영역을 갖는 50MW(최대 전력), 600MWh(최대 전기 저장 용량) 시스템일 수 있다. 저밀도 액체는 n-부탄을 포함할 수 있고 고밀도 액체는 해수 또는 해수와 대략 동일한 밀도를 갖는 수용액을 포함할 수 있다. HDL을 변위시키는 LDL의 에너지 밀도는 m3당 약 3.56kWh이며, 이는 액체 저장 용량이 각각 600MWh 에너지 저장 시스템에 대해 약 167,888m3인 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기에 상당할 수 있다. 50MW의 최대 전력 용량에서 LDL의 부피 유량은 약 14,045m3/시간이고 HDL의 부피 유량은 약 14,045m3/시간이다. 다음은 추가적인 예 사양 및 계산이다:
ㅇ 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기는 -2℃의 온도에서 저밀도 액체와 고밀도 액체를 저장할 수 있다. -2℃는 대기압에서 n-부탄 LDL의 비등점 온도보다 더 낮을 수 있고, 이 예에서 사용된 HDL 수용액의 결빙점보다 더 높을 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체와 고밀도 액체를 둘 모두를 저장하도록 설계된 저고도 저장용기는 심층 해수와 동일한 온도 또는 약 2℃ 내지 4℃에서 액체를 저장하는 것으로 가정된다.
ㅇ 본 예는 고고도 영역으로 전달되는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 온도가 표층수 온도와 동일한 온도라고 가정하고, 이는 보수적인 가정이다. 본 예에서 표층수 온도는 30℃로 가정한다.
ㅇ 고밀도 액체의 비열용량은 3.9 J/g℃이다.
ㅇ 액체 일반 부탄의 비열용량은 2.275 J/g°K이다.
ㅇ 고밀도 액체의 밀도는 입방미터당 1030kg이다.
ㅇ 저밀도 액체의 밀도는 입방미터당 573kg이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 저밀도 액체의 총 부피 유량은 14,045m3/시간이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 고밀도 액체의 총 부피 유량은 14,045m3/시간이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 저밀도 액체의 총 질량 유량은 시간당 8,048 미터톤이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 고밀도 액체의 총 질량 유량은 시간당 14,466 미터톤이다.
ㅇ 최대 전력 용량 유량에서 저밀도 액체의 총 열용량은 시간당 °K당 18,309MJ이다.
ㅇ 최대 전력 용량 유량에서 고밀도 액체의 총 열용량은 시간당 °K당 56,417 MJ이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 고밀도 액체 부분의 부피 유량은 4,558m3/시간이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 고밀도 액체 부분을 포함하는 총 고밀도 액체 유동의 백분율은 32.45%이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분의 부피 유량은 9,487m3/시간이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분을 포함하는 총 고밀도 액체 유동의 백분율은 67.55%이다.
Figure pct00345
아래는 도 132을 참조로 사용한 본 예의 단순화된 스트림 요약 예가 포함된 표이다.
Figure pct00346
참고: 위의 표에 나타난 일부 온도는 파이프를 통한 전달에 걸친 온도 변화를 예측하는 것이 아니라 주변 온도를 보수적인 온도 추정치로 반영할 수 있다.
참고: 위 표에 나타난 일부 온도는 열 교환기에서 열 전달에 필요한 온도 차이를 반영하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체를 냉각시키기 위해 저온인 심층 해수가 사용될 수 있다. 저온인 심층 해수를 냉각원으로 사용함으로써, 현재 설명된 실시예는 더 적은 자본 비용 또는 복잡성을 수반할 수 있다. 예를 들어, 심해와 고고도 영역 사이에 물을 전달할 수 있는 파이프, 물 펌프 및 열 교환기를 사용하여 저온인 심층 해수를 활용할 수 있다. 저온인 심층 해수는 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분과 열 교환될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예는 고밀도 액체의 일부만을 반대쪽 저장용기로 전달되는 저밀도 액체와 열 교환하는 것을 수반할 수 있다. 고밀도 액체의 일부만이 저밀도 액체와 열 교환될 수 있게 하기 위해, 고밀도 액체는 예를 들어 전기를 저장하거나 충전하는 동안 2개 이상의 스트림으로 분할될 수 있다. 스트림 중 하나는 스트림의 총 열용량이 저밀도 액체의 총 열용량과 대략 동일하도록 하는 유량으로 고밀도 액체를 포함할 수 있으며, 이는 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 실질적으로 완전한 열 회수로 열 교환되는 것을 가능하게 할 수 있다. 다른 고밀도 액체 스트림은 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분을 포함할 수 있다. 다른 고밀도 액체 스트림은 '저온' 심층 해수와 열 교환될 수 있다. 저밀도 액체 또는 '저온' 심층 해수 또는 양자 모두와 열 교환한 후 두 고밀도 액체 스트림이 병합될 수 있다. 시스템이 전기를 저장하거나 '충전' 도중인 경우, 두 스트림은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기로 전달될 수 있다. 본 실시예의 예는 도 138 및 도 139에 도시될 수 있다. 본 실시예의 예시적인 예가 아래에서 추가로 설명된다:
Figure pct00347
본 예에서는 도 138을 참조로 이용한다. '1'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기를 나타낼 수 있다. '2'는 고고도 저장용기와 열 교환기 사이에서 전달되는 저밀도 액체를 포함할 수 있다. '3'은 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열 전달을 용이하게 하는 열 교환기를 나타낼 수 있다. '4'는 열 교환기와 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈(HPRT) 사이에서 전달되는 저밀도 액체를 나타낼 수 있다. '5'는 펌프/발전기 또는 수력 회수 터빈(HPRT)을 나타낼 수 있다. '6'은 펌프/발전기와 저고도 저장용기 사이에 전달되는 저밀도 액체를 나타낼 수 있다. '7'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 저고도 저장용기를 나타낼 수 있다. '8'은 저고도 저장용기와 고고도 영역 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '9'는 고밀도 액체의 유동을 2개의 액체 스트림으로 분할하는 액체 유동 분할기(방출 동안 유동 병합기를 나타낼 수 있음)를 나타낼 수 있다. '10'은 총 열용량이 저밀도 액체의 열용량과 대략 동일한 고밀도 액체의 액체 스트림을 나타낼 수 있고, 유동 분할기와 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환기 사이에서 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다 '11'은 저밀도 액체-고밀도 액체 열 교환기와 유동 병합기 사이에 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다(방출 동안 유동 병합기를 나타낼 수 있음). '12'는 유동 분할기와 냉각 열 교환기 사이에서 전달되는 고밀도 액체의 액체 스트림을 나타낼 수 있다. '13'은 저온인 심층 해수와 고밀도 액체를 열 교환시킬 수 있는 냉각 열 교환기를 나타낼 수 있다. '14'는 냉각 열 교환기와 유동 병합기 사이에 전달되는 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '15'는 유동 병합기를 나타낼 수 있다(방출 동안 유동 병합기를 나타낼 수 있음). '16'은 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기와 유동 병합기 사이에 전달되는 '저온' 고밀도 액체를 나타낼 수 있다. '17'은 열 교환 후 해양으로 복귀하는 '온난' 냉각 액체 또는 '온난' 심층 해수를 나타낼 수 있다. '18'은 냉각 매체로서 열 교환기로 전달되는 '저온' 냉각 액체 또는 '저온' 심층 해수를 나타낼 수 있다. '21'은 필요에 따라 고고도 저장용기, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합에 추가적인 냉각 또는 열 관리를 제공하기 위한 냉각원 또는 열 관리 시스템 또는 그 조합을 나타낼 수 있다. '22'는 냉각원 또는 열 관리 시스템 또는 그 조합과 고고도 저장용기 또는 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 그 조합 사이의 열 전달을 나타낼 수 있다.
Figure pct00348
본 예의 예시적인 구현은 3,000미터 수심의 저고도 저장용기 및 부유식 고고도 영역을 갖는 50MW(최대 전력), 600MWh(최대 전기 저장 용량) 시스템일 수 있다. 저밀도 액체는 n-부탄을 포함할 수 있고 고밀도 액체는 해수 또는 해수와 대략 동일한 밀도를 갖는 수용액을 포함할 수 있다. HDL을 변위시키는 LDL의 에너지 밀도는 m3당 약 3.56kWh이며, 이는 액체 저장 용량이 각각 600MWh 에너지 저장 시스템에 대해 약 167,888m3인 고고도 저장용기 및 저고도 저장용기에 상당할 수 있다. 50MW의 최대 전력 용량에서 LDL의 부피 유량은 약 14,045m3/시간이고 HDL의 부피 유량은 약 14,045m3/시간이다. 다음은 추가적인 예 사양 및 계산이다:
ㅇ 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 설계된 고고도 저장용기는 5℃의 온도에서 저밀도 액체와 고밀도 액체를 저장할 수 있다.
ㅇ 저밀도 액체와 고밀도 액체를 둘 모두를 저장하도록 설계된 저고도 저장용기는 심층 해수와 동일한 온도 또는 약 2℃ 내지 4℃에서 액체를 저장하는 것으로 가정된다.
ㅇ 본 예는 고고도 영역으로 전달되는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 온도가 표층수 온도와 동일한 온도라고 가정하고, 이는 보수적인 가정이다. 본 예에서 표층수 온도는 30℃로 가정한다.
ㅇ 고밀도 액체의 비열용량은 3.9 J/g℃이다.
ㅇ 액체 일반 부탄의 비열용량은 2.275 J/g°K이다.
ㅇ 해수의 비열용량은 4J/g°K이다.
ㅇ 고밀도 액체의 밀도는 입방미터당 1030kg이다.
ㅇ 저밀도 액체의 밀도는 입방미터당 573kg이다.
ㅇ 해수의 밀도는 입방미터당 1030kg이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 저밀도 액체의 총 부피 유량은 14,045m3/시간이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 고밀도 액체의 총 부피 유량은 14,045m3/시간이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 저밀도 액체의 총 질량 유량은 시간당 8,048 미터톤이다.
ㅇ 최대 전력 용량에서 고밀도 액체의 총 질량 유량은 시간당 14,466 미터톤이다.
ㅇ 최대 전력 용량 유량에서 저밀도 액체의 총 열용량은 시간당 °K당 18,309MJ이다.
ㅇ 최대 전력 용량 유량에서 고밀도 액체의 총 열용량은 시간당 °K당 56,417 MJ이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 고밀도 액체 부분의 부피 유량은 4,558m3/시간이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 갖는 고밀도 액체 부분을 포함하는 총 고밀도 액체 유동의 백분율은 32.45%이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분의 부피 유량은 9,487m3/시간이다.
ㅇ 저밀도 액체와 동일한 총 열용량을 가진 부분을 초과하는 고밀도 액체 부분을 포함하는 총 고밀도 액체 유동의 백분율은 67.55%이다.
ㅇ 충전 중 최대 전력 용량에서 심해 냉각수의 총 부피 유량은 9,250m3/시간이다.
아래는 도 138을 참조로 사용한 본 예의 단순화된 스트림 요약 예가 포함된 표이다.
Figure pct00349
참고: 위의 표에 나타난 일부 온도는 파이프를 통한 전달에 걸친 온도 변화를 예측하는 것이 아니라 주변 온도를 보수적인 온도 추정치로 반영할 수 있다.
참고: 위 표에 나타난 일부 온도는 열 교환기에서 열 전달에 필요한 온도 차이를 반영하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 반가압 탱크가 사용될 수 있다. 냉각을 위해 저온인 심층 해수를 사용하는 일부 실시예에서, 저온인 심층 해수의 온도보다 더 낮은 대기압 비등점 온도를 소유하는 저밀도 액체로 인해 반가압 탱크가 사용될 수 있다. 예를 들어, n-부탄은 대기압에서 -1℃와 1℃ 사이의 비등점을 가질 수 있으며 저온인 심층 해수는 해수면으로의 전달 이후 약 5℃일 수 있다. 5℃에서, n-부탄의 증기압은 약 1.2 기압의 압력이다. 반가압 탱크는 1.2 atm의 압력 이상의 설계 압력을 소유할 수 있다.
일부 실시예에서, '가열된' 또는 '가열하는'은 하나의 고도에서 액체의 온도를 증가시키고, 일단 원하는 온도에 이르면 상기 액체를 다른 고도로 전달하는 것을 수반할 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, '냉각된' 또는 '냉각하는'은 하나의 고도에서 액체의 온도를 감소시키고, 일단 원하는 온도에 이르면 상기 액체를 다른 고도로 전달하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 전달되는 저밀도 액체는 저고도 저장용기로 전달되기 전에 또는 전달되는 동안 고고도 영역에서 가열될 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기에서 저고도 저장용기로 전달되는 고밀도 액체는 저고도 저장용기로 전달되기 전에 또는 전달되는 동안 고고도 영역에서 가열될 수 있다. 예를 들어, 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달되는 저밀도 액체는 고고도 저장용기로 전달되기 전에 또는 전달되는 동안 저고도 영역에서 냉각될 수 있다. 예를 들어, 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달되는 고밀도 액체는 고고도 저장용기로 전달되기 전에 또는 전달되는 동안 저고도 영역에서 냉각될 수 있다.
일부 실시예에서, '가열된' 또는 '가열하는'은 고도에서 액체의 온도를 증가시키고 상기 액체를 유사하거나 동일한 고도 또는 동일한 고도 영역의 저장용기로 전달하는 것을 수반할 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, '냉각된' 또는 '냉각하는'은 고도에서 액체의 온도를 감소시키고, 상기 액체를 유사하거나 동일한 고도 또는 동일한 고도 영역의 저장용기로 전달하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 또는 가열 또는 양자 모두는 저장용기 내에서 수행될 수 있거나 저장용기에 직접 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 또는 냉각 또는 양자 모두는 상이한 고도에서, 또는 대략 동일한 고도에서, 또는 저장용기 내에서 또는 저장용기에 직접 적용되거나, 또는 그 조합으로 수행될 수 있다.
'충전 상태'는 에너지 저장 시스템의 총 실제 또는 설계 에너지 저장 용량에 대한 에너지 저장 시스템에 저장된 에너지의 양을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 충전 상태는 고고도 저장용기의 저밀도 액체의 백분율에 의해 정의될 수 있다.
주
Figure pct00350
일부 실시예에서, 고밀도 액체는 고고도 저장용기의 압력에서 저밀도 액체의 비등점보다 더 낮은 결빙점을 소유할 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체는 해수 또는 해수와 유사한 밀도 또는 실질적으로 동일한 밀도를 갖는 액체를 포함할 수 있다. 해수 또는 해수와 유사한 염 농도를 가진 용액은 일부 저밀도 액체에 대해 충분히 낮은 결빙점을 소유할 수 있으며, 예를 들어 n-부탄은 대기압에서 해수의 결빙점보다 더 높은 비등점 온도를 소유한다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체는 해수의 결빙점보다 더 낮은 결빙점을 소유할 수 있다. 예를 들어, 해수보다 더 낮은 결빙점은 물이나 수용액에 부동액 첨가제를 추가하여 해수와 유사한 밀도와 해수보다 더 낮은 결빙점을 갖는 용액을 생성함으로써 달성될 수 있다. 부동액 첨가제는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 수용성 유기 화합물, 염, 글리콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 메탄올, 에탄올, 글리세롤, 폴리올 또는 이소프로판올. 예를 들어, 해수보다 더 낮은 및/또는 더 높은 밀도를 갖는 부동액 첨가제를 물과 조합하여 해수와 유사한 밀도 및 해수보다 더 낮은 결빙점을 갖는 용액을 생성함으로써 해수보다 더 낮은 결빙점을 달성할 수 있다. 부동액 첨가제는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 수용성 유기 화합물, 염, 글리콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 메탄올, 에탄올, 글리세롤, 폴리올 또는 이소프로판올.
Figure pct00351
시스템은 액체 유량의 변화 동안 비압축성 액체 시스템에서 발생할 수 있는 유압 램을 최소화하거나 방지하기 위해 사용될 수 있다. 유압 램을 보상하거나 최소화하기 위한 시스템 및 방법에는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합이 포함되지만 이에 제한되지 않는다: 과압 탱크, 과충전 탱크, 가압 기체 보상, 워터 타워, 액체 타워, 중력 타워, 팽창 탱크, 또는 본 기술 분야에 알려진 시스템 및 방법.
Figure pct00352
일부 실시예에서, 고밀도 액체의 점도를 감소시키는 첨가제를 함유하는 것이 고밀도 액체에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 물보다 고밀도의 첨가제에 더하여 에탄올, 메탄올, 프로판올 등을 추가하여 물보다 고밀도의 첨가제만 갖는 용액보다 낮은 점도 또는 해수보다 낮은 점도 또는 그 조합인 용액을 생성할 수 있다.
Figure pct00353
일부 실시예는 해저 펌프 또는 해저 발전기 또는 양자 모두 또는 그 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 해저 케이블을 사용하는 경우 해저 펌프 또는 해저 발전기 또는 양자 모두 또는 그 조합이 바람직할 수 있다.
Figure pct00354
일부 실시예는 열 저장 매체로서 고밀도 액체를 이용할 수 있다.
Figure pct00355
일부 실시예는 열 교환에서 고밀도 액체와 저밀도 액체를 직접 접촉시키는 열 교환기를 이용할 수 있다. 열 교환에서 고밀도 액체와 저밀도 액체를 직접 접촉하면 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 결과를 얻을 수 있다: 열 교환 중 필요한 열 교환기 온도 차이를 감소시키거나, 에너지 효율을 증가시키거나, 열 교환기의 자본 비용을 감소시키거나, 열 교환기의 필요한 크기를 감소시키거나, 압력 손실을 감소시키거나, 왕복 에너지 효율을 개선하거나, 기생 부하를 감소시킨다.
Figure pct00356
일부 실시예에서, 고밀도 액체는 시스템의 다양한 지점에서 저밀도 액체와 직접 접촉할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고밀도 액체는 저고도 저장용기, 또는 고고도 저장용기, 또는 그 조합에서 저밀도 액체와 직접 접촉한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 열 저장 매체는 고밀도 액체와 동일한 조성을 포함할 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열 교환은 고밀도 액체와 저밀도 액체를 직접 접촉시키는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열 교환은 고밀도 액체와 저밀도 액체를 직접 혼합 및 혼합 해제하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체와 열 저장 매체 사이의 열 교환은 열 저장 매체와 저밀도 액체를 직접 접촉시키는 것을 수반할 수 있다.
Figure pct00357
일부 실시예는 2개 이상의 저밀도 액체 파이프 또는 라이저 및/또는 2개 이상의 고밀도 액체 파이프 또는 라이저를 이용할 수 있다. 2개 이상의 파이프 또는 라이저를 사용하는 것은 예를 들어 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이유로 일부 실시예에서 바람직할 수 있다 : 설치 비용 감소, 설치 기능 일치, 설치 기능 제한, CAPEX 감소, 중복성 증가, 지속성, 2개 이상의 저고도 탱크와 연결, 2개 이상의 고고도 탱크와 연결, 2개 이상의 펌프 또는 발전기와의 연결 또는 그 조합.
Figure pct00358
일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체는 동일한 탱크의 적어도 일부 내에서 저고도 저장용기 및 고고도 저장용기에 저장될 수 있다. 예를 들어, 전기를 저장하거나 '충전'하는 동안 LDL은 저고도 저장용기의 HDL을 변위시킬 수 있고, HDL은 고고도 저장용기의 LDL을 변위시킬 수 있다. 예를 들어, 전기를 생성하거나 '방출'하는 동안 HDL은 저고도 저장용기의 LDL을 변위시킬 수 있고 HDL은 고고도 저장용기의 LDL을 변위시킬 수 있다.
Figure pct00359
일부 실시예에서, 고고도 저장용기의 LDL은 저비등점 저밀도 액체를 포함할 수 있고 냉각을 필요로 하거나 고고도 저장용기에서 일부 주변 온도 미만의 온도에서 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체가 동일한 탱크의 적어도 일부 내에서 저고도 저장용기 및 고고도 저장용기에 저장되는 것 같은 실시예에서, HDL이 열 저장 또는 열 저장 매체의 한 형태로서 기능하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 전기를 생성하거나 '방출'하는 동안, 고고도 저장용기로부터 유출되는 '저온' HDL은 고고도 저장용기로 진입하는 '온난' LDL과 열 교환되어 고고도 저장용기에 진입하는 '저온' LDL 및 저고도 저장용기로 전달되는 '온난' HDL을 생성할 수 있다.
Figure pct00360
일부 실시예에서, 전기를 저장(충전)하거나 전기를 생성(방출)하는 동안 고고도 영역과 저고도 영역에 진입 또는 유출되는 LDL 및 HDL의 부피가 동일하거나 유사할 수 있지만, HDL과 LDL의 밀도 및 비열용량은 상이할 수 있음을 유의하는 것이 중요하다. 예를 들어, HDL은 LDL보다 더 큰 밀도 및/또는 더 큰 비열용량을 소유할 수 있다. HDL은 동일한 부피의 액체에 대해 LDL보다 더 큰 총 열용량을 소유할 수 있다. 동일한 부피의 HDL과 LDL을 열 교환하면 HDL보다 LDL의 더 큰 온도 변화를 초래할 수 있으며 불완전한 열 회수를 초래할 수 있다. 진입 및 유출 HDL 또는 유출 및 진입 LDL로부터 열을 보다 효율적으로 회수하기 위해 이용될 수 있는 다수의 구성이 있다. 상기 구성은 아래에 요약된 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다:
ㅇ 일부 실시예에서, HDL의 일부만이 고고도와 저고도 저장용기 사이에서 LDL 및 HDL을 전달하는 동안 LDL과 열 교환된다. 상기 부분은 HDL의 상기 부분과 열 교환된 LDL의 총 열용량과 유사하거나 동일한 총 열용량을 갖는 HDL의 양을 포함할 수 있다.
ㅇ 일부 실시예에서, HDL의 일부만이 고고도와 저고도 저장용기 사이에서 LDL 및 HDL을 전달하는 동안 LDL과 열 교환된다. HDL의 다른 부분은 보조 열 저장과 열 교환될 수 있다. 상기 HDL의 '일부' 및 '다른 부분' 또는 HDL은 고고도 부분에서 더 낮은 고도 부분으로 전달되기 전에 또는 그 동안에 동일한 파이프 또는 파이프들로 병합될 수 있다.
ㅇ 일부 실시예에서, HDL의 일부만이 고고도와 저고도 저장용기 사이에서 LDL 및 HDL을 전달하는 동안 LDL과 열 교환된다.
■ 전기를 저장하거나 '충전'하는 동안 HDL의 상기 부분은 열 교환 후 '저온' HDL 저장 탱크에 저장될 수 있다. 상기 '저온' HDL 저장 탱크는 '저온' HDL의 부피를 HDL과 LDL을 모두 저장하도록 설계된 탱크로 전달할 수 있다. HDL과 LDL을 모두 저장하도록 설계된 탱크로 전달된 '저온' HDL의 상기 부피는 HDL과 LDL을 모두 저장하도록 설계된 상기 탱크로부터 유출되는 LDL의 부피와 대략 동일한 HDL 부피를 포함할 수 있다. HDL과 LDL 모두를 저장하도록 설계된 탱크로 전달되는 '저온' HDL의 상기 부피는 HDL의 상기 '일부'에 있는 HDL의 부피보다 더 큰 HDL 부피를 포함할 수 있다. 고고도와 저고도 저장용기 사이에서 LDL과 HDL을 전달하는 동안 LDL과 열 교환되지 않은 HDL을 포함할 수 있는 HDL의 다른 부분은 '온난' HDL 저장 탱크에 저장될 수 있다.
■ 전기를 생성하거나 '방출'하는 동안, '저온' HDL의 부피는 HDL과 LDL을 모두 저장하도록 설계된 상기 탱크에서 상기 '저온' HDL 저장 탱크로 전달될 수 있고 및/또는 등가의 부피의 LDL이 HDL과 LDL을 모두 저장하도록 설계된 상기 탱크로 진입할 수 있다. HDL의 일부는 상기 '저온' HDL 저장 탱크로부터 전달되고 상기 LDL이 HDL과 LDL 모두를 저장하도록 설계된 상기 탱크로 전달되기 전이나 도중에 LDL과 열 교환된다. 추가적으로, 'HDL의 다른 부분'을 나타내는 HDL은 상기 '온난' HDL 저장 탱크로부터 전달될 수 있다. 상기 HDL의 '일부' 및 '다른 부분' 또는 HDL은 고고도 부분에서 더 낮은 고도 부분으로 전달되기 전에 또는 그 동안에 동일한 파이프 또는 파이프들로 병합될 수 있다.
Figure pct00361
전기는 저장되거나 생성 또는 전달 또는 그 조합이 이루어지는 일의 예로서 제공될 수 있다. 원하는 경우 다른 형태의 일을 저장하거나 생성하거나 전달할 수 있으며 이는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 유압적 일 또는 공압적 일 또는 기계적 일.
Figure pct00362
고밀도 액체의 밀도가 저고도 저장용기 주위의 물의 밀도와 실질적으로 동일한 경우, 저고도 저장용기 내부의 압력은 상기 저고도 저장용기 외부 또는 그 주위 또는 인접한 압력에 근접하거나 실질적으로 동일할 수 있다.
Figure pct00363
일부 실시예에서, HDL은 열 저장 매체를 포함할 수 있다.
Figure pct00364
일부 실시예는 직접 접촉 열 교환기를 이용할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체가 고밀도 액체에 불용성이거나 완전히 포화된 경우, 저밀도 액체와 고밀도 액체는 열 교환 중에 직접 접촉할 수 있다. 직접 접촉 열 교환은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 다수의 이점을 가질 수 있다: 낮은 열 교환 델타 T 또는 낮은 CAPEX 또는 더 높은 에너지 효율 또는 더 적은 부식 또는 더 적은 표면 또는 더 적은 오염 또는 더 낮은 압력 강하.
Figure pct00365
가능한 직접 접촉기 열 교환기는 고밀도 액체 입구, 고밀도 액체 출구, 저밀도 액체 입구 및 저밀도 액체 출구를 포함하는 컬럼을 수반할 수 있다. 저밀도 액체 입구는 컬럼 하단부 근방에 위치할 수 있다. 고밀도 액체 입구는 컬럼 상단부 근방에 위치할 수 있다. 저밀도 액체 출구는 컬럼 상단부 근방에 위치할 수 있다. 고밀도 액체 출구는 컬럼 하단부 근방에 위치할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체는 컬럼 하단부 근방으로 진입하여 컬럼 상단부로 부유할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체는 컬럼 상단부 근방으로 진입하여 컬럼 하단부으로 침하할 수 있다. 저밀도 액체가 부유하고 고밀도 액체가 침하하는 동안 저밀도 액체와 고밀도 액체가 열 교환할 수 있고, 열 전달이 발생할 수 있다. 원하는 경우, 컬럼은 팩킹 재료가 포함할 수 있다. 원하는 경우, 컬럼은 교반을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 하나의 컬럼 또는 2개 이상의 컬럼을 사용할 수 있다.
Figure pct00366
일부 실시예에서, 수화물 형성에 필요한 압력에 근방이거나 그 이상인 전체 압력을 갖는 환경 내에서 상대적 고온에서 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 저장하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 상대적 고온은 수화물 형성 온도보다 더 높은 온도를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 수화물 형성에 필요한 압력에 근방이거나 그 이상인 전체 압력을 갖는 상기 환경은 저고도 저장용기, 또는 파이프, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 저밀도 액체 또는 고밀도 액체를 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 전달하기 전에, 또는 그 동안 또는 그 후에 상기 상대적으로 높은 온도로 상기 저밀도 액체 또는 고밀도 액체, 또는 양자 모두를 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 수화물 형성을 방지하거나 안전한 액체 취급을 가능하게 하거나 직접적인 액체-액체 접촉을 가능하게 하거나 , 또는 그 조합을 위해 수화물 형성에 필요한 압력에 근방이거나 그 이상인 전체 압력에서 가열된 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 탱크, 파이프 및/또는 기타 장비는 예를 들어, 가열 또는 '냉각' 손실을 최소화하고 및/또는 가열 및/또는 냉각 기생 부하를 감소시키기 위해 적어도 일부의 단열을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 열의 회수를 가능하게 하고 '냉각'하고 가열 및/또는 냉각 기생 에너지 요구를 최소화하기 위해 전달 동안 역류 열 교환 또는 그렇지 않으면 저밀도 액체와 고밀도 액체를 열 교환하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 고온 및/또는 저온 보조 열 저장을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
예시적인 도면 설명
도 140a: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 동력 교환기(압력 교환기, 또는 에너지 회수 장치 또는 유닛, 또는 동력 회수 장치 또는 유닛이라고도 지칭될 수 있음)를 사용하는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 실시예에서, 동력 교환기는 저고도 저장용기 근방의 저고도 영역에 위치할 수 있다. 동력 교환기는 저밀도 액체 스트림에서 수력의 일부를 회수하고 회수된 수력의 일부를 고밀도 액체 스트림으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 동력 교환기는 저밀도 액체 스트림 상의 터빈 또는 펌프 또는 압력 교환기('5'), 기계식 또는 유압식 또는 공압식 또는 전기식 전력 송전 방법('10') 및/또는 고밀도 액체 스트림에 대한 터빈 또는 펌프 또는 압력 교환기('5')를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 도면에서 동력 교환기는 저밀도 액체 스트림에서 고밀도 액체 스트림으로 충분한 전력 또는 압력을 전달하여 저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로 고밀도 액체를 전달할 때 고밀도 액체 스트림이 압력차 또는 압력 강하 또는 압력 손실('12')을 극복할 수 있게 고밀도 액체 스트림에 충분한 압력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 본 도면에서, 동력 교환기는 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이에 압력 또는 동력 전달을 제공할 수 있는 반면, 저고도 저장용기('7')가 비교적 안정적이거나 일정한 압력을 유지하거나 저고도 저장용기의 최소한의 압력 변화로 유지될 수 있게 한다. 본 도면은 동력이 회수되어 저밀도 액체에서 고밀도 액체 스트림으로 전달될 수 있거나, 또는 동력이 회수되어 고밀도 액체에서 저밀도 액체 스트림으로 또는 그 조합으로 전달될 수 있음을 도시할 수 있다. 본 도면은 저고도 저장용기('7')에 연결된 압력 등화기 및/또는 압력 센서('8')를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 도면은 열적으로 관리되거나 냉각되거나 냉장되거나 그 조합('14' 및 '15')인 저밀도 액체 고고도 저장용기('1')를 나타낼 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 140b: 본 도면은 도 140a와 동일할 수 있지만, 전기를 저장하거나 '충전'할 때 수력의 일부가 저밀도 액체 스트림에서 고밀도 액체 스트림으로 전달될 수 있음을 보여줄 수 있다.
도 140c: 본 도면은 도 140a와 동일할 수 있지만 열 관리, 냉각 또는 냉장이 없는 저밀도 액체 고고도 저장용기를 보여줄 수 있다.
도 141a: 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 나타낼 수 있지만 도 140a와 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 방출 동안 고밀도 액체는 동력 교환기('11')를 우회할 수 있고 및/또는 시스템이 전기를 생성하거나 '방출'할 때 저밀도 액체는 동력 교환기('5')를 우회할 수 있다. 일부 실시예에서, 보조 펌프는 예를 들어, 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 전달되는 동안 압력 손실 또는 압력 강하를 극복하거나 보상하기 위해 및/또는 저고도 저장용기 내부의 고밀도 액체의 압력이 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 또는 그 외부의 압력과 대략 동일하도록 보장하기 위해 및/또는 그 조합을 위해 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 전달되는 고밀도 액체에 보조 압력을 추가할 수 있다. 본 도면에 도시되지 않을 수 있는 상기 보조 펌프는 고고도 영역, 또는 저고도 영역, 또는 프로세스의 다른 지점 또는 그 조합에 위치할 수 있다.
도 141b: 본 도면은 도 140b와 동일할 수 있지만, 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다. 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'할 때 수력의 일부가 고밀도 액체 스트림에서 저밀도 액체 스트림으로 전달될 수 있음을 나타낼 수 있다.
도 141c: 본 도면은 도 140a와 동일할 수 있지만 열 관리, 냉각 또는 냉장이 없는 저밀도 액체 고고도 저장용기를 보여줄 수 있다.
도 142a: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 동력 교환기를 사용하는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 실시예에서, 동력 교환기는 하나의 유닛에 수용될 수 있는 동력 회수 또는 압력 교환기 장치를 포함할 수 있다. 동력 교환기는 유압 및/또는 기계적 동력 또는 압력 전달을 포함할 수 있다. 동력 교환기는 전력 또는 압력 전달을 포함할 수 있다. 동력 교환기는 공압 동력 또는 압력 전달을 포함할 수 있다. 본 도면은 저밀도 액체 스트림이 저고도 저장용기('6')로 진입하기 전에 저밀도 액체 스트림('4')으로부터 초과 압력 또는 동력을 회수하고 상기 초과 압력 또는 동력을 고밀도 액체 스트림('9')에 전달하는 동력 교환기('9')를 나타낼 수 있으며, 이는 저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로의 고밀도 액체의 전달 동안 압력 강하 또는 압력 손실을 극복 또는 보상하기에 충분한 압력을 갖는 고밀도 액체 스트림('10')을 생성할 수 있다. 본 도면은 저고도 저장용기('7')에 연결된 압력 등화기 및/또는 압력 센서('8')를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 도면은 열적으로 관리되거나 냉각되거나 냉장되거나 그 조합('14' 및 '15')인 저밀도 액체 고고도 저장용기('1')를 나타낼 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 142b: 본 도면에 도시된 본 실시예는 도 142a와 동일할 수 있지만, 열 관리, 냉각 또는 냉장이 없는 저밀도 액체 고고도 저장용기를 나타낼 수 있다.
도 143a: 본 도면은 도 142a와 동일할 수 있지만, 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 도시할 수 있다. 일부 실시예에서, 방출 동안 고밀도 액체는 동력 교환기('9')를 우회할 수 있고 및/또는 시스템이 전기를 생성하거나 '방출'할 때 저밀도 액체는 동력 교환기('9')를 우회할 수 있다. 일부 실시예에서, 보조 펌프는 예를 들어, 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 전달되는 동안 압력 손실 또는 압력 강하를 극복하거나 보상하기 위해 및/또는 저고도 저장용기 내부의 고밀도 액체의 압력이 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 또는 그 외부의 압력과 대략 동일하도록 보장하기 위해 및/또는 그 조합을 위해 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 전달되는 고밀도 액체에 보조 압력을 추가할 수 있다. 본 도면에 도시되지 않을 수 있는 상기 보조 펌프는 고고도 영역, 또는 저고도 영역, 또는 프로세스의 다른 지점 또는 그 조합에 위치할 수 있다.
도 143b: 본 도면에 도시된 본 실시예는 도 143a와 동일할 수 있지만, 열 관리, 냉각 또는 냉장이 없는 저밀도 액체 고고도 저장용기를 나타낼 수 있다.
도 144: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 고고도 저장용기에 고밀도 액체를 저장하기 전 또는 저장하는 동안 고밀도 액체에 존재하는 저밀도 액체의 일부를 제거하거나 분리하기 위한 메커니즘('11')을 사용하는 실시예를 나타낼 수 있다. 제거되거나 분리된 저밀도 액체는 저밀도 액체를 저장하도록 설계된 프로세스의 하나 이상의 섹션으로 전달될 수 있다.
도 145: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 설계되고 및/또는 냉각 또는 냉장과 같이 열적으로 관리될 수 있게 설계된 고고도 저장용기를 갖는 실시예를 보여줄 수 있다. 본 도면은 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 역류 열 교환을 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 146: 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 나타낼 수 있지만 도 145와 동일할 수 있다.
도 147: 저밀도 액체와의 열 교환 후 '충전' 동안 고밀도 액체의 추가 보조 냉각을 보여줄 수 있지만 본 도면은 도 145와 동일할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체와 동일한 액체 부피에 대한 고밀도 액체의 더 큰 열용량으로 인해 일부 실시예에서 고밀도 액체의 추가 보조 냉각이 필요할 수 있다.
도 148: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 고고도 고밀도 액체 저장용기보다 별개의 위치에 위치한 고고도 저밀도 액체 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 도면은 부유 구조에 위치한 고고도 고밀도 액체 저장용기와 육상에 위치한 고고도 저밀도 액체 저장용기를 나타낼 수 있다. 본 도면은 방출된 상태의 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 149: 본 도면은 도 148과 동일할 수 있지만, 본 실시예가 동력을 저장하거나 '충전'하는 것을 나타낼 수 있다.
도 150: 본 도면은 도 148과 동일할 수 있지만, 본 실시예를 충전 상태로 나타낼 수 있다.
도 151: 본 도면은 도 148과 동일할 수 있지만, 동력을 생성하거나 또는 '방출'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 152: 본 도면은 압력 등화기를갖는 강성 탱크를 나타낼 수 있다. 본 도면은 프로세스가 전기를 저장하거나 '충전'하는 동안의 저고도 저장용기를 포함할 수 있다. 본 도면은 프로세스가 전기를 생성하거나 '방출'하는 동안의 고고도 저장용기를 포함할 수 있다. 압력 등화기는 유량계, 유량 제어기, 블래더 탱크('6'), 밸브, 연결/분리 장치, 압력 센서 또는 그 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 압력 등화기는 압력 변화 또는 압력파 또는 과압 이벤트를 완화할 수 있다. 압력 등화기는 강성 탱크의 외부, 주위 또는 인접 압력에 대한 강성 탱크 내부의 압력을 모니터링할 수 있다. 압력 등화기는 강성 탱크 내부의 압력이 강성 탱크 외부, 주위 또는 인접 압력과 유사하거나 동일하도록 보장할 수 있다. 압력 등화기는 강성 탱크로부터 격리 가능하거나 강성 탱크로부터 분리 가능할 수 있다. 압력 등화기의 블래더 탱크는 강성 탱크의 부피 용량보다 실질적으로 작은 부피일 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 예를 들어, 에너지 저장 프로세스가 충전 또는 방출 중이거나 정상 상태일 때를 포함하여 정상 동작 중에 압력 등화기의 블래더 탱크에 있는 액체의 부피가 비교적 일정하게 유지될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 압력 등화기는 저장용기 외부 압력에 대한 저장용기 내부 압력을 모니터링하고 압력 정보를 유동 제어 장비(예컨대, 펌프, 터빈 및 밸브)에 통신하고 잠재적 부압 또는 과압 이벤트의 영향을 완화하기 위해 사용될 수 있다. 블래더 탱크는 피스톤 또는 유사한 압력 평형 탱크로 대체되거나 보완될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력 등화기는 팽창 탱크를 포함할 수 있다.
도 153: 본 도면은 압력 등화기를갖는 강성 탱크를 나타낼 수 있다. 본 도면은 프로세스가 전기를 저장하거나 '충전'하는 동안 고고도 저장용기를 포함할 수 있다. 본 도면은 프로세스가 전기를 생성하거나 '방출'하는 동안 저고도 저장용기를 포함할 수 있다.
도 154: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 구성된 고고도 저장용기 및 저고도 영역 근방 또는 그 안에 있는 동력 교환기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 도면은 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 열 관리 및/또는 열 교환을 갖는 실시예를 보여줄 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 155: 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 도시할 수 있지만, 본 도면은 도 154와 동일할 수 있다.
도 156: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 저밀도 액체 및 고밀도 액체 모두를 저장하도록 구성된 고고도 저장용기 및 저고도 영역 근방 또는 그 안에 있는 동력 교환기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 본 도면은 고고도 저장용기에서 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 열 관리를 갖는 실시예를 보여줄 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 157: 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 도시할 수 있지만, 본 도면은 도 156과 동일할 수 있다.
도 158: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 저고도 영역에서 고밀도 액체에 유체 연결된 펌프를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 상기 펌프는 고밀도 액체에 보조 압력을 추가하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 보조 압력은 고밀도 액체를 원하는 유량으로 저고도 영역으로부터 고고도 영역으로 전달하는 데 요구되는 압력차 또는 압력 강하 또는 압력 손실 이상이다. 상기 펌프는 전기에 의해 구동될 수 있다. 상기 펌프는 해저 케이블에 의해 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. 상기 펌프는 동력 교환기에 의해 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. 상기 펌프는 전기적으로, 또는 유압식으로, 또는 기계적으로, 또는 공압식으로, 또는 그 조합으로 구동될 수 있다. 본 도면은 전기를 저장하거나 '충전'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
도 159: 본 도면에 도시된 본 실시예는 저밀도 유체로 고밀도 유체를 변위시켜 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템을 나타낼 수 있다. 본 도면은 고고도 영역에서 고밀도 액체에 유체 연결된 펌프를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다. 상기 펌프는 고밀도 액체에 보조 압력을 추가하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 보조 압력은 고밀도 액체를 원하는 유량으로 고고도 영역으로부터 저고도 영역으로 전달하는 데 요구되는 압력차 또는 압력 강하 또는 압력 손실 이상이다. 상기 펌프는 고밀도 액체에 보조 압력을 추가하여, 예를 들어 전기를 생성하거나 방출되는 동안 저고도 저장용기에 있는 고밀도 액체의 압력이 상기 저고도 저장용기 외부의 또는 그에 인접한 정수압과 대략 같거나 유사하도록 보장하기 위해 이용될 수 있다. 상기 펌프는 전기에 의해 구동될 수 있다. 상기 펌프는 전기적으로, 또는 유압식으로, 또는 기계적으로, 또는 공압식으로, 또는 그 조합으로 구동될 수 있다. 본 도면은 전기를 생성하거나 '방출'하는 본 실시예를 나타낼 수 있다.
예시적인 도면 키
도 140a 내지 도 140c, 도 141a 내지 141c:
Figure pct00367
도 142a 및 도 142b, 도 143a 및 도 143b:
Figure pct00368
도 144:
Figure pct00369
도 145, 도 146:
Figure pct00370
도 147:
Figure pct00371
도 148: - 151:
Figure pct00372
도 152 - 153:
Figure pct00373
도 154, 도 155:
Figure pct00374
도 156, 도 157:
Figure pct00375
도 158:
Figure pct00376
도 159:
Figure pct00377
추가 설명
Figure pct00378
일부 실시예에서, 압력 교환기, 또는 압력 회수, 또는 동력 회수 터빈, 또는 그 조합이 이용될 수 있고, 이는 동력 교환기 또는 압력 교환기라고 지칭될 수 있다. 동력 교환기와 압력 교환기는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있음을 유의하여야 한다. 일부 실시예에서, 동력 교환기 또는 압력 교환기는 저고도 저장용기 근방에서 사용될 수 있다.
ㅇ 동력 교환기는 한 스트림에서 동력을 회수하고 다른 스트림으로 전달하는 작업을 수반할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 충전 동안, 저고도 저장용기로 전달되는 저밀도 액체 스트림의 초과 압력 또는 동력이 동력 교환기에 의해 활용될 수 있고, 상기 활용된 동력은 고밀도 액체를 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달하는 것을 구동 및/또는 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
ㅇ 일부 실시예에서, 에너지는 저밀도 액체가 고고도 저장용기로부터 저고도 저장용기로 파이프로 전달되어 저고도 저장용기에서 고밀도 액체를 변위시킬 때 저장된다. 일부 실시예에서, 저고도에서 변위된 고밀도 액체는 파이프에서 고고도 저장용기로 전달된다. 일부 실시예에서, 에너지를 저장하거나 '충전'하는 동안 저밀도 액체의 압력은 저고도 저장용기에서 고밀도 액체의 압력보다 더 커야 한다. 일부 실시예에서, 에너지를 저장하거나 '충전'하는 동안 저밀도 액체의 압력은 원하는 부피 유량에서 저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로 파이프를 통해 변위된 고밀도 액체를 전달하기 위해 필요한 압력차 이상인 압력차만큼 저고도 저장용기의 고밀도 액체의 압력보다 더 커야 한다. 상기 원하는 부피 유량은 예를 들어 저고도 저장용기로 전달되는 저밀도 액체의 부피 유량과 동일한 부피 유량을 포함할 수 있다. 파이프를 통해 고밀도 액체를 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 충분한 유량으로 전달하는 것은 예를 들어 파이프라인 압력 강하를 극복하기 위해 압력차 또는 약간의 가압을 필요로 할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 압력차는 저밀도 액체가 저고도 저장용기로 전달됨으로써 적용될 수 있다.
■ 일부 실시예에서, 상기 압력차는 저밀도 액체가 저고도 저장용기로 전달됨으로써 적용될 수 있으며, 압력차는 저고도 저장용기 내에서 저고도 저장용기 내의 고밀도 액체에 적용된다. 저고도 저장용기 내에 상기 압력차를 적용하는 것은 특히, 예를 들어 상기 저고도 저장용기 내부의 압력이 상기 압력차를 적용하기 전에 상기 저고도 저장용기 주위의 또는 외부의 또는 그에 인접한 압력과 대략 동일한 경우에 상기 압력차 이상의 압력을 견디도록 설계된 저고도 저장용기를 필요로 할 수 있다.
■ 일부 실시예에서, 상기 압력차는 저고도 저장용기로 전달되는 저밀도 액체에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 저고도 저장용기에 진입하기 전에 저밀도 액체는 동력 교환기를 통과할 수 있고, 여기서, 동력 및/또는 압력의 일부가 상기 저밀도 액체로부터 회수된다. 상기 저밀도 액체로부터 회수된 동력 및/또는 압력의 상기 부분은 저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로의 고밀도 액체의 전달을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 상기 '저고도 저장용기로부터 고고도 저장용기로의 고밀도 액체의 전달을 구동'하는 것은 변위된 고밀도 액체가 파이프를 통해 원하는 부피 유량으로 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달되기 위해 필요한 압력차 이상인 압력차로 고밀도 액체를 가압하기 위해 펌프에 압력 및/또는 동력을 제공하는 것을 수반할 수 있다. 동력 교환 또는 압력 교환 또는 양자 모두가 저고도 탱크나 저장용기 외부에서 발생하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 동력 교환 또는 압력 교환 또는 양자 모두의 적어도 일부를 저고도 탱크 또는 저장용기 외부에서 수행함으로써, 상기 저고도 탱크 또는 저장용기는 충전 및 방출 중에 최소 압력 내부 압력 변화로 동작할 수 있다. 예를 들어, 상기 동력 교환 또는 압력 교환 또는 양자 모두의 적어도 일부를 저고도 탱크 또는 저장용기 외부에서 수행함으로써, 상기 저고도 탱크 또는 저장용기는 더 적은 압력차 허용 오차 또는 압력차 저항을 요구할 수 있으며, 이는 더 큰 탱크 및/또는 저렴한 탱크 또는 기타 저장 베슬의 사용을 가능하게 할 수 있다.
ㅇ 일부 실시예에서, 동력 교환기는 유량계, 유량 제어기, 밸브 또는 그 조합으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 동력 교환기는 저고도 저장용기 내부의 압력 센서 및/또는 압력 등화기와 통신할 수 있고, 여기서, 상기 동력 교환기는 예를 들어 저고도 저장용기 내부의 압력이 원하는 압력 범위 내에 있도록 보장하기 위해 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 유량을 조절할 수 있다.
ㅇ 일부 실시예에서, 동력 교환기는 저고도 저장용기 근방의 프로세스에 전력을 제공하는 기능을 할 수 있다. 상기 저고도 저장용기 근방의 프로세스는 밸브, 유동 제어기, 센서, 모니터링 장비, 펌프, 압력 교환기, 터빈, 유량계, 조명, 장비, 드론, 자율주행 차량, 비자율 차량, 통신 장치 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
ㅇ 에너지를 저장하거나 '충전'하는 동안 펌프에 의해 생성된 저밀도 액체의 압력은 예를 들어 다음의 합계 이상일 수 있다:
■ 저고도 저장용기와 고고도 저장용기 사이의 고도 차이에서 고밀도 액체의 중력 또는 정수압에서 저밀도 액체의 중력 또는 정수압을 뺀 값.
■ 원하는 부피 유량으로 고고도 저장용기와 저고도 저장용기 사이의 파이프라인에서 전달하는 동안 저밀도 액체의 압력차 또는 압력 손실
■ 원하는 부피 유량으로 저고도 저장용기와 고고도 저장용기 사이의 파이프라인에서 전달하는 동안 고밀도 액체의 압력차 또는 압력 손실.
■ 예를 들어 저고도 저장용기에서 고밀도 액체를 변위시키는 저밀도 액체를 가능하게 하거나 용이하게 하기 위한 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 동력 또는 압력 교환에서의 임의의 압력 또는 동력 손실.
Figure pct00379
일부 실시예에서, 저밀도 액체의 일부는 고밀도 액체에 용해될 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체의 일부는 저밀도 액체에 용해될 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체의 일부는 저고도 저장용기에서 저밀도 액체 및 고밀도 액체의 의미 압력으로 인해 고밀도 액체에 용해될 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 낮은 비등점 또는 높은 증기압 또는 양자 모두를 소유할 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달되는 고밀도 액체에 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 고밀도 액체를 고고도 저장용기로 전달하기 전에, 고밀도 액체에 존재하는 상기 저밀도 액체의 일부가 상기 고밀도 액체로부터 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체에 존재하는 상기 저밀도 액체의 일부는 상기 고밀도 액체가 고고도 저장용기 내부에 있는 동안 상기 고밀도 액체로부터 제거될 수 있다. 상기 고밀도 액체로부터 상기 저밀도 액체의 일부의 상기 제거는 예를 들어 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 것들을 수반할 수 있다: 감압, 액체-액체 분리, 기체-액체 분리, 진공 증류, 진공 압축, 탈기, 교반, 가열, 냉각, 압축, 막 또는 분리기. 분리된 저밀도 액체는 회수될 수 있고, 프로세스의 다른 부분으로 전달될 수 있거나, 또는 다른 응용으로 전달될 수 있다. 분리된 저밀도 액체는 증기 상 저밀도 액체를 포함할 수 있다. 상기 증기 상 저밀도 액체는 프로세스의 다른 부분으로 전달하기 전이나 도중 또는 후에 압축 및/또는 응축 및/또는 냉각될 수 있다. 고밀도 액체에 존재하는 저밀도 액체의 분리는 고밀도 액체를 고고도 저장용기로 전달하기 전, 동안, 또는 후에, 또는 그 조합에서 발생할 수 있다.
Figure pct00380
일부 실시예에서, 저밀도 액체는 30 wt%, 20 wt%, 10 wt%, 5 wt%, 4 wt%, 3 wt%, 2 wt%, 1 wt%, 0.5 wt%, 0.1 wt%, 0.01 wt% 또는 0.001 wt% 미만의 농도로 고밀도 액체에 용해될 수 있다.
Figure pct00381
일부 실시예에서, 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체는 고고도 저장용기에서 원하는 온도 범위로 저장되도록 열적으로 관리될 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체와 고밀도 액체를 모두 저장하도록 고고도 저장용기가 구성된 경우, 저밀도 액체 및 고밀도 액체는 원하는 온도 범위를 보장하기 위해 냉각 또는 가열 또는 양자 모두가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체가 액체 일반 부탄이고 고밀도 액체가 해수 또는 해수와 유사한 밀도의 수용액이라면, 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두는 심층 해수의 온도(예를 들어, 섭씨 6도 미만) 근방의 온도 또는 대기압에서 저밀도 액체의 비등점(예를 들어, 1℃ 또는 -1℃ 이하) 근방 또는 이하의 온도 또는 양자 모두에서 저장되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체와 고밀도 액체의 큰 질량 및/또는 큰 부피 탱크의 낮은 표면적 대 부피 비율 및/또는 심층 해수의 온건하거나 저온인 온도로 인해, 저밀도 액체 및 고밀도 액체는 원하는 온도 범위 내에서 또는 프로세스 동작 중에 최소한의 온도 변화로 동작할 수 있다. 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 온도가 원하는 온도 범위를 넘어 변하는 경우, 열 관리 프로세스는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체를 원하는 온도 범위로 냉각 및/또는 가열할 수 있다.
Figure pct00382
일부 실시예에서, 저고도 영역 또는 저고도 저장용기는 상이한 위치들에 있는 탱크를 포함할 수 있다.
Figure pct00383
일부 실시예에서, 고고도 영역 또는 고고도 저장용기는 상이한 위치들에 있는 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 저밀도 액체 탱크는 육지에 위치할 수 있고, 반면에 고고도 고밀도 액체 탱크는 부유 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 저밀도 액체 탱크는 강성 탱크를 포함할 수 있는 반면 고고도 고밀도 액체 탱크는 블래더 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 저밀도 액체 탱크는 강성 탱크를 포함할 수 있는 반면, 고고도 고밀도 액체 탱크는 물 저장 연못 또는 수조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 고고도 고밀도 액체 탱크는 부유 구조를 포함할 수 있다.
Figure pct00384
일부 실시예에서, 강성 탱크는 저고도 저장용기로 사용될 수 있다. 저고도 저장용기가 수중에 위치된 경우, 저고도 저장용기 내부의 압력이 상기 수중 저장용기 주위 또는 외부의 압력과 유사한 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 저고도 저장용기 탱크의 요구되는 압력차 저항 또는 요구되는 압력차 허용 오차를 최소화하기 위해, 저고도 저장용기 내부의 압력이 저고도 저장용기 주위의 또는 외부의 압력과 유사한 것이 바람직할 수 있고, 이는 저고도 저장용기 탱크의 비용을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 저고도 저장용기는 액체 유동의 변화로 인한, 또는 과압으로 인한, 또는 수격으로 인한, 또는 액격으로 인한 또는 그 조합으로 인한 압력파 또는 압력의 변화의 영향을 완화 또는 최소화할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 저고도 저장용기 강성 탱크에 상호 연결된 압력 등화기를 이용할 수 있다. 압력 등화기는 상대적으로 작은 블래더 탱크, 및/또는 피스톤, 및/또는 유량계, 및/또는 압력 센서, 및/또는 유량 제어기, 및/또는 작동기, 및/또는 펌프, 및/또는 또는 밸브, 및/또는 압력 릴리프 밸브, 및/또는 압력 보상 밸브, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
ㅇ 압력 등화기는 저고도 저장용기 내부의 압력이 저고도 저장용기 외부의 또는 주위의 또는 그에 인접한 압력과 유사하거나 대략 동일하도록 보장할 수 있다.
ㅇ 압력 등화기는 강성 저고도 저장용기 내부의 고밀도 액체에 유체 연결될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 압력 등화기는 강성 저고도 저장용기 내부의 저밀도 액체에 유체 연결될 수 있다.
ㅇ 압력 등화기가 블래더 탱크, 피스톤, 그 조합을 사용하는 경우, 상기 블래더 탱크, 피스톤, 그 조합의 부피 용량이 강성 저고도 저장용기의 부피 용량의 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.5%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20% 또는 25% 이하인 것이 바람직할 수 있다.
ㅇ 압력 등화기는 압력 또는 압력파의 변화로 인한 영향을 완화하거나 최소화할 수 있다.
ㅇ 압력 등화기는 강성 탱크 외부의 압력에 대한 강성 탱크 내부의 압력을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 액체가 압력 등화기에서 저고도 저장용기로 유동하는 경우 저고도 저장용기 내부 압력은 저고도 저장용기 외부 압력보다 더 낮을 수 있다. 예를 들어, 액체가 저고도 저장용기에서 압력 등화기로 유동하는 경우 저고도 저장용기 내부 압력은 저고도 저장용기 외부의 압력보다 더 클 수 있다.
ㅇ 압력 등화기는 펌프, 동력 교환기, 밸브, 유동 제어기, 임의의 다른 장비 또는 그 조합과 통신할 수 있으며, 이들은 저고도 영역 또는 고고도 영역 또는 시스템 내의 임의의 다른 지점 또는 그 조합에 위치될 수 있다. 예를 들어, 압력 등화기는 저고도 저장용기 내부의 압력 또는 상대 압력에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 이는 강성 저고도 저장용기가 상기 강성 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 또는 그 외부의 압력에 대해 원하는 압력에 있는 것을 보장하도록 다른 장비가 조절을 수행할 수 있게 한다.
ㅇ 압력 등화기 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 강성 탱크 외부 위치에 위치할 수 있다.
ㅇ 압력 등화기 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 원하는 경우 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합이 교체되거나 제거될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 손상되거나 유지보수가 필요한 경우 또는 개선된 대안 또는 그 조합으로 인해 제거 또는 교체될 수 있다.
ㅇ 압력 등화기 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합이 해저 선박 또는 자율주행 차량이 접근 가능하도록 구성될 수 있다.
ㅇ 압력 등화기 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합이 강성 탱크로부터 쉽게 격리 가능하도록 구성될 수 있게 구성될 수 있다. 예를 들어, 압력 등화기 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 밸브를 닫음으로써 강성 탱크에서 유체 분리될 수 있다. 압력 등화기 블래더 탱크 또는 피스톤 또는 그 조합은 예를 들어 누설의 경우 또는 장애의 잠재적 위험이 있는 경우 또는 압력 등화기가 유지되는 경우 또는 압력 등화기의 부분이 교체되는 경우 또는 그 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 경우에 유체 분리될 수 있다.
ㅇ 압력 등화기 블래더 및/또는 피스톤이 정상적인 동작 조건 하에 부분적으로 이용되는 용량 상태에 있는 것이 바람직할 수 있다. 부분적으로 이용되는 용량 상태에 있음으로써, 압력 등화기의 예비 용량으로 인해 압력 등화기로 액체가 흐르기 때문에 과압 이벤트가 완화될 수 있다. 부분적으로 이용되는 용량의 상태에 있음으로써 압력 등화기에서 저고도 강성 탱크로의 액체 유동으로 인해 부압 이벤트가 완화될 수 있다.
ㅇ 에너지 저장 프로세스의 정상 동작 중에 비교적 최소의 액체가 압력 등화기 블래더 및/또는 피스톤으로 유입되거나 그로부터 유출되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 프로세스의 정상적인 완전 충전/방출 사이클 동안 압력 등화기 블래더 및/또는 피스톤에 저장된 액체의 부피는 +/-1%, +/-5%, +/-10%, +/-15%, +/-20%, +/-25%, +/-30%, +/-35%, +/-40 %, +/-45%, +/-50%, +/-55%, +/-60%, +/-65%, +/-70%, +/-75%, +/-80%, +/-85% 또는 +/-90+/- 이하만큼만 변경될 수 있다.
ㅇ 과압 및/또는 부압 이벤트 동안 압력 등화기가 저고도 저장용기에 있는 액체와만 유체 연결되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 과압 이벤트에서 압력 방출 또는 이와 유사한 밸브가 개방되어 액체가 강성 저고도 저장용기로부터 압력 등화기로 전달될 수 있게 한다. 예를 들어, 부압 이벤트에서 밸브가 개방되어 액체가 압력 등화기에서 강성 저고도 저장용기로 전달될 수 있게 할 수 있다.
설명
저밀도 액체를 저고도 저장용기로 펌핑하여 저고도 저장용기의 고밀도 액체를 변위시킴으로써 에너지를 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체의 밀도는 해수 또는 물 또는 저고도 저장용기 주위의 또는 이에 인접한 다른 액체의 밀도와 유사하거나 대략 동일하다. 유리하게는, 해수 또는 저고도 저장용기 주위의 또는 이에 인접한 액체와 유사하거나 대략 동일한 밀도를 갖는 고밀도 액체를 사용하는 것은, 시스템 내부의 고밀도 액체의 밀도가 탱크에 인접한 또는 그 주위의 액체와 대략 동일할 수 있고, 이것이 유사한 정수압을 가능하게 할 수 있기 때문에, 저고도 저장용기 내부의 압력이 저고도 저장용기 주위의 또는 그에 인접한 압력과 동일하거나 유사해지게 할 수 있다. 저고도 저장용기 내부 및 외부에서 유사한 정수압을 가짐으로써, 저고도 저장용기는 최소한의 압력 내성 또는 저고도 탱크와 고고도 탱크 사이의 압력차보다 훨씬 더 적은 압력차 내성을 요구할 수 있으며, 이는 더 저렴한 및/또는 더 큰 부피의 탱크의 사용을 가능하게 할 수 있다. 현재 설명된 프로세스의 일부 실시예의 잠재적 과제는 프로세스가 해수와 유사한 밀도를 가진 액체로 제한될 수 있다는 것이다. 현재 설명된 프로세스의 일부 실시예에서 고밀도 액체의 밀도가 해수 밀도보다 더 큰 경우, 고밀도 액체의 정수압은 저고도 저장용기의 깊이에서 해수의 정수압보다 더 클 수 있으며, 이는 고밀도 액체의 정수압과 저고도 저장용기 내의 해수 사이의 압력차에 저항성이 있는 탱크를 사용해야 하는 요건을 초래할 수 있으며, 이는 주위 해수와 압력 평형을 이루는 탱크보다 훨씬 더 고가일 수 있다. 예를 들어, 초래될 수 있는 더 큰 시스템 에너지 밀도로 인해 해수보다 더 높은 밀도를 갖는 고밀도 액체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서 액체의 입방미터당 에너지 밀도는 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 밀도차에 의해 구동된다. 고밀도 액체의 밀도를 증가시키는 것은 저밀도 액체와 고밀도 액체 사이의 밀도차를 증가시킴으로써 시스템의 에너지 밀도를 실질적으로 증가시킬 수 있다. 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시켜 동력을 저장하는 시스템을 개발하는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 고밀도 액체는 해수보다 더 큰 밀도 또는 저고도 저장용기에 인접한 물의 밀도보다 더 큰 밀도를 갖고, 저고도 저장용기는 압력 평형의 압력 또는 주위 또는 인접한 해수의 압력과 유사한 압력에서 동작할 수 있다. 해수보다 더 큰 밀도를 가진 액체를 사용하는 더 큰 시스템 에너지 밀도로부터 이점을 획득하는 동시에 또한 저고도 저장용기가 인접한 해수와 압력 평형에서 동작할 수 있게 하는 시스템을 개발하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예에서, 고고도 저장용기는 수역의 표면의 고도 또는 해수면의 고도를 초과하는 고도에서 육지 근방에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 고고도 저장용기 자체는 수역의 고도 또는 해수면의 고도를 초과하는 고도에 위치할 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기는 적어도 부분적으로는 수역의 고도 또는 해수면의 고도를 초과하는 고도에 위치된 구조 또는 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고고도 저장용기는 산, 언덕, 플랫폼, 부유 구조, 또는 유사하게 높은 표면, 또는 그 조합에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체의 고고도 저장용기를 저밀도 액체의 고고도 저장용기보다 고고도의 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 액체의 고고도 저장용기를 해수면 근방의 고도에 위치시키고, 동시에 고밀도 액체의 고고도 저장용기는 해수면 위 10미터 초과, 25미터 초과, 50미터 초과, 75미터 초과, 100미터 초과, 125미터 초과 또는 150미터 초과에 위치하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure pct00385
일부 실시예에서, 고밀도 액체 고고도 저장용기를 해수면의 고도보다 더 큰 고도에, 또는 고고도 저밀도 액체 저장용기의 고도보다 더 큰 고도에 또는 그 조합으로 배치하는 것이 사용되어 저고도 저장용기 내부의 정수압이 저고도 저장용기에 인접한 정수압과 동일하거나 유사한 것을 보장할 수 있다. 예를 들어, 고밀도 액체가 해수 미만의 밀도인 경우, 고밀도 액체 고고도 저장용기의 고도를 증가시켜 저고도 저장용기에 인접한 해수의 정수압에 일치시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 고밀도 액체로서 담수 또는 부식 및 생물 오염 억제제를 갖는 담수를 이용할 수 있고, 담수 고밀도 액체는 해수 미만의 밀도를 소유할 수 있다. 예를 들어, 해수의 밀도는 1.035 g/mL일 수 있는 반면 부식 및 생물 오염이 억제된 담수의 밀도는 1.01 g/mL일 수 있다. 저고도 저장용기가 해수심 2,500m에 위치하고, 고밀도 액체 고고도 저장용기가 해수면에 위치하는 경우, 고밀도 액체가 밀도가 1.01 g/mL인 억제된 담수를 포함하는 경우 해수와 고밀도 액체 사이의 정수압차는 62.5미터의 수압 헤드와 등가이다. 예를 들어, 본 사례에서 고밀도 액체가 1.01 g/mL 밀도를 갖는 억제된 담수를 포함하는 경우 해수면 위 62.5m에 고고도 고밀도 액체 저장용기를 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure pct00386
일부 실시예에서, 저장된 에너지 또는 전기의 입방미터당 시스템 에너지 밀도를 증가시키기 위해, 고밀도 액체 고고도 저장용기를 해수면의 고도보다 더 큰 고도에, 또는 고고도 저밀도 액체 저장용기의 고도보다 더 큰 고도에 또는 그 조합으로 배치하는 것이 사용될 수 있다. 고고도 고밀도 액체 저장용기의 고도를 증가시킴으로써 시스템의 에너지 밀도가 증가할 수 있다. 일부 실시예에서, 고밀도 액체 저장용기의 해수면 위 고도를 증가시키는 것은 저고도 저장용기에 인접한 정수압보다 더 큰 정수압을 내부에 소유하는 저고도 저장용기를 초래할 수 있고, 이는 고가일 수 있는 이 정수압차에 저항하는 탱크를 사용하는 것을 필요로 할 수 있다. 해양 또는 수역의 표면보다 큰 고도에서 고고도 고밀도 액체 저장용기의 더 큰 시스템 에너지 밀도로부터 이점을 얻는 동시에 또한 인접한 해수와의 압력 평형에서 저고도 저장용기가 동작할 수 있게 하는 시스템을 개발하는 것이 바람직할 수 있다.
요약 설명
본 발명의 일부 실시예는 해수보다 더 큰 밀도를 갖는 고밀도 액체의 사용을 가능하게 하는 동시에 저고도 저장용기가 해수 또는 저고도 저장용기에 인접한 물과 압력 평형에 또는 그 근방에 유지될 수 있게 하는 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 수역의 표면의 고도 위에 또는 해수면 위에 위치된 고고도 저장용기의 사용을 가능하게 하는 동시에 저고도 저장용기가 해수 또는 저고도 저장용기에 인접한 물과 압력 평형에 또는 그 근방에 유지될 수 있게 하는 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 부식을 최소화하거나 부식을 방지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예는 예를 들어 시스템 내부의 저밀도 액체 또는 고밀도 액체 또는 양자 모두로 인한 시스템 장비 상의 부식을 최소화하거나 실질적으로 제거하기 위해 고밀도 액체 또는 저밀도 액체, 또는 양자 모두로부터 용존 산소를 제거하기 위한 시스템을 사용하는 것에 관한 것일 수 있다.
예시적인 도면 설명
도 160: 저밀도 액체로 고밀도 액체를 변위시켜 에너지를 저장하는 프로세스. 본 실시예는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 고고도 저장용기, 또는 저밀도 액체 및 고밀도 액체를 저장하도록 구성된 고고도 저장용기, 또는 고밀도 액체를 저장하도록 구성된 고고도 저장용기, 또는 펌프, 또는 터빈 또는 동력 회수 또는 압력 회수 시스템, 또는 고밀도 액체를 저장하도록 구성된 저고도 저장용기, 또는 저밀도 액체를 저장하도록 구성된 저고도 저장용기, 또는 저밀도 액체와 고밀도 액체를 저장하도록 구성된 저고도 저장용기, 또는 하나 이상의 컴포넌트, 센서, 또는 압력 등화기 또는 그 조합을 상호 연결하는 파이프를 포함할 수 있다. 본 실시예는, 예를 들어, 저고도 저장용기가 상기 저고도 저장용기 외부의 압력 또는 저장용기 주위의 또는 이에 인접한 압력 평형에서 또는 그 근방에서 동작할 수 있게 하기 위해 압력 회수 또는 동력 회수 시스템을 이용할 수 있다. 저고도 저장용기는 해수, 물, 공기, 기체, 고체, 지면, 또는 그 조합에 의해 둘러싸이거나 이에 인접할 수 있다.
Figure pct00387
충전은 고고도 저장용기(예를 들어, '1')에서 더 낮은 고도의 영역으로 저밀도 액체를 펌핑(예를 들어, '3')하는 것을 수반할 수 있으며, 저밀도 액체로부터의 동력은 회수되고(예를 들어, '5'), 저고도 저장용기에서 고밀도 액체의 적어도 일부를 변위시키고(예를 들어, '7'), 고밀도 액체를 고고도 저장용기(예를 들어, '1' 또는 '11')로 전달(예를 들어, '10')할 수 있다. 충전 동안, 압력 회수는 저밀도 액체(예를 들어, '4')로부터 저고도 영역 또는 저고도 저장용기 또는 양자 모두에 인접한 압력을 초과하는 압력의 적어도 일부를 회수하고 이 압력 또는 동력을 고밀도 액체(예를 들어, '10')에 제공하거나 전달하는 것을 수반할 수 있다. 압력 회수 후 또는 동안에, 저밀도 액체는 저고도 저장용기의 압력에서 또는 그 근방에서, 또는 저고도 저장용기에 인접한 압력에서 또는 그 근방에서 또는 양자 모두로 저고도 저장용기로 전달(예를 들어, '6')될 수 있다. 동력 또는 압력 교환기로 인해 저밀도 액체로부터 회수된 동력 또는 압력을 받기 전 또는 받는 동안 고밀도 액체는 저고도 저장용기(예를 들어, '7')로부터 제거(예를 들어, '9')될 수 있다. 동력 또는 압력 교환기로 인해 저밀도 액체로부터 회수된 동력 또는 압력을 받은 후 또는 받는 동안, 고밀도 액체는 저고도 영역으로부터 고고도 저장용기(예를 들어, '1' 또는 '11')로 전달(예를 들어, '10')될 수 있다.
Figure pct00388
방출은 고밀도 액체를 고고도 저장용기(예를 들어, '1' 또는 '11')로부터 저고도 영역으로 전달할 수 있게 하는 것을 수반할 수 있고, 여기서, 고밀도 액체로부터의 동력이 회수되고(예를 들어, '5'), 저고도 저장용기의 저밀도 액체의 적어도 일부를 변위시키고(예를 들어, '7'), 이 저밀도 액체를 동력을 생성하는 터빈(예를 들어, '3')에 전달할 수 있다. 방출 동안, 압력 회수는 고밀도 액체(예를 들어, '10')로부터 저고도 영역 또는 저고도 저장용기 또는 양자 모두에 인접한 압력을 초과하는 압력의 적어도 일부를 회수하고 이 압력 또는 동력을 저밀도 액체(예를 들어, '4')에 제공하거나 전달하는 것을 수반할 수 있다. 압력 회수 후 또는 동안에, 고밀도 액체는 저고도 저장용기의 압력에서 또는 그 근방에서, 또는 저고도 저장용기에 인접한 압력에서 또는 그 근방에서 또는 양자 모두로 저고도 저장용기로 전달(예를 들어, '9')될 수 있다. 동력 또는 압력 교환기로 인해 고밀도 액체로부터 회수된 동력 또는 압력을 받기 전 또는 받는 동안 저밀도 액체는 저고도 저장용기(예를 들어, '7')로부터 제거(예를 들어, '6')될 수 있다. 동력 또는 압력 교환기로 인해 고밀도 액체로부터 회수된 동력 또는 압력을 받은 후 또는 받는 동안, 저밀도 액체는 저고도 영역으로부터 고고도 저장용기의 터빈(예를 들어, '3')으로 전달(예를 들어, '4')될 수 있다. 터빈은 저밀도 액체가 고고도 저장용기(예를 들어, '1')로 전달되기 전 또는 그 동안(예를 들어, '2') 저밀도 액체로부터 동력을 생성할 수 있다.
도 161: 본 도면은 본 도면이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 실시예를 나타낼 수 있는 것을 제외하면 도 160과 동일할 수 있다.
도 162: 본 도면은 저밀도 액체 고고도 저장용기가 고밀도 액체 고고도 저장용기와 상이할 수 있다는 점을 제외하면 도 160과 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 고고도 저장용기는 고밀도 액체 고고도 저장용기와 대략 동일한 고도에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 고고도 저장용기는 고밀도 액체 고고도 저장용기보다 고고도에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 고고도 저장용기는 고밀도 액체 고고도 저장용기보다 더 낮은 고도에 있을 수 있다. 본 도면은 에너지를 저장하거나 '충전'하는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 163: 본 도면이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 실시예를 나타낼 수 있다는 것을 제외하면, 본 도면은 도 162와 동일할 수 있다.
도 164: 본 도면이 저밀도 액체를 위한 별개의 저장용기와 고밀도 액체를 위한 별개의 저장용기를 포함하는 저고도 저장용기를 갖는 실시예를 나타낼 수 있다는 것을 제외하면 본 도면은 도 162와 동일할 수 있다. 본 도면은 에너지를 저장하거나 '충전'하는 실시예를 나타낼 수 있다.
도 165: 본 도면은 본 도면이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 실시예를 나타낼 수 있는 것을 제외하면 도 164와 동일할 수 있다.
예시적인 도면 키
Figure pct00389
예시적인 실시예에서의 예시적인 압력
밀도가 해수보다 더 큰 고밀도 액체를 갖는 예시적인 실시예에서의 예시적 압력(참조 도 160 및 도 161)
Figure pct00390
본 예에서, '고고도' 영역의 고도는 해수면 위 약 0m일 수 있으며, 반면에, 저고도 영역의 고도는 해수면 아래 2500미터를 초과할 수 있어, 저고도 저장용기와 고고도 저장용기 사이에 약 2,500미터와 같은 고도 차이를 생성한다.
Figure pct00391
본 예에서, 고밀도 액체의 밀도는 1.30 g/mL일 수 있고 고밀도 액체는 염화칼슘 수용액을 포함할 수 있다.
Figure pct00392
본 예에서, 저밀도 액체의 밀도는 0.573 g/mL일 수 있고 저밀도 액체는 일반 부탄 또는 n-부탄을 포함할 수 있다.
Figure pct00393
본 예에서 해수의 밀도는 1.035 g/mL일 수 있다.
Figure pct00394
위의 내용을 기초로 다음은 본 예에 대한 도 160 및/또는 도 161의 예시적인 압력이다:
ㅇ '1'과 '2'의 압력은 대기압에 근방일 수 있거나 일반 부탄의 증기압 근방일 수 있다. 예를 들어, '1' 및 '2' 내부의 압력은 5 Bar, 4 Bar, 3 Bar, 2 Bar, 1 Bar 또는 그 조합 이하일 수 있다.
ㅇ '4'의 압력은 수심에 따라 달라질 수 있다. '4'의 압력은 수심에 따라 증가할 수 있으며 '5' 근방 또는 '저고도' 영역에서 또는 그 근방에서 최대 압력에 도달할 수 있다. 예를 들어, 도 160에 나타난 바와 같이 시스템이 동력을 저장하거나 '충전'할 때 '5' 근방에서 '4'의 압력은 '10'의 고밀도 액체의 정수압 이상일 수 있다. '5' 근방에서 '4'의 압력은 예를 들어 도 161에 나타난 바와 같이 시스템이 동력을 생성하거나 '방출'할 때 '10'의 고밀도 액체의 정수압 이하일 수 있다. '5' 근방의 '4'의 압력은 325 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 둘 다일 수 있다.
ㅇ '6'의 압력은 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압과 대략 같을 수 있다. '6'의 압력은 예를 들어 도 160에 나타난 바와 같이 에너지 저장 또는 '충전' 동안에 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 클 수 있다. '6'의 압력은 예를 들어 도 161에 나타난 바와 같이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 동안 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 낮을 수 있다. '6'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '7'의 압력은 '7'에 인접한 해수의 정수압과 대략 동일할 수 있다. '7'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '8'의 압력은 '8'에 인접한 해수의 정수압과 대략 동일할 수 있다. '8'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '9'의 압력은 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압과 대략 같을 수 있다. '9'의 압력은 예를 들어 도 160에 나타난 바와 같이 에너지 저장 또는 '충전' 동안에 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 작을 수 있다. '9'의 압력은 예를 들어 도 161에 나타난 바와 같이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 동안 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 클 수 있다. '9'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 둘 다일 수 있다.
ㅇ '10'의 압력은 수심에 따라 달라질 수 있다. '10'의 압력은 수심에 따라 증가할 수 있으며 '5' 근방 또는 '저고도' 영역에서 또는 그 근방에서 최대 압력에 도달할 수 있다. '5' 근방에서 '10'의 압력은 예를 들어 도 160에 나타난 바와 같이 시스템이 동력을 저장하거나 '충전'할 때 동일한 고도에서 '4'의 저밀도 액체 압력 이하일 수 있다. '5' 근방에서, '10'의 압력은 예를 들어, 도 161에 나타난 바와 같이 같이 시스템이 동력을 생성하거나 '방출'할 때 '4'의 저밀도 액체의 압력 이상일 수 있다. '5' 근방의 '10'의 압력은 325 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '저고도' 영역에 인접한 해수의 압력은 약 258.75 Bar의 압력일 수 있다.
ㅇ 동력 회수 또는 압력 회수 프로세스('5')는 하나의 액체 스트림(예를 들어, '4' 또는 '10')에서 저고도 영역에 인접하거나 외부의 정수압을 초과하는 압력을 회수하고 이 동력 또는 압력을 다른 액체 스트림(예를 들어, '10' 또는 '4')으로 전달할 수 있다.
■ 예를 들어, '5' 근방의 '4'에 있는 저밀도 액체의 압력은 충전 중에 325 Bar보다 더 클 수 있다. '5'는 '4'에서 66.25 Bar 이상의 압력 또는 동력을 회복하고 상기 회복된 압력 또는 동력을 '10'에게 전달할 수 있다. 압력 회수 후, 저밀도 액체('6')는 저고도 저장용기의 압력 및/또는 저고도 저장용기에 인접한 해수의 정수압 근방의 압력 또는 약 258.75 Bar의 압력에서 저고도 저장용기로 전달될 수 있다.
■ 일부 실시예에서, 압력 교환기 또는 동력 교환기는 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체의 밀도에 무관하게 저고도 저장용기 주위의 또는 이에 인접한 압력과 평형에서 저고도 저장용기가 동작할 수 있게 한다.
해수면보다 더 큰 고도 또는 저밀도 액체 고고도 저장용기보다 더 큰 고도 또는 그 조합으로 고밀도 액체 고고도 저장용기를 갖는 예시적인 실시예에서(도 162 및 도 163 참조)의 예시적인 압력
Figure pct00395
본 예에서, '고고도 #1' 영역의 고도는 해수면 위 약 0m일 수 있다.
Figure pct00396
본 예에서, '고고도 #2' 영역의 고도는 해수면 위 약 300미터일 수 있다.
Figure pct00397
본 예에서, 저고도 영역의 고도는 해수면 아래 2500미터일 수 있다.
Figure pct00398
본 예에서, 고밀도 액체의 밀도는 1.035 g/mL일 수 있고 고밀도 액체는 염화칼슘 수용액을 포함할 수 있다.
Figure pct00399
본 예에서, 저밀도 액체의 밀도는 0.573 g/mL일 수 있고 저밀도 액체는 일반 부탄 또는 n-부탄을 포함할 수 있다.
Figure pct00400
본 예에서 해수의 밀도는 1.035 g/mL일 수 있다.
Figure pct00401
위의 내용을 기초로 다음은 본 예에 대한 도 162 및/또는 도 163의 예시적인 압력이다:
ㅇ '1', '2', '11' 또는 그 조합의 압력은 대기압 근방일 수 있고 일반 부탄의 증기압 근방일 수 있다. 예를 들어, '1' 및 '2' 내부의 압력은 5 Bar, 4 Bar, 3 Bar, 2 Bar, 1 Bar 또는 그 조합 이하일 수 있다.
ㅇ '4'의 압력은 수심에 따라 달라질 수 있다. '4'의 압력은 수심에 따라 증가할 수 있으며 '5' 근방 또는 '저고도' 영역에서 또는 그 근방에서 최대 압력에 도달할 수 있다. 예를 들어, 도 162에 나타난 바와 같이 시스템이 동력을 저장하거나 '충전'할 때 '5' 근방에서 '4'의 압력은 '10'의 고밀도 액체의 정수압 이상일 수 있다. '5' 근방에서 '4'의 압력은 예를 들어 도 163에 나타난 바와 같이 시스템이 동력을 생성하거나 '방출'할 때 '10'의 고밀도 액체의 정수압 이하일 수 있다. '5' 근방의 '4'의 압력은 289.8 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 둘 다일 수 있다.
ㅇ '6'의 압력은 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압과 대략 같을 수 있다. '6'의 압력은 예를 들어 도 162에 나타난 바와 같이 에너지 저장 또는 '충전' 동안에 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 클 수 있다. '6'의 압력은 예를 들어 도 163에 나타난 바와 같이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 동안 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 낮을 수 있다. '6'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '7'의 압력은 '7'에 인접한 해수의 정수압과 대략 동일할 수 있다. '7'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '8'의 압력은 '8'에 인접한 해수의 정수압과 대략 동일할 수 있다. '8'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '9'의 압력은 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압과 대략 같을 수 있다. '9'의 압력은 예를 들어 도 162에 나타난 바와 같이 에너지 저장 또는 '충전' 동안에 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 작을 수 있다. '9'의 압력은 예를 들어 도 163에 나타난 바와 같이 에너지를 생성하거나 '방출'하는 동안 '7'의 압력 및/또는 '7'에 인접한 해수의 정수압보다 약간 더 클 수 있다. '9'의 압력은 258.75 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 둘 다일 수 있다.
ㅇ '10'의 압력은 수심에 따라 달라질 수 있다. '10'의 압력은 수심에 따라 증가할 수 있으며 '5' 근방 또는 '저고도' 영역에서 또는 그 근방에서 최대 압력에 도달할 수 있다. '5' 근방에서 '10'의 압력은 예를 들어 도 162에 나타난 바와 같이 시스템이 동력을 저장하거나 '충전'할 때 동일한 고도에서 '4'의 저밀도 액체 압력 이하일 수 있다. '5' 근방에서, '10'의 압력은 예를 들어, 도 163에 나타난 바와 같이 같이 시스템이 동력을 생성하거나 '방출'할 때 '4'의 저밀도 액체의 압력 이상일 수 있다. '5' 근방의 '10'의 압력은 289.8 Bar의 압력 이하이거나 이상이거나 그 조합일 수 있다.
ㅇ '저고도' 영역에 인접한 해수의 압력은 약 258.75 Bar의 압력일 수 있다.
ㅇ 동력 회수 또는 압력 회수 프로세스('5')는 하나의 액체 스트림(예를 들어, '4' 또는 '10')에서 저고도 영역에 인접하거나 외부의 정수압을 초과하는 압력을 회수하고 이 동력 또는 압력을 다른 액체 스트림(예를 들어, '10' 또는 '4')으로 전달할 수 있다.
■ 예를 들어, '5' 근방의 '4'에 있는 저밀도 액체의 압력은 충전 중에 289.8 Bar보다 더 클 수 있다. '5'는 '4'에서 31.05 Bar 이상의 압력 또는 동력을 회복하고 상기 회복된 압력 또는 동력을 '10'에게 전달할 수 있다. 압력 회수 후, 저밀도 액체('6')는 저고도 저장용기의 압력 및/또는 저고도 저장용기에 인접한 해수의 정수압 근방의 압력 또는 약 258.75 Bar의 압력에서 저고도 저장용기로 전달될 수 있다.
■ 일부 실시예에서, 압력 교환기 또는 동력 교환기는 고밀도 액체의 정수압 또는 저밀도 액체의 정수압 또는 양자 모두에 무관하게 저고도 저장용기 주위의 또는 이에 인접한 압력과 평형에서 저고도 저장용기가 동작할 수 있게 한다.
예시적인 실시예의 예
1. 동력 저장 및 동력 생성을 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 있고 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
수역의 표면 아래에 위치하고, 물보다 고밀도의 유체를 저장하도록 구성되는 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
상기 펌프, 발전기, 및 상기 제1 및 제2 저장용기는 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기의 물보다 저밀도의 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내의 물보다 고밀도의 유체를 변위시킴으로써 동력이 저장되고, 제2 저장 저장용기의 물보다 저밀도의 유체를 제1 저장 저장용기로 복귀하게 함으로써 동력이 생성 또는 방출되고,
물보다 고밀도의 유체는 액체 형태이다.
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 유체는 액체 형태이다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제1 저장용기의 고도는 제2 저장용기의 고도를 초과한다.
4. 실시예 1의 시스템에 있어서, 수역 표면 근방에서 물보다 고밀도의 액체를 저장하도록 구성된 제3 저장용기를 더 포함한다.
5. 실시예 4의 시스템에 있어서, 상기 제3 저장용기는 제2 저장용기와 실질적으로 동일한 고도에 있다.
6. 실시예 4의 시스템에 있어서, 물보다 고밀도의 유체는 동력 저장 동안 제2 저장용기로부터 변위되고 상기 제3 저장용기로 전달되어 저장된다.
7. 실시예 4의 시스템에 있어서, 물보다 고밀도의 유체는 동력 저장 동안 제2 저장용기로부터 변위되고 상기 제3 저장용기로 전달되어 저장된다.
8. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 고밀도의 상기 유체는 염수 또는 역삼투 방출 염수 또는 염화나트륨 또는 해염 또는 염화칼슘 또는 염화마그네슘 또는 포름산칼륨 또는 황산마그네슘 또는 브롬화칼슘 또는 브롬화나트륨 또는 아세트산칼륨 또는 포름산나트륨 또는 질산칼슘 또는 질산나트륨 또는 아황산나트륨 또는 아황산칼륨 또는 중아황산나트륨 또는 중아황산칼륨, 또는 아황산마그네슘, 또는 중아황산마그네슘, 또는 중아황산칼슘, 또는 옥수수 시럽, 또는 글리세린, 또는 프로필렌 글리콜, 또는 에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 카보네이트, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
9. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 고밀도의 상기 유체는 할로겐화 탄화수소, 또는 플루오로카본, 또는 유기산, 또는 무기산, 또는 이산화탄소, 또는 이산화황, 또는 질소 산화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
10. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 상기 유체는 탄화수소를 포함한다.
11. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 저밀도의 상기 유체는 공기를 포함한다.
12. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 고밀도의 상기 유체의 밀도는 20℃에서 리터당 1.02킬로그램보다 더 크다.
13. 실시예 1의 시스템에 있어서, 물보다 고밀도의 상기 유체의 밀도는 20℃에서 리터당 1.05킬로그램보다 더 크다.
14. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제2 저장용기 내부의 압력과 인접한 수역의 압력은 약 0 bar 내지 약 10 bar 상이하다.
15. 실시예 1의 시스템에 있어서, 압력 교환기를 더 포함한다.
16. 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 압력 교환기는 제2 저장용기 근방에 위치된다.
17. 실시예 15의 시스템에 있어서, 동력을 저장하는 동안, 압력 교환기는 물보다 저밀도의 액체로부터 압력을 추출하고 추출된 압력을 물보다 고밀도의 액체로 전달한다.
18. 실시예 15의 시스템에 있어서, 동력을 저장하는 동안, 압력 교환기는 물보다 고밀도의 액체로부터 압력을 추출하고 추출된 압력을 물보다 저밀도의 액체로 전달한다.
19. 실시예 17의 시스템에 있어서, 상기 압력 추출은 (1) 물보다 저밀도의 액체가 제2 저장용기로 전달되는 동안 또는 (2) 전달 전에 또는 (3) (1)과 (2) 둘 모두에서 발생한다.
20. 실시예 18의 시스템에 있어서, 상기 압력 추출은 (1) 물보다 고밀도의 액체가 제2 저장용기로 전달되는 동안 또는 (2) 전달 전에 또는 (3) (1)과 (2) 둘 모두에서 발생한다.
21. 실시예 17의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 제2 저장용기 근방의 물보다 저밀도의 액체의 압력에서 제2 저장용기의 고도에서의 수역의 정수압을 뺀 압력 이하의 압력을 추출한다.
22. 실시예 18의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 제2 저장용기 근방의 물보다 고밀도의 액체의 압력에서 제2 저장용기의 고도에서의 수역의 정수압을 뺀 압력 이하의 압력을 추출한다.
23. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 수역 내의 액체의 밀도보다 고밀도의 액체의 사용을 가능하게 하면서 제2 저장용기가 제2 저장용기와 동일한 고도의 수역과 압력 평형에 있게 할 수 있게 한다.
24. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 유압식 압력 교환기를 포함한다.
25. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 압력 추출을 조절하여 제2 저장용기와 동일한 고도에서 수역의 정수압과 제2 저장용기 내부의 유체 압력이 허용 오차 압력 미만만큼 상이한 것을 보장한다.
26. 실시예 25의 시스템에 있어서, 제2 저장용기는 내부 압력 센서 및 외부 압력 센서를 포함하고;
내부 압력 센서는 제2 저장용기 내부의 유체의 압력을 측정하고;
외부 압력 센서는 제2 저장용기에 인접한 수역의 압력을 측정하고;
내부 압력 센서 및 외부 압력 센서는 압력 교환기와 연통하도록 구성된다.
27. 실시예 25의 시스템에 있어서, 상기 허용 오차 압력은 약 10atm 미만이다.
28. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 유압식 압력 교환기이다.
29. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 펌프, 터빈, 또는 로터리 터빈, 또는 이의 임의의 조합이다.
30. 동력 저장 및 생성을 위한 프로세스에 있어서,
펌프, 발전기, 수역의 표면 근방에 있는 제1 저장 저장용기 및 수역의 표면 아래에 위치한 제2 저장 저장용기를 동작 가능하게 연결하는 단계로서, 제1 저장 저장용기는 물보다 저밀도의 유체를 저장하도록 구성되고, 제2 저장 저장용기는 물보다 고밀도의 유체를 저장하도록 구성되는, 단계;
제1 저장 저장용기의 물보다 저밀도의 유체를 상기 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 상기 제2 저장 저장용기의 물보다 고밀도의 유체를 변위시킴으로써 동력을 저장하는 단계; 및
제2 저장 저장용기의 물보다 저밀도의 유체를 상기 제1 저장 저장용기로 복귀되게 함으로써 동력을 생성 또는 방출하는 단계를 포함하고,
물보다 고밀도의 유체는 액체 형태이다.
고밀도 액체는 1.035 g/mL보다 더 큰 밀도를 가진다.
해저 저장용기가 해수와 압력 평형을 이루도록 하면서 해수보다 고밀도의 액체를 사용할 수 있게 하기 위한 저고도 저장용기 근방에서의 동력 회수 또는 해저 동력 회수
압력 등화기 및 압력 등화기 탱크 저장용기 내의 압력이 주위 압력보다 더 낮으면 유체가 저고도 저장용기에 추가되고, 저장용기 내의 압력이 주위 압력보다 더 크면 유체가 저고도 저장용기로부터 제거된다.
저밀도 액체의 냉장 또는 냉각 또는 열 관리
저밀도 액체와 고밀도 액체가 동일한 고고도 탱크에 저장된다.
저밀도 액체와 고밀도 액체가 서로 다른 고고도 탱크에 저장된다.
고고도 저장용기는 가압된다.
고고도 저장용기는 열 관리를 이용하여 특정 온도 미만으로 유지함으로써 특정 압력 미만으로 유지된다.
주
Figure pct00402
주: 압력 등화기는 탱크, 파이프, 밸브, 피팅, 커넥터 또는 그 조합에 연결되거나 부착되거나 양자 모두가 이루어질 수 있다.
Figure pct00403
주: 동력 교환기, 또는 압력 교환기, 또는 에너지 회수 시스템, 또는 PX 압력 교환기는 본 기술 분야의 역삼투 시스템에서 수력 또는 에너지 회수를 위해 사용되는 시스템과 유사한 시스템을 포함할 수 있다. '동력 교환기' 또는 '압력 교환기' 또는 '에너지 회수 시스템' 또는 'PX 압력 교환기'라는 용어는 상호 교환 가능하게 사용할 수 있다.
Figure pct00404
주: 고밀도 액체는 물의 밀도 이상인 밀도를 갖는 액체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
Figure pct00405
주: 부식을 최소화하거나 제거하기 위한 조건에서 수성 염 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 부식은 희생 양극에 의해 억제될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 조성에 대한 조절 및/또는 부식을 최소화하기 위한 환경 생성을 가능하게 할 수 있는 '폐쇄형 시스템'을 포함할 수 있다. 예를 들어, 염 용액은 아황산염, 아질산염, 중아황산염, 유기산 또는 항산화제와 같은 산소 스캐빈저에 의해 탈산소화될 수 있다. 예를 들어, 염 용액은 질소와 같은 비이원자 산소 기체에 의해 탈산소화될 수 있다. 예를 들어, 염 용액은 용존 산소와 수소 또는 메탄과 같은 연료의 반응에 의해 탈산소화될 수 있다. 예를 들어, 염수 용액은 촉매 탈산소화 프로세스에 의해 탈산소화될 수 있다. 예를 들어, 염수 용액은 수소 기체를 용해시킨 다음 팔라듐 촉매와 같은 촉매의 존재 하에 용존 산소를 용해된 수소와 반응시키는 것을 수반하는 촉매 탈산소화 프로세스에 의해 탈산소화되어 물을 형성하고 용존 이원자 산소의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 폐쇄형 시스템에서 사용되는 염 용액을 탈산소화하여 부식이 상당히 억제되거나 실질적으로 제거될 수 있다. 용존 산소 수준을 모니터링할 수 있으며 용존 산소 농도가 증가하거나 설계 임계값 또는 정의된 농도를 초과하여 증가하는 경우 용존 산소를 제거할 수 있다.
Figure pct00406
주: 일부 실시예에서, 고밀도 액체는 할로겐화 탄화수소 또는 플루오로카본 액체를 포함할 수 있다.
Figure pct00407
주: 본 발명의 일부 실시예는 해양의 표면의 고도를 초과한 고도를 갖는 고고도 고밀도 액체 저장용기와 해수를 초과한 밀도를 갖는 고밀도 액체를 수반할 수 있다.
Figure pct00408
주: 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체 고고도 저장용기 양자 모두는 대략 동일하거나 유사한 고도에 있을 수 있고 및/또는 양자 모두 해수면보다 더 큰 고도에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체 고고도 저장용기는 상이한 고도에 있을 수 있고 및/또는 양자 모두 해수면보다 더 큰 고도에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체 고고도 저장용기는 상이한 고도에 있을 수 있고 및/또는 저밀도 액체 고고도 저장용기는 고밀도 액체 고고도 저장용기의 고도보다 고고도에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 저밀도 액체 및 고밀도 액체 고고도 저장용기는 상이한 고도에 있을 수 있고 및/또는 저밀도 액체 고고도 저장용기는 고밀도 액체 고고도 저장용기의 고도보다 저고도에 위치될 수 있다.
Figure pct00409
주: 염수 내의 시약의 농도는 조절될 수 있다. 예를 들어, 염수와 같은 용액 내 시약의 농도는 염수의 온도가 변하거나, 염수의 용해도가 변하거나, 염수의 점도가 변하거나, 또는 그 조합이 변하는 경우 조절될 수 있다.
Figure pct00410
주: 일부 고밀도 액체는 다른 것보다 더욱 바람직할 수 있으며 일부 고밀도 액체는 다른 액체와 혼합될 수 있다. 물보다 밀도가 더 크거나 해수보다 밀도가 더 크거나 둘 다인 예시적인 고밀도 액체는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 물, 또는 염수, 또는 염화나트륨, 또는 해염, 또는 역삼투 염수, 또는 농축물, 또는 보유물, 또는 염화칼슘, 또는 염화마그네슘, 또는 포름산칼륨, 또는 황산마그네슘, 또는 브롬화칼슘, 또는 브롬화나트륨, 또는 아세트산칼륨, 또는 포름산나트륨, 또는 질산칼슘, 또는 질산나트륨, 또는 염화마그네슘, 또는 아황산마그네슘, 또는 아황산나트륨, 또는 중아황산나트륨, 또는 아황산칼륨, 또는 중아황산칼륨, 또는 중아황산칼슘, 또는 중아황산마그네슘, 또는 이산화황, 또는 아질산칼슘, 또는 아질산마그네슘, 또는 아질산나트륨, 또는 아질산칼륨, 또는 카르복실산, 또는 카르복실산의 염, 또는 아세트산, 또는 시트르산, 또는 옥수수 시럽, 또는 옥수수 시럽, 또는 글리세린, 또는 물보다 밀도가 더 큰 유기 시약, 또는 당, 또는 자당, 또는 덱스트로스, 또는 당 알콜, 또는 폴리올, 또는 에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 글리콜, 또는 프로필렌 카보네이트, 또는 불용성 유기 시약, 또는 가용성 유기 시약, 또는 플루오로카본, 또는 할로겐화 탄화수소, 또는 과불화탄소, 또는 무기 화합물, 또는 액체 이산화황, 또는 액체 이산화탄소, 또는 사산화이질소, 또는 오산화이질소, 또는 삼산화황, 또는 아산화질소, 또는 유기산, 또는 무기산, 또는 용융 황, 또는 액체 황, 또는 냉매, 또는 브롬, 또는 염화물, 또는 요오드, 또는 할로겐, 또는 포름산, 또는 이산화염소, 또는 과산화수소, 또는 유기산, 또는 무기산, 또는 유기 염기, 또는 무기 염기, 또는 1,2-디브로모에탄, 또는 시스-1,2-디브로모에텐, 또는 트랜스-1,2-디브로모에텐, 또는 디브로모메탄, 또는 브로말, 또는 브로모포름, 또는 1,1,2,2-테트라브로모에탄(무트만 용액), 또는 나트륨 폴리텅스텐산염 또는 브롬 또는 토울렛(Thoulets) 용액 또는 디이오도메탄 또는 인듐요오다이드 또는 바륨머큐릭요오다이드 또는 포름산탈륨 + 말론산탈륨(클레리시 용액) 또는 갈린스탄(갈륨/인듐/주석 합금) 또는 수은 또는 포름산세슘 또는 납 또는 수은 또는 갈륨 또는 액체 금속 또는 나노입자 또는 분산된 나노입자 또는 현탁된 나노입자 또는 철 또는 금 또는 니켈 또는 텅스텐 또는 이산화황 + 이산화탄소 또는 냉매 혼합물 또는 아황산 또는 아질산 , 또는 이온성 화합물, 또는 유기 화합물, 또는 탄소를 포함하는 화학물질, 또는 원소, 또는 저밀도 액체의 밀도보다 큰 밀도를 갖는 화학물질, 또는 물의 밀도보다 큰 밀도를 갖는 화학물질, 또는 화학물질.
Figure pct00411
주: 압력 교환기 또는 동력 교환기는 액체, 기체, 초임계 유체, 액체-고체 혼합물, 기체-액체 혼합물 또는 그 조합과 같은 유체로부터 동력 또는 압력을 추출할 수 있다. 압력 교환기 또는 동력 교환기는 유체로부터 동력 또는 압력을 추출하고 상기 추출된 동력 또는 압력을 다른 유체로 전달할 수 있다. 예시적인 압력 교환기 또는 동력 교환기는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 회전식 압력 교환기, 또는 유압식 압력 교환기, 또는 공압식 압력 교환기, 또는 역삼투 시스템, 또는 유압 터빈, 또는 유압 터보차저, 또는 유압 임펠러, 또는 기계적 교환기, 또는 유압 교환기, 또는 전기 교환기용으로 본 기술 분야에서 사용되는 압력 교환기, 또는 변위 교환기, 또는 터빈 노즐, 또는 확산기, 또는 부스터 펌프, 또는 Ultra PX, 또는 초고압 유압 에너지 회수, 또는 에너지 회수 장치, 또는 고효율 압력 교환기, 혼합 유체 압력 교환기, 담수화 시스템을 위한 본 기술 분야에 알려진 압력 교환기, 정제 및 석유화학 시스템용으로 본 기술 분야에 알려진 압력 교환기.
Figure pct00412
주: 기계식 압력 교환기는 예를 들어 발전기보다 훨씬 더 에너지 효율적일 수 있다. 예를 들어, 역삼투에서 본 기술 분야에서 사용되는 압력 교환기는 최대 98% 또는 99%의 에너지 효율 또는 압력 교환 효율을 보여주었다.
Figure pct00413
주: 일부 실시예는 하나 이상의 압력 센서를 수반할 수 있다. 내부 압력 센서는 에너지 저장 프로세스의 적어도 일부 내부의 유체 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다. 외부 압력 센서는 에너지 저장 시스템 또는 프로세스의 적어도 일부 외부 또는 외측의 유체 또는 재료의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다. 에너지 저장 시스템 또는 프로세스의 적어도 하나의 표면에 작용하는 상기 유체 또는 재료의 압력을 결정하기 위해 외부 압력 센서가 외부 유체 또는 재료의 압력을 측정하는 것이 바람직할 수 있다.
Figure pct00414
주: 제1 저장용기와 제2 저장용기 사이의 고도 차이는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같다: 50 미터, 또는 100 미터, 또는 150 미터, 또는 200 미터, 또는 250 미터, 또는 300 미터, 또는 350 미터, 또는 400 미터, 또는 450 미터, 또는 500 미터, 또는 550 미터, 또는 600 미터, 또는 650 미터, 또는 700 미터, 또는 750 미터, 또는 800 미터, 또는 850 미터, 또는 900 미터, 또는 950 미터, 또는 1,000 미터, 또는 1,050 미터, 또는 1,100 미터, 또는 1,150 미터, 또는 1,200 미터, 또는 1,250 미터, 또는 1,300 미터, 1,350 미터, 또는 1,400 미터, 또는 1,450 미터, 또는 1,500 미터, 또는 1,550 미터, 또는 1,600 미터, 또는 1,650 미터, 또는 1,700 미터, 또는 1,750 미터, 또는 1,800 미터, 또는 1,850 미터, 또는 1,900 미터, 또는 1,950 미터, 또는 2,000 미터, 또는 2,050 미터, 또는 2,100 미터, 또는 2,150 미터, 또는 2,200 미터, 또는 2,250 미터, 또는 2,300 미터, 또는 2,350 미터, 또는 2,400 미터, 또는 2,450 미터, 또는 2,500 미터, 또는 2,550 미터, 또는 2,600 미터, 또는 2,650 미터, 또는 2,700 미터, 또는 2,750 미터, 또는 2,800 미터, 또는 2,850 미터, 또는 2,900 미터, 또는 2,950 미터, 또는 3,000 미터, 또는 3,100 미터, 또는 3,200 미터, 또는 3,300 미터, 또는 3,400 미터, 또는 3,500 미터, 또는 3,600 미터, 또는 3,700 미터, 또는 3,800 미터, 또는 3,900 미터, 또는 4,000 미터, 또는 4,100 미터, 또는 4,200 미터, 또는 4,300 미터, 또는 4,400 미터, 또는 4,500 미터, 또는 4,600 미터, 또는 4,700 미터, 또는 4,800 미터, 또는 4,900 미터, 또는 5,000 미터, 또는 5,500 미터, 또는 6,000 미터, 또는 6,500 미터, 또는 7,000 미터, 또는 7,500 미터, 또는 8,000 미터, 또는 8,500 미터, 또는 9,000 미터, 또는 9,500 미터, 또는 10,000 미터, 또는 10,500 미터, 또는 11,000 미터, 또는 11,500 미터, 또는 12,000 미터, 또는 12,500 미터, 또는 13,000 미터, 또는 13,500 미터.
Figure pct00415
주: 제3 저장용기와 제2 저장용기 사이의 고도 차이 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같다 : 50 미터, 또는 100 미터, 또는 150 미터, 또는 200 미터, 또는 250 미터, 또는 300 미터, 또는 350 미터, 또는 400 미터, 또는 450 미터, 또는 500 미터, 또는 550 미터, 또는 600 미터, 또는 650 미터, 또는 700 미터, 또는 750 미터, 또는 800 미터, 또는 850 미터, 또는 900 미터, 또는 950 미터, 또는 1,000 미터, 또는 1,050 미터, 또는 1,100 미터, 또는 1,150 미터, 또는 1,200 미터, 또는 1,250 미터, 또는 1,300 미터, 1,350 미터, 또는 1,400 미터, 또는 1,450 미터, 또는 1,500 미터, 또는 1,550 미터, 또는 1,600 미터, 또는 1,650 미터, 또는 1,700 미터, 또는 1,750 미터, 또는 1,800 미터, 또는 1,850 미터, 또는 1,900 미터, 또는 1,950 미터, 또는 2,000 미터, 또는 2,050 미터, 또는 2,100 미터, 또는 2,150 미터, 또는 2,200 미터, 또는 2,250 미터, 또는 2,300 미터, 또는 2,350 미터, 또는 2,400 미터, 또는 2,450 미터, 또는 2,500 미터, 또는 2,550 미터, 또는 2,600 미터, 또는 2,650 미터, 또는 2,700 미터, 또는 2,750 미터, 또는 2,800 미터, 또는 2,850 미터, 또는 2,900 미터, 또는 2,950 미터, 또는 3,000 미터, 또는 3,100 미터, 또는 3,200 미터, 또는 3,300 미터, 또는 3,400 미터, 또는 3,500 미터, 또는 3,600 미터, 또는 3,700 미터, 또는 3,800 미터, 또는 3,900 미터, 또는 4,000 미터, 또는 4,100 미터, 또는 4,200 미터, 또는 4,300 미터, 또는 4,400 미터, 또는 4,500 미터, 또는 4,600 미터, 또는 4,700 미터, 또는 4,800 미터, 또는 4,900 미터, 또는 5,000 미터, 또는 5,500 미터, 또는 6,000 미터, 또는 6,500 미터, 또는 7,000 미터, 또는 7,500 미터, 또는 8,000 미터, 또는 8,500 미터, 또는 9,000 미터, 또는 9,500 미터, 또는 10,000 미터, 또는 10,500 미터, 또는 11,000 미터, 또는 11,500 미터, 또는 12,000 미터, 또는 12,500 미터, 또는 13,000 미터, 또는 13,500 미터.
Figure pct00416
주: 두 저장용기 사이의 고도 차이가 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같다 : 50 미터, 또는 100 미터, 또는 150 미터, 또는 200 미터, 또는 250 미터, 또는 300 미터, 또는 350 미터, 또는 400 미터, 또는 450 미터, 또는 500 미터, 또는 550 미터, 또는 600 미터, 또는 650 미터, 또는 700 미터, 또는 750 미터, 또는 800 미터, 또는 850 미터, 또는 900 미터, 또는 950 미터, 또는 1,000 미터, 또는 1,050 미터, 또는 1,100 미터, 또는 1,150 미터, 또는 1,200 미터, 또는 1,250 미터, 또는 1,300 미터, 1,350 미터, 또는 1,400 미터, 또는 1,450 미터, 또는 1,500 미터, 또는 1,550 미터, 또는 1,600 미터, 또는 1,650 미터, 또는 1,700 미터, 또는 1,750 미터, 또는 1,800 미터, 또는 1,850 미터, 또는 1,900 미터, 또는 1,950 미터, 또는 2,000 미터, 또는 2,050 미터, 또는 2,100 미터, 또는 2,150 미터, 또는 2,200 미터, 또는 2,250 미터, 또는 2,300 미터, 또는 2,350 미터, 또는 2,400 미터, 또는 2,450 미터, 또는 2,500 미터, 또는 2,550 미터, 또는 2,600 미터, 또는 2,650 미터, 또는 2,700 미터, 또는 2,750 미터, 또는 2,800 미터, 또는 2,850 미터, 또는 2,900 미터, 또는 2,950 미터, 또는 3,000 미터, 또는 3,100 미터, 또는 3,200 미터, 또는 3,300 미터, 또는 3,400 미터, 또는 3,500 미터, 또는 3,600 미터, 또는 3,700 미터, 또는 3,800 미터, 또는 3,900 미터, 또는 4,000 미터, 또는 4,100 미터, 또는 4,200 미터, 또는 4,300 미터, 또는 4,400 미터, 또는 4,500 미터, 또는 4,600 미터, 또는 4,700 미터, 또는 4,800 미터, 또는 4,900 미터, 또는 5,000 미터, 또는 5,500 미터, 또는 6,000 미터, 또는 6,500 미터, 또는 7,000 미터, 또는 7,500 미터, 또는 8,000 미터, 또는 8,500 미터, 또는 9,000 미터, 또는 9,500 미터, 또는 10,000 미터, 또는 10,500 미터, 또는 11,000 미터, 또는 11,500 미터, 또는 12,000 미터, 또는 12,500 미터, 또는 13,000 미터, 또는 13,500 미터.
Figure pct00417
주: 액체의 점도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하되 이에 제한되지 않고 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다. 0.1cP, 또는 0.5cP, 또는 1cP, 또는 1.5cP, 또는 2cP, 또는 2.5cP, 또는 3cP, 또는 3.5cP, 또는 4cP, 또는 4.5cP, 또는 5cP, 또는 5.5cP, 또는 6cP, 또는 6.5cP, 또는 7cP, 또는 7.5cP, 또는 8cP, 또는 8.5cP, 또는 9cP, 또는 9.5cP, 또는 10cP, 또는 11cP, 또는 12cP, 또는 13cP, 또는 14cP, 또는 15cP, 또는 16cP, 또는 17cP, 또는 18cP, 또는 19cP, 또는 20cP, 또는 21cP, 또는 22cP, 또는 23cP, 또는 24cP, 또는 25cP, 또는 26cP, 또는 27cP, 또는 28cP, 또는 29cP, 또는 30cP, 또는 31cP, 또는 32cP, 또는 33cP, 또는 34cP, 또는 35cP, 또는 36cP, 또는 37cP, 또는 38cP, 또는 39cP, 또는 40cP, 또는 41cP, 또는 42cP, 또는 43cP, 또는 44cP, 또는 45cP, 또는 46cP, 또는 47cP, 또는 48cP, 또는 49cP, 또는 50cP, 또는 55cP, 또는 60cP, 또는 65cP, 또는 70cP, 또는 75cP, 또는 80cP, 또는 85cP, 또는 90cP, 또는 95cP, 또는 100cP, 또는 105cP, 또는 110cP, 또는 115cP, 또는 120cP, 또는 125cP, 또는 130cP, 또는 135cP, 또는 140cP, 또는 145cP, 또는 150cP, 또는 155cP, 또는 160cP, 또는 165cP, 또는 170cP, 또는 175cP, 또는 180cP, 또는 185cP, 또는 190cP, 또는 195cP, 또는 200cP, 또는 205cP, 또는 210cP, 또는 215cP, 또는 220cP, 또는 225cP, 또는 230cP, 또는 235cP, 또는 240cP, 또는 245cP, 또는 250cP, 또는 255cP, 또는 260cP, 또는 265cP, 또는 270cP, 또는 275cP, 또는 280cP, 또는 285cP, 또는 290cP, 또는 295cP, 또는 300cP, 또는 305cP, 또는 310cP, 또는 315cP, 또는 320cP, 또는 325cP, 또는 330cP, 또는 335cP, 또는 340cP, 또는 345cP, 또는 350cP, 또는 355cP, 또는 360cP, 또는 365cP, 또는 370cP, 또는 375cP, 또는 380cP, 또는 385cP, 또는 390cP, 또는 395cP, 또는 400cP, 또는 405cP, 또는 410cP, 또는 415cP, 또는 420cP, 또는 425cP, 또는 430cP, 또는 435cP, 또는 440cP, 또는 445cP, 또는 450cP, 또는 455cP, 또는 460cP, 또는 465cP, 또는 470cP, 또는 475cP, 또는 480cP, 또는 485cP, 또는 490cP, 또는 495cP, 또는 500cP, 또는 550cP, 또는 600cP, 또는 650cP, 또는 700cP, 또는 750cP, 또는 800cP, 또는 850cP, 또는 900cP, 또는 950cP, 또는 1,000cP, 또는 1,250cP, 또는 1,500cP, 또는 1,750cP, 또는 2,000cP, 또는 2,250cP, 또는 2,500cP, 또는 2,750cP, 또는 3,000cP, 또는 3,250cP, 또는 3,500cP, 또는 3,750cP, 또는 4,000cP, 또는 4,250cP, 또는 4,500cP, 또는 4,750cP, 또는 5,000cP, 또는 5,250cP, 또는 5,500cP, 또는 5,750cP, 또는 6,000cP, 또는 6,250cP, 또는 6,500cP, 또는 6,750cP, 또는 7,000cP, 또는 7,250cP, 또는 7,500cP, 또는 7,750cP, 또는 8000cP, 또는 8,250cP, 또는 8,500cP, 또는 8,750cP, 또는 9,000cP, 또는 9,250cP, 또는 9,500cP, 또는 9,750cP 또는 10,000cP.
Figure pct00418
주: 고밀도 액체, 저밀도 액체, 열 저장 매체, 또는 이의 임의의 조합의 온도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다 : -100℃, 또는 -90℃, 또는 -80℃, 또는 -70℃, -60℃, 또는 -50℃, 또는 -45℃, 또는 -40℃, 또는 -35℃, 또는 -30℃, 또는 -25℃, 또는 -20℃, 또는 -19℃, 또는 -18℃, 또는 -17℃, 또는 -16℃, 또는 -15℃, 또는 -15℃, 또는 -14℃, 또는 -13℃, -12℃, 또는 -11℃, 또는 -10℃, 또는 -9℃, 또는 -8℃, 또는 -7℃, 또는 -6℃, 또는 -5℃, 또는 -4℃, 또는 -3℃ 또는 -2℃, 또는 -1℃, 또는 0℃, 또는 1℃, 또는 2℃, 또는 3℃, 또는 4℃, 또는 5℃, 또는 6℃, 또는 7℃, 또는 8℃, 또는 9℃, 또는 10℃, 또는 11℃, 또는 12℃, 또는 13℃, 또는 14℃, 또는 15℃, 또는 16℃, 또는 17℃, 또는 18℃, 또는 19℃, 또는 20℃, 또는 21℃, 또는 22℃, 또는 23℃, 또는 24℃, 또는 25℃, 또는 26℃, 또는 27℃, 또는 28℃, 또는 29℃, 또는 30℃, 또는 31℃, 또는 32℃, 또는 33℃, 또는 34℃, 또는 35℃, 또는 36℃, 또는 37℃, 또는 38℃, 또는 39℃, 또는 40℃, 또는 41℃, 또는 42℃, 또는 43℃, 또는 44℃, 또는 45℃, 또는 46℃, 또는 47℃, 또는 48℃, 또는 49℃, 또는 50℃, 또는 51℃, 또는 52℃, 또는 53℃, 또는 54℃, 또는 55℃, 또는 56℃, 또는 57℃, 또는 58℃, 또는 59℃, 또는 60℃, 또는 61℃, 또는 62℃, 또는 63℃, 또는 64℃, 또는 65℃, 또는 66℃, 또는 67℃, 또는 68℃, 또는 69℃, 또는 70℃, 또는 71℃, 또는 72℃, 또는 73℃, 또는 74℃, 또는 75℃, 또는 76℃, 또는 77℃, 또는 78℃, 또는 79℃, 또는 80℃, 또는 81℃, 또는 82℃, 또는 83℃, 또는 84℃, 또는 85℃, 또는 86℃, 또는 87℃, 또는 88, 또는 89℃, 또는 90℃, 또는 91℃, 또는 92℃, 또는 93℃, 또는 94℃, 또는 95℃, 또는 96℃, 또는 97℃, 또는 98℃, 또는 99℃, 또는 100℃, 또는 110℃, 또는 120℃, 또는 130℃, 또는 140℃, 또는 150℃, 또는 160℃, 또는 170℃, 또는 180℃, 또는 190℃, 또는 200℃, 또는 210℃, 또는 220℃, 또는 230℃, 또는 240℃, 또는 250℃, 또는 260℃, 또는 270℃, 또는 280℃, 또는 290℃, 또는 300℃, 또는 310℃, 또는 320℃, 또는 330℃, 또는 340℃, 또는 350℃, 또는 360℃, 또는 370℃, 또는 380℃, 또는 390℃, 또는 400℃, 또는 410℃, 또는 420℃, 또는 430℃, 또는 440℃, 또는 450℃, 또는 460℃, 또는 470℃, 또는 480℃, 또는 490℃, 또는 500℃, 또는 550℃, 또는 600℃, 또는 700℃, 또는 800℃, 또는 900℃, 또는 1000℃.
Figure pct00419
주: 저밀도 액체 내의 고밀도 액체의 wt% 농도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다: 0.0001%, 또는 0.5%, 또는 1%, 또는 1.5%, 또는 2%, 또는 2.5%, 또는 3%, 또는 3.5%, 또는 4%, 또는 4.5%, 또는 5%, 또는 5.5%, 또는 6%, 또는 6.5%, 또는 7%, 또는 7.5%, 또는 8%, 또는 8.5%, 또는 9%, 또는 9.5%, 또는 10%, 또는 10.5%, or11%, 또는 11.5%, 또는 12%, 또는 12.5%, 또는 13%, 또는 13.5%, 또는 14%, 또는 14.5%, 또는 15%, 또는 15.5%, 또는 16%, 또는 16.5%, 또는 17%, 또는 17.5%, 또는 18%, 또는 18.5%, 또는 19%, 또는 19.5%, 또는 20%, 또는 20.5%, 또는 21%, 또는 21.5%, 또는 22%, 또는 22.5%, 또는 23%, 또는 23.5%, 또는 24%, 또는 24.5%, 또는 25%, 또는 25.5%, 또는 26%, 또는 26.5%, 또는 27%, 또는 27.5%, 또는 28%, 또는 28.5%, 또는 29%, 또는 29.5%, 또는 30%, 또는 30.5%, 또는 31%, 또는 31.5%, 또는 32%, 또는 32.5%, 또는 33%, 또는 33.5%, 또는 34%, 또는 34.5%, 또는 35%, 또는 35.5%, 또는 36%, 또는 36.5%, 또는 37%, 또는 37.5%, 또는 38%, 또는 38.5%, 또는 39%, 또는 39.5%, 또는 40%, 또는 40.5%, 또는 41%, 또는 41.5%, 또는 42%, 또는 42.5%, 또는 43%, 또는 43.5%, 또는 44%, 또는 44.5%, 또는 45%, 또는 45.5%, 또는 46%, 또는 46.5%, 또는 47%, 또는 47.5%, 또는 48%, 또는 48.5%, 또는 49%, 또는 49.5%, 또는 50%, 또는 50.5%, 또는 51%, 또는 51.5%, 또는 52%, 또는 52.5%, 또는 53%, 또는 53.5%, 또는 54%, 또는 54.5%, 또는 55%, 또는 55.5%, 또는 56%, 또는 56.5%, 또는 57%, 또는 57.5%, 또는 58%, 또는 58.5%, 또는 59%, 또는 59.5%, 또는 60%, 또는 60.5%, 또는 61%, 또는 61.5%, 또는 62%, 또는 62.5%, 또는 63%, 또는 63.5%, 또는 64%, 또는 64.5%, 또는 65%, 또는 65.5%, 또는 66%, 또는 66.5%, 또는 67%, 또는 67.5%, 또는 68%, 또는 68.5%, 또는 69%, 또는 69.5%, 또는 70%, 또는 70.5%, 또는 71%, 또는 71.5%, 또는 72%, 또는 72.5%, 또는 73%, 또는 73.5%, 또는 74%, 또는 74.5%, 또는 75%, 또는 75.5%, 또는 76%, 또는 76.5%, 또는 77%, 또는 77.5%, 또는 78%, 또는 78.5%, 또는 79%, 또는 79.5%, 또는 80%, 또는 80.5%, 또는 81%, 또는 81.5%, 또는 82%, 또는 82.5%, 또는 83%, 또는 83.5%, 또는 84%, 또는 84.5%, 또는 85%, 또는 85.5%, 또는 86%, 또는 86.5%, 또는 87%, 또는 87.5%, 또는 88%, 또는 88.5%, 또는 89%, 또는 89.5%, 또는 90%, 또는 90.5%, 또는 91%, or91.5%, 또는 92%, 또는 92.5%, 또는 93%, 또는 93.5%, 또는 94%, 또는 94.5%, 또는 95%, 또는 95.5%, 또는 96%, 또는 96.5%, 또는 97%, 또는 97.5%, 또는 98%, 또는 98.5%, 또는 99%, 또는 99.5%, 또는 99.999%.
Figure pct00420
주: 고밀도 액체 내의 저밀도 액체의 wt% 농도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다: 0.0001%, 또는 0.5%, 또는 1%, 또는 1.5%, 또는 2%, 또는 2.5%, 또는 3%, 또는 3.5%, 또는 4%, 또는 4.5%, 또는 5%, 또는 5.5%, 또는 6%, 또는 6.5%, 또는 7%, 또는 7.5%, 또는 8%, 또는 8.5%, 또는 9%, 또는 9.5%, 또는 10%, 또는 10.5%, or11%, 또는 11.5%, 또는 12%, 또는 12.5%, 또는 13%, 또는 13.5%, 또는 14%, 또는 14.5%, 또는 15%, 또는 15.5%, 또는 16%, 또는 16.5%, 또는 17%, 또는 17.5%, 또는 18%, 또는 18.5%, 또는 19%, 또는 19.5%, 또는 20%, 또는 20.5%, 또는 21%, 또는 21.5%, 또는 22%, 또는 22.5%, 또는 23%, 또는 23.5%, 또는 24%, 또는 24.5%, 또는 25%, 또는 25.5%, 또는 26%, 또는 26.5%, 또는 27%, 또는 27.5%, 또는 28%, 또는 28.5%, 또는 29%, 또는 29.5%, 또는 30%, 또는 30.5%, 또는 31%, 또는 31.5%, 또는 32%, 또는 32.5%, 또는 33%, 또는 33.5%, 또는 34%, 또는 34.5%, 또는 35%, 또는 35.5%, 또는 36%, 또는 36.5%, 또는 37%, 또는 37.5%, 또는 38%, 또는 38.5%, 또는 39%, 또는 39.5%, 또는 40%, 또는 40.5%, 또는 41%, 또는 41.5%, 또는 42%, 또는 42.5%, 또는 43%, 또는 43.5%, 또는 44%, 또는 44.5%, 또는 45%, 또는 45.5%, 또는 46%, 또는 46.5%, 또는 47%, 또는 47.5%, 또는 48%, 또는 48.5%, 또는 49%, 또는 49.5%, 또는 50%, 또는 50.5%, 또는 51%, 또는 51.5%, 또는 52%, 또는 52.5%, 또는 53%, 또는 53.5%, 또는 54%, 또는 54.5%, 또는 55%, 또는 55.5%, 또는 56%, 또는 56.5%, 또는 57%, 또는 57.5%, 또는 58%, 또는 58.5%, 또는 59%, 또는 59.5%, 또는 60%, 또는 60.5%, 또는 61%, 또는 61.5%, 또는 62%, 또는 62.5%, 또는 63%, 또는 63.5%, 또는 64%, 또는 64.5%, 또는 65%, 또는 65.5%, 또는 66%, 또는 66.5%, 또는 67%, 또는 67.5%, 또는 68%, 또는 68.5%, 또는 69%, 또는 69.5%, 또는 70%, 또는 70.5%, 또는 71%, 또는 71.5%, 또는 72%, 또는 72.5%, 또는 73%, 또는 73.5%, 또는 74%, 또는 74.5%, 또는 75%, 또는 75.5%, 또는 76%, 또는 76.5%, 또는 77%, 또는 77.5%, 또는 78%, 또는 78.5%, 또는 79%, 또는 79.5%, 또는 80%, 또는 80.5%, 또는 81%, 또는 81.5%, 또는 82%, 또는 82.5%, 또는 83%, 또는 83.5%, 또는 84%, 또는 84.5%, 또는 85%, 또는 85.5%, 또는 86%, 또는 86.5%, 또는 87%, 또는 87.5%, 또는 88%, 또는 88.5%, 또는 89%, 또는 89.5%, 또는 90%, 또는 90.5%, 또는 91%, 또는 91.5%, 또는 92%, 또는 92.5%, 또는 93%, 또는 93.5%, 또는 94%, 또는 94.5%, 또는 95%, 또는 95.5%, 또는 96%, 또는 96.5%, 또는 97%, 또는 97.5%, 또는 98%, 또는 98.5%, 또는 99%, 또는 99.5%, 또는 99.999%.
Figure pct00421
주: 고밀도 액체 내의 물의 wt% 농도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다: 0.0001%, 또는 0.5%, 또는 1%, 또는 1.5%, 또는 2%, 또는 2.5%, 또는 3%, 또는 3.5%, 또는 4%, 또는 4.5%, 또는 5%, 또는 5.5%, 또는 6%, 또는 6.5%, 또는 7%, 또는 7.5%, 또는 8%, 또는 8.5%, 또는 9%, 또는 9.5%, 또는 10%, 또는 10.5%, or11%, 또는 11.5%, 또는 12%, 또는 12.5%, 또는 13%, 또는 13.5%, 또는 14%, 또는 14.5%, 또는 15%, 또는 15.5%, 또는 16%, 또는 16.5%, 또는 17%, 또는 17.5%, 또는 18%, 또는 18.5%, 또는 19%, 또는 19.5%, 또는 20%, 또는 20.5%, 또는 21%, 또는 21.5%, 또는 22%, 또는 22.5%, 또는 23%, 또는 23.5%, 또는 24%, 또는 24.5%, 또는 25%, 또는 25.5%, 또는 26%, 또는 26.5%, 또는 27%, 또는 27.5%, 또는 28%, 또는 28.5%, 또는 29%, 또는 29.5%, 또는 30%, 또는 30.5%, 또는 31%, 또는 31.5%, 또는 32%, 또는 32.5%, 또는 33%, 또는 33.5%, 또는 34%, 또는 34.5%, 또는 35%, 또는 35.5%, 또는 36%, 또는 36.5%, 또는 37%, 또는 37.5%, 또는 38%, 또는 38.5%, 또는 39%, 또는 39.5%, 또는 40%, 또는 40.5%, 또는 41%, 또는 41.5%, 또는 42%, 또는 42.5%, 또는 43%, 또는 43.5%, 또는 44%, 또는 44.5%, 또는 45%, 또는 45.5%, 또는 46%, 또는 46.5%, 또는 47%, 또는 47.5%, 또는 48%, 또는 48.5%, 또는 49%, 또는 49.5%, 또는 50%, 또는 50.5%, 또는 51%, 또는 51.5%, 또는 52%, 또는 52.5%, 또는 53%, 또는 53.5%, 또는 54%, 또는 54.5%, 또는 55%, 또는 55.5%, 또는 56%, 또는 56.5%, 또는 57%, 또는 57.5%, 또는 58%, 또는 58.5%, 또는 59%, 또는 59.5%, 또는 60%, 또는 60.5%, 또는 61%, 또는 61.5%, 또는 62%, 또는 62.5%, 또는 63%, 또는 63.5%, 또는 64%, 또는 64.5%, 또는 65%, 또는 65.5%, 또는 66%, 또는 66.5%, 또는 67%, 또는 67.5%, 또는 68%, 또는 68.5%, 또는 69%, 또는 69.5%, 또는 70%, 또는 70.5%, 또는 71%, 또는 71.5%, 또는 72%, 또는 72.5%, 또는 73%, 또는 73.5%, 또는 74%, 또는 74.5%, 또는 75%, 또는 75.5%, 또는 76%, 또는 76.5%, 또는 77%, 또는 77.5%, 또는 78%, 또는 78.5%, 또는 79%, 또는 79.5%, 또는 80%, 또는 80.5%, 또는 81%, 또는 81.5%, 또는 82%, 또는 82.5%, 또는 83%, 또는 83.5%, 또는 84%, 또는 84.5%, 또는 85%, 또는 85.5%, 또는 86%, 또는 86.5%, 또는 87%, 또는 87.5%, 또는 88%, 또는 88.5%, 또는 89%, 또는 89.5%, 또는 90%, 또는 90.5%, 또는 91%, or91.5%, 또는 92%, 또는 92.5%, 또는 93%, 또는 93.5%, 또는 94%, 또는 94.5%, 또는 95%, 또는 95.5%, 또는 96%, 또는 96.5%, 또는 97%, 또는 97.5%, 또는 98%, 또는 98.5%, 또는 99%, 또는 99.5%, 또는 99.999%.
Figure pct00422
주: 저밀도 액체 내의 물의 wt% 농도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다: 0.0001%, 또는 0.5%, 또는 1%, 또는 1.5%, 또는 2%, 또는 2.5%, 또는 3%, 또는 3.5%, 또는 4%, 또는 4.5%, 또는 5%, 또는 5.5%, 또는 6%, 또는 6.5%, 또는 7%, 또는 7.5%, 또는 8%, 또는 8.5%, 또는 9%, 또는 9.5%, 또는 10%, 또는 10.5%, or11%, 또는 11.5%, 또는 12%, 또는 12.5%, 또는 13%, 또는 13.5%, 또는 14%, 또는 14.5%, 또는 15%, 또는 15.5%, 또는 16%, 또는 16.5%, 또는 17%, 또는 17.5%, 또는 18%, 또는 18.5%, 또는 19%, 또는 19.5%, 또는 20%, 또는 20.5%, 또는 21%, 또는 21.5%, 또는 22%, 또는 22.5%, 또는 23%, 또는 23.5%, 또는 24%, 또는 24.5%, 또는 25%, 또는 25.5%, 또는 26%, 또는 26.5%, 또는 27%, 또는 27.5%, 또는 28%, 또는 28.5%, 또는 29%, 또는 29.5%, 또는 30%, 또는 30.5%, 또는 31%, 또는 31.5%, 또는 32%, 또는 32.5%, 또는 33%, 또는 33.5%, 또는 34%, 또는 34.5%, 또는 35%, 또는 35.5%, 또는 36%, 또는 36.5%, 또는 37%, 또는 37.5%, 또는 38%, 또는 38.5%, 또는 39%, 또는 39.5%, 또는 40%, 또는 40.5%, 또는 41%, 또는 41.5%, 또는 42%, 또는 42.5%, 또는 43%, 또는 43.5%, 또는 44%, 또는 44.5%, 또는 45%, 또는 45.5%, 또는 46%, 또는 46.5%, 또는 47%, 또는 47.5%, 또는 48%, 또는 48.5%, 또는 49%, 또는 49.5%, 또는 50%, 또는 50.5%, 또는 51%, 또는 51.5%, 또는 52%, 또는 52.5%, 또는 53%, 또는 53.5%, 또는 54%, 또는 54.5%, 또는 55%, 또는 55.5%, 또는 56%, 또는 56.5%, 또는 57%, 또는 57.5%, 또는 58%, 또는 58.5%, 또는 59%, 또는 59.5%, 또는 60%, 또는 60.5%, 또는 61%, 또는 61.5%, 또는 62%, 또는 62.5%, 또는 63%, 또는 63.5%, 또는 64%, 또는 64.5%, 또는 65%, 또는 65.5%, 또는 66%, 또는 66.5%, 또는 67%, 또는 67.5%, 또는 68%, 또는 68.5%, 또는 69%, 또는 69.5%, 또는 70%, 또는 70.5%, 또는 71%, 또는 71.5%, 또는 72%, 또는 72.5%, 또는 73%, 또는 73.5%, 또는 74%, 또는 74.5%, 또는 75%, 또는 75.5%, 또는 76%, 또는 76.5%, 또는 77%, 또는 77.5%, 또는 78%, 또는 78.5%, 또는 79%, 또는 79.5%, 또는 80%, 또는 80.5%, 또는 81%, 또는 81.5%, 또는 82%, 또는 82.5%, 또는 83%, 또는 83.5%, 또는 84%, 또는 84.5%, 또는 85%, 또는 85.5%, 또는 86%, 또는 86.5%, 또는 87%, 또는 87.5%, 또는 88%, 또는 88.5%, 또는 89%, 또는 89.5%, 또는 90%, 또는 90.5%, 또는 91%, or91.5%, 또는 92%, 또는 92.5%, 또는 93%, 또는 93.5%, 또는 94%, 또는 94.5%, 또는 95%, 또는 95.5%, 또는 96%, 또는 96.5%, 또는 97%, 또는 97.5%, 또는 98%, 또는 98.5%, 또는 99%, 또는 99.5%, 또는 99.999%.
Figure pct00423
주: 일부 실시예에서, 최대 에너지 밀도를 보장하고 필요한 액체 부피를 최소화하기 위해, 제1 및 제2 저장용기 사이의 고도 차이는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이상이다: 50 미터, 또는 100 미터, 또는 150 미터, 또는 200 미터, 또는 250 미터, 또는 500 미터, 또는 750 미터, 또는 1,000 미터, 또는 1,250 미터, 또는 1,500 미터.
Figure pct00424
주: 에너지 저장 왕복 에너지 효율은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이상일 수 있다: 0.0001%, 또는 0.5%, 또는 1%, 또는 1.5%, 또는 2%, 또는 2.5%, 또는 3%, 또는 3.5%, 또는 4%, 또는 4.5%, 또는 5%, 또는 5.5%, 또는 6%, 또는 6.5%, 또는 7%, 또는 7.5%, 또는 8%, 또는 8.5%, 또는 9%, 또는 9.5%, 또는 10%, 또는 10.5%, or11%, 또는 11.5%, 또는 12%, 또는 12.5%, 또는 13%, 또는 13.5%, 또는 14%, 또는 14.5%, 또는 15%, 또는 15.5%, 또는 16%, 또는 16.5%, 또는 17%, 또는 17.5%, 또는 18%, 또는 18.5%, 또는 19%, 또는 19.5%, 또는 20%, 또는 20.5%, 또는 21%, 또는 21.5%, 또는 22%, 또는 22.5%, 또는 23%, 또는 23.5%, 또는 24%, 또는 24.5%, 또는 25%, 또는 25.5%, 또는 26%, 또는 26.5%, 또는 27%, 또는 27.5%, 또는 28%, 또는 28.5%, 또는 29%, 또는 29.5%, 또는 30%, 또는 30.5%, 또는 31%, 또는 31.5%, 또는 32%, 또는 32.5%, 또는 33%, 또는 33.5%, 또는 34%, 또는 34.5%, 또는 35%, 또는 35.5%, 또는 36%, 또는 36.5%, 또는 37%, 또는 37.5%, 또는 38%, 또는 38.5%, 또는 39%, 또는 39.5%, 또는 40%, 또는 40.5%, 또는 41%, 또는 41.5%, 또는 42%, 또는 42.5%, 또는 43%, 또는 43.5%, 또는 44%, 또는 44.5%, 또는 45%, 또는 45.5%, 또는 46%, 또는 46.5%, 또는 47%, 또는 47.5%, 또는 48%, 또는 48.5%, 또는 49%, 또는 49.5%, 또는 50%, 또는 50.5%, 또는 51%, 또는 51.5%, 또는 52%, 또는 52.5%, 또는 53%, 또는 53.5%, 또는 54%, 또는 54.5%, 또는 55%, 또는 55.5%, 또는 56%, 또는 56.5%, 또는 57%, 또는 57.5%, 또는 58%, 또는 58.5%, 또는 59%, 또는 59.5%, 또는 60%, 또는 60.5%, 또는 61%, 또는 61.5%, 또는 62%, 또는 62.5%, 또는 63%, 또는 63.5%, 또는 64%, 또는 64.5%, 또는 65%, 또는 65.5%, 또는 66%, 또는 66.5%, 또는 67%, 또는 67.5%, 또는 68%, 또는 68.5%, 또는 69%, 또는 69.5%, 또는 70%, 또는 70.5%, 또는 71%, 또는 71.5%, 또는 72%, 또는 72.5%, 또는 73%, 또는 73.5%, 또는 74%, 또는 74.5%, 또는 75%, 또는 75.5%, 또는 76%, 또는 76.5%, 또는 77%, 또는 77.5%, 또는 78%, 또는 78.5%, 또는 79%, 또는 79.5%, 또는 80%, 또는 80.5%, 또는 81%, 또는 81.5%, 또는 82%, 또는 82.5%, 또는 83%, 또는 83.5%, 또는 84%, 또는 84.5%, 또는 85%, 또는 85.5%, 또는 86%, 또는 86.5%, 또는 87%, 또는 87.5%, 또는 88%, 또는 88.5%, 또는 89%, 또는 89.5%, 또는 90%, 또는 90.5%, 또는 91%, or91.5%, 또는 92%, 또는 92.5%, 또는 93%, 또는 93.5%, 또는 94%, 또는 94.5%, 또는 95%, 또는 95.5%, 또는 96%, 또는 96.5%, 또는 97%, 또는 97.5%, 또는 98%, 또는 98.5%, 또는 99%, 또는 99.5%, 또는 99.999%.
Figure pct00425
주: 액체의 밀도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이하이거나 이상일 수 있다: 0.5g/mL, 또는 0.51g/mL, 또는 0.52g/mL, 또는 0.53g/mL, 또는 0.54g/mL, 또는 0.55g/mL, 또는 0.56g/mL, 또는 0.57g/mL, 또는 0.58g/mL, 또는 0.59g/mL, 또는 0.6g/mL, 또는 0.61g/mL, 또는 0.62g/mL, 또는 0.63g/ml, 0.64g/mL, 또는 0.65g/mL, 또는 0.66g/mL, 또는 0.67g/mL, 또는 0.68g/mL, 또는 0.69g/mL, 또는 0.70 g/mL, 또는 0.71g/mL, 또는 0.72g/mL, 또는 0.73g/mL, 또는 0.74g/mL, 또는 0.75g/mL, 또는 0.76g/mL, 또는 0.77g/mL, 또는 0.78g/mL, 또는 0.79g/mL, 또는 0.8g/mL, 또는 0.805g/mL, 또는 0.81g/mL, 또는 0.815g/mL, 또는 0.82g/mL, 또는 0.825g/mL, 또는 0.83g/mL, 또는 0.835g/mL, 또는 0.84g/mL, 또는 0.845g/mL, 또는 0.85g/mL, 또는 0.855g/mL, 또는 0.86g/mL, 또는 0.865g/mL, 또는 0.87g/mL, 또는 0.875g/mL, 또는 0.88g/mL, 또는 0.885g/mL, 또는 0.89g/mL, 또는 0.895g/mL, 또는 0.9g/mL, 또는 0.905g/mL, 또는 0.91g/mL, 또는 .915g/mL, 또는 0.92g/mL, 또는 0.925g/mL, 또는 0.93g/mL, 또는 0.935g/mL, 또는 0.94g/mL, 또는 0.945g/mL, 또는 0.95g/mL, 또는 0.955g/mL, 또는 0.96g/mL, 또는 0.965g/mL, 또는 0.97g/mL, 또는 0.975g/mL, 또는 0.98g/mL, 또는 0.985g/mL, 또는 0.99g/mL, 또는 0.995g/mL, 또는 1g/mL, 또는 1.005g/mL, 또는 1.01g/mL, 또는 1.015g/mL, 또는 1.02g/mL, 또는 1.025g/mL, 또는 1.03g/mL, 또는 1.035g/mL, 또는 1.04g/mL, 또는 1.045g/mL, 또는 1.05g/mL, 또는 1.055g/mL, 또는 1.06g/mL, 또는 1.065g/mL, 또는 1.07g/mL, 또는 1.075g/mL, 또는 1.08g/mL, 또는 1.085g/mL, 또는 1.09g/mL, 또는 1.095g/mL, 또는 1.1g/mL, 또는 1.11g/mL, 또는 1.12g/mL, 또는 1.13g/mL, 또는 1.14g/mL, 또는 1.15g/mL, 또는 1.16g/mL, 또는 1.17g/mL, 또는 1.18g/mL, 또는 1.19g/mL, 또는 1.2g/mL, 또는 1.21g/mL, 또는 1.22g/mL, 또는 1.23g/mL, 또는 1.24g/mL, 또는 1.25g/mL, 또는 1.26g/mL, 또는 1.27g/mL, 또는 1.28g/mL, 또는 1.29g/mL, 또는 1.3g/mL, 또는 1.31g/mL, 또는 1.32g/mL, 또는 1.33g/mL, 또는 1.34g/mL, 또는 1.35g/mL, 또는 1.36g/mL, 또는 1.37g/mL, 또는 1.38g/mL, 또는 1.39g/mL, 또는 1.4g/mL, 또는 1.41g/mL, 또는 1.42g/mL, 또는 1.43g/mL, 또는 1.44g/mL, 또는 1.45g/mL, 또는 1.46g/mL, 또는 1.47g/mL, 또는 1.48g/mL, 또는 1.49g/mL, 또는 1.5g/mL.
Figure pct00426
주: 유체의 밀도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이하이거나 이상일 수 있다: 0.5g/mL, 또는 0.51g/mL, 또는 0.52g/mL, 또는 0.53g/mL, 또는 0.54g/mL, 또는 0.55g/mL, 또는 0.56g/mL, 또는 0.57g/mL, 또는 0.58g/mL, 또는 0.59g/mL, 또는 0.6g/mL, 또는 0.61g/mL, 또는 0.62g/mL, 또는 0.63g/ml, 0.64g/mL, 또는 0.65g/mL, 또는 0.66g/mL, 또는 0.67g/mL, 또는 0.68g/mL, 또는 0.69g/mL, 또는 0.70 g/mL, 또는 0.71g/mL, 또는 0.72g/mL, 또는 0.73g/mL, 또는 0.74g/mL, 또는 0.75g/mL, 또는 0.76g/mL, 또는 0.77g/mL, 또는 0.78g/mL, 또는 0.79g/mL, 또는 0.8g/mL, 또는 0.805g/mL, 또는 0.81g/mL, 또는 0.815g/mL, 또는 0.82g/mL, 또는 0.825g/mL, 또는 0.83g/mL, 또는 0.835g/mL, 또는 0.84g/mL, 또는 0.845g/mL, 또는 0.85g/mL, 또는 0.855g/mL, 또는 0.86g/mL, 또는 0.865g/mL, 또는 0.87g/mL, 또는 0.875g/mL, 또는 0.88g/mL, 또는 0.885g/mL, 또는 0.89g/mL, 또는 0.895g/mL, 또는 0.9g/mL, 또는 0.905g/mL, 또는 0.91g/mL, 또는 .915g/mL, 또는 0.92g/mL, 또는 0.925g/mL, 또는 0.93g/mL, 또는 0.935g/mL, 또는 0.94g/mL, 또는 0.945g/mL, 또는 0.95g/mL, 또는 0.955g/mL, 또는 0.96g/mL, 또는 0.965g/mL, 또는 0.97g/mL, 또는 0.975g/mL, 또는 0.98g/mL, 또는 0.985g/mL, 또는 0.99g/mL, 또는 0.995g/mL, 또는 1g/mL, 또는 1.005g/mL, 또는 1.01g/mL, 또는 1.015g/mL, 또는 1.02g/mL, 또는 1.025g/mL, 또는 1.03g/mL, 또는 1.035g/mL, 또는 1.04g/mL, 또는 1.045g/mL, 또는 1.05g/mL, 또는 1.055g/mL, 또는 1.06g/mL, 또는 1.065g/mL, 또는 1.07g/mL, 또는 1.075g/mL, 또는 1.08g/mL, 또는 1.085g/mL, 또는 1.09g/mL, 또는 1.095g/mL, 또는 1.1g/mL, 또는 1.11g/mL, 또는 1.12g/mL, 또는 1.13g/mL, 또는 1.14g/mL, 또는 1.15g/mL, 또는 1.16g/mL, 또는 1.17g/mL, 또는 1.18g/mL, 또는 1.19g/mL, 또는 1.2g/mL, 또는 1.21g/mL, 또는 1.22g/mL, 또는 1.23g/mL, 또는 1.24g/mL, 또는 1.25g/mL, 또는 1.26g/mL, 또는 1.27g/mL, 또는 1.28g/mL, 또는 1.29g/mL, 또는 1.3g/mL, 또는 1.31g/mL, 또는 1.32g/mL, 또는 1.33g/mL, 또는 1.34g/mL, 또는 1.35g/mL, 또는 1.36g/mL, 또는 1.37g/mL, 또는 1.38g/mL, 또는 1.39g/mL, 또는 1.4g/mL, 또는 1.41g/mL, 또는 1.42g/mL, 또는 1.43g/mL, 또는 1.44g/mL, 또는 1.45g/mL, 또는 1.46g/mL, 또는 1.47g/mL, 또는 1.48g/mL, 또는 1.49g/mL, 또는 1.5g/mL.
Figure pct00427
주: 저밀도 유체의 밀도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이하이거나 이상일 수 있다: 0.01g/mL, 또는 0.05g/mL, 또는 0.1g/mL, 또는 0.15g/mL, 또는 0.20g/mL, 또는 0.25g/mL, 또는 0.3g/mL, 또는 0.35g/mL, 또는 0.4g/mL, 또는 0.45g/mL, 0.5g/mL, 또는 0.51g/mL, 또는 0.52g/mL, 또는 0.53g/mL, 또는 0.54g/mL, 또는 0.55g/mL, 또는 0.56g/mL, 또는 0.57g/mL, 또는 0.58g/mL, 또는 0.59g/mL, 또는 0.6g/mL, 또는 0.61g/mL, 또는 0.62g/mL, 또는 0.63g/ml, 0.64g/mL, 또는 0.65g/mL, 또는 0.66g/mL, 또는 0.67g/mL, 또는 0.68g/mL, 또는 0.69g/mL, 또는 0.70 g/mL, 또는 0.71g/mL, 또는 0.72g/mL, 또는 0.73g/mL, 또는 0.74g/mL, 또는 0.75g/mL, 또는 0.76g/mL, 또는 0.77g/mL, 또는 0.78g/mL, 또는 0.79g/mL, 또는 0.8g/mL, 또는 0.805g/mL, 또는 0.81g/mL, 또는 0.815g/mL, 또는 0.82g/mL, 또는 0.825g/mL, 또는 0.83g/mL, 또는 0.835g/mL, 또는 0.84g/mL, 또는 0.845g/mL, 또는 0.85g/mL, 또는 0.855g/mL, 또는 0.86g/mL, 또는 0.865g/mL, 또는 0.87g/mL, 또는 0.875g/mL, 또는 0.88g/mL, 또는 0.885g/mL, 또는 0.89g/mL, 또는 0.895g/mL, 또는 0.9g/mL, 또는 0.905g/mL, 또는 0.91g/mL, 또는 .915g/mL, 또는 0.92g/mL, 또는 0.925g/mL, 또는 0.93g/mL, 또는 0.935g/mL, 또는 0.94g/mL, 또는 0.945g/mL, 또는 0.95g/mL, 또는 0.955g/mL, 또는 0.96g/mL, 또는 0.965g/mL, 또는 0.97g/mL, 또는 0.975g/mL, 또는 0.98g/mL, 또는 0.985g/mL, 또는 0.99g/mL, 또는 0.995g/mL, 또는 1g/mL, 또는 1.005g/mL, 또는 1.01g/mL, 또는 1.015g/mL, 또는 1.02g/mL, 또는 1.025g/mL, 또는 1.03g/mL, 또는 1.035g/mL, 또는 1.04g/mL, 또는 1.045g/mL, 또는 1.05g/mL, 또는 1.055g/mL, 또는 1.06g/mL, 또는 1.065g/mL, 또는 1.07g/mL, 또는 1.075g/mL, 또는 1.08g/mL, 또는 1.085g/mL, 또는 1.09g/mL, 또는 1.095g/mL, 또는 1.1g/mL, 또는 1.11g/mL, 또는 1.12g/mL, 또는 1.13g/mL, 또는 1.14g/mL, 또는 1.15g/mL, 또는 1.16g/mL, 또는 1.17g/mL, 또는 1.18g/mL, 또는 1.19g/mL, 또는 1.2g/mL, 또는 1.21g/mL, 또는 1.22g/mL, 또는 1.23g/mL, 또는 1.24g/mL, 또는 1.25g/mL, 또는 1.26g/mL, 또는 1.27g/mL, 또는 1.28g/mL, 또는 1.29g/mL, 또는 1.3g/mL, 또는 1.31g/mL, 또는 1.32g/mL, 또는 1.33g/mL, 또는 1.34g/mL, 또는 1.35g/mL, 또는 1.36g/mL, 또는 1.37g/mL, 또는 1.38g/mL, 또는 1.39g/mL, 또는 1.4g/mL, 또는 1.41g/mL, 또는 1.42g/mL, 또는 1.43g/mL, 또는 1.44g/mL, 또는 1.45g/mL, 또는 1.46g/mL, 또는 1.47g/mL, 또는 1.48g/mL, 또는 1.49g/mL, 또는 1.5g/mL.
Figure pct00428
주: 고밀도 액체의 밀도는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이상이거나 이하일 수 있다: 0.01g/mL, 또는 0.05g/mL, 또는 0.1g/mL, 또는 0.15g/mL, 또는 0.20g/mL, 또는 0.25g/mL, 또는 0.3g/mL, 또는 0.35g/mL, 또는 0.4g/mL, 또는 0.45g/mL, 0.5g/mL, 또는 0.51g/mL, 또는 0.52g/mL, 또는 0.53g/mL, 또는 0.54g/mL, 또는 0.55g/mL, 또는 0.56g/mL, 또는 0.57g/mL, 또는 0.58g/mL, 또는 0.59g/mL, 또는 0.6g/mL, 또는 0.61g/mL, 또는 0.62g/mL, 또는 0.63g/ml, 0.64g/mL, 또는 0.65g/mL, 또는 0.66g/mL, 또는 0.67g/mL, 또는 0.68g/mL, 또는 0.69g/mL, 또는 0.70 g/mL, 또는 0.71g/mL, 또는 0.72g/mL, 또는 0.73g/mL, 또는 0.74g/mL, 또는 0.75g/mL, 또는 0.76g/mL, 또는 0.77g/mL, 또는 0.78g/mL, 또는 0.79g/mL, 또는 0.8g/mL, 또는 0.805g/mL, 또는 0.81g/mL, 또는 0.815g/mL, 또는 0.82g/mL, 또는 0.825g/mL, 또는 0.83g/mL, 또는 0.835g/mL, 또는 0.84g/mL, 또는 0.845g/mL, 또는 0.85g/mL, 또는 0.855g/mL, 또는 0.86g/mL, 또는 0.865g/mL, 또는 0.87g/mL, 또는 0.875g/mL, 또는 0.88g/mL, 또는 0.885g/mL, 또는 0.89g/mL, 또는 0.895g/mL, 또는 0.9g/mL, 또는 0.905g/mL, 또는 0.91g/mL, 또는 .915g/mL, 또는 0.92g/mL, 또는 0.925g/mL, 또는 0.93g/mL, 또는 0.935g/mL, 또는 0.94g/mL, 또는 0.945g/mL, 또는 0.95g/mL, 또는 0.955g/mL, 또는 0.96g/mL, 또는 0.965g/mL, 또는 0.97g/mL, 또는 0.975g/mL, 또는 0.98g/mL, 또는 0.985g/mL, 또는 0.99g/mL, 또는 0.995g/mL, 또는 1g/mL, 또는 1.005g/mL, 또는 1.01g/mL, 또는 1.015g/mL, 또는 1.02g/mL, 또는 1.025g/mL, 또는 1.03g/mL, 또는 1.035g/mL, 또는 1.04g/mL, 또는 1.045g/mL, 또는 1.05g/mL, 또는 1.055g/mL, 또는 1.06g/mL, 또는 1.065g/mL, 또는 1.07g/mL, 또는 1.075g/mL, 또는 1.08g/mL, 또는 1.085g/mL, 또는 1.09g/mL, 또는 1.095g/mL, 또는 1.1g/mL, 또는 1.11g/mL, 또는 1.12g/mL, 또는 1.13g/mL, 또는 1.14g/mL, 또는 1.15g/mL, 또는 1.16g/mL, 또는 1.17g/mL, 또는 1.18g/mL, 또는 1.19g/mL, 또는 1.2g/mL, 또는 1.21g/mL, 또는 1.22g/mL, 또는 1.23g/mL, 또는 1.24g/mL, 또는 1.25g/mL, 또는 1.26g/mL, 또는 1.27g/mL, 또는 1.28g/mL, 또는 1.29g/mL, 또는 1.3g/mL, 또는 1.31g/mL, 또는 1.32g/mL, 또는 1.33g/mL, 또는 1.34g/mL, 또는 1.35g/mL, 또는 1.36g/mL, 또는 1.37g/mL, 또는 1.38g/mL, 또는 1.39g/mL, 또는 1.4g/mL, 또는 1.41g/mL, 또는 1.42g/mL, 또는 1.43g/mL, 또는 1.44g/mL, 또는 1.45g/mL, 또는 1.46g/mL, 또는 1.47g/mL, 또는 1.48g/mL, 또는 1.49g/mL, 또는 1.5g/mL, 또는 1.55g/mL, 또는 1.6g/mL, 또는 1.65g/mL, 또는 1.7g/mL, 또는 1.75g/mL, 또는 1.8g/mL, 또는 1.85g/mL, 또는 1.9g/mL, 또는 1.95g/mL, 또는 2.00g/mL, 또는 2.05g/mL, 또는 2.1 g/mL, 또는 2.2 g/mL, 또는 2.3 g/mL, 또는 2.4 g/mL, 또는 2.5 g/mL, 또는 2.6 g/mL, 또는 2.7 g/mL, 또는 2.8 g/mL, 또는 2.9 g/mL, 또는 3.0 g/mL, 또는 3.1 g/mL, 또는 3.2 g/mL, 또는 3.3 g/mL, 또는 3.4 g/mL, 또는 3.5 g/mL, 또는 3.6 g/mL, 또는 3.7 g/mL, 또는 3.8 g/mL, 또는 3.9 g/mL, 또는 4.0 g/mL, 또는 4.1 g/mL, 또는 4.2 g/mL, 또는 4.3 g/mL, 또는 4.4 g/mL, 또는 4.5 g/mL, 또는 4.6 g/mL, 또는 4.7 g/mL, 또는 4.8 g/mL, 또는 4.9 g/mL, 또는 5.0 g/mL, 6.0 g/mL, 또는 7.0 g/mL, 또는 8.0 g/mL, 또는 9.0 g/mL, 또는 10.0 g/mL, 또는 11.0 g/mL, 또는 12.0 g/mL, 또는 13.0 g/mL, 또는 14.0 g/mL, 또는 15.0 g/mL, 또는 16.0 g/mL, 또는 17.0 g/mL, 또는 18.0 g/mL, 또는 19.0 g/mL, 또는 20.0 g/mL, 또는 21.0 g/mL, 또는 22.0 g/mL, 또는 23.0 g/mL.
Figure pct00429
주: 저고도 저장용기 또는 '제2 저장용기'의 허용 오차 압력차는 저고도 저장용기 또는 '제2 저장용기' 내부의 유체 압력과 저고도 저장용기 또는 '제2 저장용기' 내부의 상기 유체와 동일한 고도에서 저고도 저장용기 또는 '제2 저장용기' 내부의 상기 유체에 인접한 또는 그 외부의 유체 또는 재료 또는 고체의 압력 사이의 최대 설계 압력차를 포함할 수 있다.
Figure pct00430
주: 저고도 저장용기 또는 '제2 저장용기'의 허용 오차 압력차는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 더 작거나 더 크거나 같을 수 있다: 0 Bar, 또는 0.01 Bar, 0.25 Bar, 또는 0.5 Bar, 또는 0.75 Bar, 또는 1 Bar, 또는 1.5 Bar, 2 Bar, 또는 2.5 Bar, 또는 3 Bar, 또는 3.5 Bar, 또는 4 Bar, 또는 4.5 Bar, 또는 5 Bar, 또는 5.5 Bar, 또는 6 Bar, 또는 6.5 Bar, 또는 7 Bar, 또는 7.5 Bar, 또는 8 Bar, 또는 8.5 Bar, 또는 9 Bar, 또는 9.5 Bar, 또는 10 Bar, 또는 11 Bar, 또는 12 Bar, 또는 13 Bar, 또는 14 Bar, 또는 15 Bar, 또는 16 Bar, 또는 17 Bar, 또는 18 Bar, 또는 19 Bar, 또는 20 Bar, 또는 21 Bar, 또는 22 Bar, 또는 23 Bar, 또는 24 Bar, 또는 25 Bar, 또는 26 Bar, 또는 27 Bar, 또는 28 Bar, 또는 29 Bar, 또는 30 Bar, 또는 31 Bar, 또는 32 Bar, 또는 33 Bar, 또는 34 Bar, 또는 35 Bar, 또는 36 Bar, 또는 37 Bar, 또는 38 Bar, 또는 39 Bar, 또는 40 Bar, 또는 41 Bar, 또는 42 Bar, 또는 43 Bar, 또는 44 Bar, 또는 45 Bar, 또는 46 Bar, 또는 47 Bar, 또는 48 Bar, 또는 49 Bar, 또는 50 Bar, 또는 55 Bar, 또는 60 Bar, 또는 65 Bar, 또는 70 Bar, 또는 75 Bar, 또는 80 Bar, 또는 85 Bar, 또는 90 Bar, 또는 95 Bar, 또는 100 Bar, 또는 105 Bar, 또는 110 Bar, 또는 115 Bar, 또는 120 Bar, 또는 125 Bar, 또는 130 Bar, 또는 135 Bar, 또는 140 Bar, 또는 145 Bar, 또는 150 Bar, 160 Bar, 또는 170 Bar, 또는 180 Bar, 또는 190 Bar, 또는 200 Bar, 또는 225 Bar, 또는 250 Bar, 또는 275 Bar, 또는 300 Bar.
Figure pct00431
주: 액체의 정수압은 액체의 밀도, 중력 상수, 고도 차이 또는 액체가 연속적으로 가로지르는 고도 차이를 사용하여 계산할 수 있다. 유체의 정수압은 유체의 밀도, 중력 상수, 고도 차이 또는 유체가 연속적으로 가로지르는 고도 차이를 이용하여 계산할 수 있다. 액체의 실제 정수압에는 실제 시스템에서 발생할 수 있는 마찰 손실 및 기타 잠재적인 압력 손실도 포함될 수 있으며, 이는 유체 역학 수학식 및/또는 본 기술 분야에 알려진 시뮬레이션 도구를 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pct00432
주: 일부 실시예에서, 저밀도 유체는 기체 또는 초임계 유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 유체는 공기를 포함할 수 있고 공기는 기체 및/또는 초임계 유체를 포함할 수 있다. 약 55 Bar를 초과한 압력에서, 공기는 초임계 유체를 포함할 수 있다.
Figure pct00433
주: 고고도 저장용기에 저장된 액체 또는 유체와 동일한 고도에서 상기 고고도 저장용기 외부에 있거나 인접한 유체 또는 물질 또는 고체 사이의 압력차는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합보다 작거나 같거나 더 클 수 있다. 0 Bar, 또는 0.01 Bar, 0.25 Bar, 또는 0.5 Bar, 또는 0.75 Bar, 또는 1 Bar, 또는 1.5 Bar, 2 Bar, 또는 2.5 Bar, 또는 3 Bar, 또는 3.5 Bar, 또는 4 Bar, 또는 4.5 Bar, 또는 5 Bar, 또는 5.5 Bar, 또는 6 Bar, 또는 6.5 Bar, 또는 7 Bar, 또는 7.5 Bar, 또는 8 Bar, 또는 8.5 Bar, 또는 9 Bar, 또는 9.5 Bar, 또는 10 Bar, 또는 11 Bar, 또는 12 Bar, 또는 13 Bar, 또는 14 Bar, 또는 15 Bar, 또는 16 Bar, 또는 17 Bar, 또는 18 Bar, 또는 19 Bar, 또는 20 Bar, 또는 21 Bar, 또는 22 Bar, 또는 23 Bar, 또는 24 Bar, 또는 25 Bar, 또는 26 Bar, 또는 27 Bar, 또는 28 Bar, 또는 29 Bar, 또는 30 Bar, 또는 31 Bar, 또는 32 Bar, 또는 33 Bar, 또는 34 Bar, 또는 35 Bar, 또는 36 Bar, 또는 37 Bar, 또는 38 Bar, 또는 39 Bar, 또는 40 Bar, 또는 41 Bar, 또는 42 Bar, 또는 43 Bar, 또는 44 Bar, 또는 45 Bar, 또는 46 Bar, 또는 47 Bar, 또는 48 Bar, 또는 49 Bar, 또는 50 Bar, 또는 55 Bar, 또는 60 Bar, 또는 65 Bar, 또는 70 Bar, 또는 75 Bar, 또는 80 Bar, 또는 85 Bar, 또는 90 Bar, 또는 95 Bar, 또는 100 Bar, 또는 105 Bar, 또는 110 Bar, 또는 115 Bar, 또는 120 Bar, 또는 125 Bar, 또는 130 Bar, 또는 135 Bar, 또는 140 Bar, 또는 145 Bar, 또는 150 Bar, 160 Bar, 또는 170 Bar, 또는 180 Bar, 또는 190 Bar, 또는 200 Bar, 또는 225 Bar, 또는 250 Bar, 또는 275 Bar, 또는 300 Bar.
Figure pct00434
주: 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 2개 이상의 상이한 저장용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 저밀도 액체를 위한 적어도 하나의 저장용기 및 고밀도 액체를 위한 적어도 하나의 저장용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 저밀도 액체를 위한 별개의 저장용기 및 고밀도 액체를 위한 별개의 저장용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 2개의 개별 탱크, 즉, 저밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크 및 고밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 2개의 개별 탱크, 즉, 저밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크 및 고밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크를 포함할 수 있고, 각각의 탱크는 블래더 탱크를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 2개의 개별 탱크, 즉, 저밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크 및 고밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크를 포함할 수 있고, 각각의 탱크는 강성 탱크를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저고도 저장용기는 2개의 개별 탱크, 즉, 저밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크 및 고밀도 액체를 저장하기 위한 하나의 탱크를 포함할 수 있고, 각각의 탱크는 강성 탱크, 블래더 탱크 또는 그 조합을 포함한다. 현재 설명된 실시예 중 일부의 예는 도 77 및 도 78을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서 저밀도 액체 및/또는 고밀도 액체는 저장된 연료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장된 연료는 다음 중 하나 이상 또는 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다: 부탄 또는 프로판 또는 LPG 또는 에탄 또는 LNG 또는 디젤 또는 등유 또는 가솔린 또는 석유 에테르 또는 암모니아 또는 수소 또는 수소 유도체 또는 에탄올 또는 메탄올. 일부 실시예에서, 저장된 연료는 캐리어 연료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장된 연료는 다음 중 하나 이상 또는 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 수소 캐리어를 포함할 수 있다: 메틸시클로헥산, 톨루엔, 메탄올, 암모니아 또는 히드라진. 원하는 경우, 저장된 연료는 액체 변위 에너지 저장에 더하여 다른 응용에 사용될 수 있다.
예를 들어, 저장된 연료는 연소 파워 플랜트의 연료 소스로 사용될 수 있다. 연소 파워 플랜트는 부유식 파워 플랜트, 육상 파워 플랜트, 해상 파워 플랜트, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 연소 파워 플랜트는 기체 터빈, 내연 기관, 복합 사이클, 랭킨 사이클, 열병합 발전, 피커 플랜트, 개방 사이클 엔진, 폐쇄 사이클 엔진, 열 엔진, 또는 이의 임의의 조합을 수반할 수 있다. 연소 파워 플랜트는 원하는 바에 따라 동작될 수 있다. 예를 들어, 전기 수요가 펌프 및/또는 발전기의 전력 용량을 초과할 때 연소 파워 플랜트가 동작할 수 있다. 예를 들어, 연소 파워 플랜트는 중력 에너지 저장 시스템이 완전히 방출되거나 거의 완전히 방출되었을 때 동작할 수 있다. 예를 들어, 비상시의 경우에 연소 파워 플랜트가 동작할 수 있다. 예를 들어, 연소 파워 플랜트는 에너지 저장 시스템의 잠재적 지속기간을 실질적으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에는 액체 변위 에너지 저장이 연간 에너지 저장 요구의 90%를 제공할 수 있고 연소 파워 플랜트는 연간 에너지 저장 요구의 10%를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에는 액체 변위 에너지 저장이 연간 에너지 저장 요구의 95%를 제공할 수 있고 연소 파워 플랜트는 연간 에너지 저장 요구의 5%를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에는 액체 변위 에너지 저장이 연간 에너지 저장 요구의 80%를 제공할 수 있고 연소 파워 플랜트는 연간 에너지 저장 요구의 20%를 제공할 수 있다. 액체 변위 에너지 저장 시스템의 상당한 잠재적 연료 저장으로 인해 연소 파워 플랜트와 액체 변위 에너지 저장을 통합하면 결과적으로 에너지 저장 시스템의 높은 왕복 효율의 에너지 저장 및 다수의 달의 이용 가능한 에너지 저장 지속기간을 생성할 수 있다. 백업 연소 파워 플랜트와 액체 변위 에너지 저장용기의 통합은 특히 저장된 연료가 재생 가능 연료 또는 재생 에너지에서 파생된 연료를 포함하는 경우 거의 100% 또는 100% 재생 에너지로 구동되는 전기 그리드를 생성하기 위한 종단간 에너지 저장 해결책을 생성할 수 있다. 백업 연소 파워 플랜트와 액체 변위 에너지 저장용기의 통합은 특히 저장된 연료가 무탄소 또는 저탄소 또는 재생 가능 또는 탄소 중립 연료를 포함하는 경우 거의 100% 또는 100% CO2 비배출 에너지로 구동되는 전기 그리드를 생성하기 위한 종단간 에너지 저장 해결책을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 연료 또는 보충 연료는 외부 공급원으로부터 제공될 수 있으며, 및/또는 선박, 파이프라인 또는 이의 임의의 조합을 통해 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 연료 또는 보충 연료는 내부 또는 현장 공급원으로부터 제공될 수 있으며, 및/또는 합성되거나 달리 내부적으로 또는 현장에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 수소, 또는 액체 수소, 또는 암모니아, 또는 메탄올, 또는 에탄올, 또는 부탄, 또는 등유, 또는 메탄, 또는 LPG, 또는 이의 임의의 조합을 포함하는 저밀도 액체가 현장에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 수소, 또는 액체 수소, 또는 암모니아, 또는 메탄올, 또는 에탄올, 또는 부탄, 또는 등유, 또는 메탄, 또는 LPG, 또는 이의 임의의 조합을 포함하는 저밀도 유체가 현장에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 수소, 암모니아, 메탄올, 에탄올, 부탄, 등유, 메탄, LPG, 또는 이의 임의의 조합이 현장에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 수소, 또는 암모니아, 또는 메탄올, 또는 에탄올, 또는 부탄, 또는 등유, 또는 메탄, 또는 LPG, 또는 이의 임의의 조합은 예를 들어 전기 또는 재생 전기 또는 물, 공기, 질소, 이산화탄소 또는 이의 임의의 조합을 사용하여 현장에서 생성될 수 있다.
일부 경우에, 물이 저밀도 액체로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 물을 포함할 수 있고 고밀도 액체는 염수 염수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 액체는 물을 포함할 수 있고 고밀도 액체는 플루오로카본을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 고밀도 액체, 고밀도 유체, 저밀도 액체, 저밀도 유체, 또는 이의 임의의 조합은 고체-액체 혼합물, 또는 에멀젼, 또는 현탁액, 또는 양자 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 고체-액체 혼합물은 우유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고체 액체 혼합물은 다음 중 하나 이상 또는 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다: 물, 수용액, 석탄, 비산회, 석회석, 아연 광미, 암석 인산염, 길소나이트, 구리 정광, 철광석, 활석, 카올린, 시멘트, 콘크리트, 골재, 또는 고밀도 고체 또는 고밀도 고체 또는 저밀도 유체보다 고밀도의 고체 또는 물보다 고밀도의 고체 또는 플루오로카본 또는 할로겐화 시약 또는 할로겐. 예를 들어, 고체 액체 혼합물은 다음 중 하나 이상 또는 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다: 물 또는 수용액 또는 저밀도 고체 또는 플라스틱 또는 탄화수소. 고밀도 액체, 고밀도 유체, 저밀도 액체, 저밀도 유체, 또는 이의 임의의 조합은 본질적으로 비압축성 유체인 것이 바람직할 수 있다. 본 출원의 일부 설명에서 유체는 '액체'로 설명될 수 있다. '액체'는 액체 및/또는 고체-액체 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 액체의 적어도 일부를 포함하는 임의의 유체를 포함할 수 있다.
기체 포켓 및 오목 구조와 관련된 일부 예시적인 실시예: 예시적인 실시예가, 액체 구조의 하단부 또는 측면에 연결된 '벽'을 수반할 수 있다. 액체 구조는, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다: 부유 구조, 도크, 부표, 플랫폼, 부유물, 보트, 편평한 하단부의 보트, 소형 보트, 또는 표면 구조. 액체 구조는 또한, 육지에 정박되거나 육지에 의해서 적어도 부분적으로 지지되면서, 또한 물 내에 있거나 물에 근접하거나 물에 접촉되거나 물 내에 침잠되거나 물과 접촉되거나 다른 액체와 접촉되는 구조를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 구조는 도크일 수 있다(도크는 부유 구조의 예로서 제공되며, 본 출원에 설명된 실시예의 요소는 본 출원에 설명된 다른 부유 또는 비부유 구조에 적용 가능할 수 있을 유의하여야 한다). '벽'이 연결되거나 도크의 구성요소이거나 도크의 하단부의 형상의 특징부(feature)이고, 그러한 벽은 도크의 측면 또는 하단부에 또는 도크의 하단부의 둘레부 부근에 연결될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 상기 '벽'이 연결된 별개의 재료가 아니라 도크의 형상의 일부일 수 있는 경우와 같이, 도크의 하단부의 형상이 상기 '벽'을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 '벽'은 물과 접촉되는 부유 도크의 대부분의 또는 전부의 수직 물 깊이를 넘어서 돌출될 수 있다. 구조에 대한 '벽'의 연결은 이상적으로 기밀적(氣密的) 또는 수밀적일 수 있다. 상기 '벽'은 단순히 오목 구조 또는 오목 구조의 돌출 부분을 포함할 수 있다.
상기 벽은, 예를 들어, 부유 구조의 하단부 부근에 위치되는 오목 영역 또는 공동의 형성을 초래할 수 있거나, 부유 구조의 하단부의 대부분을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 기체 또는 저밀도 액체 또는 다른 유체는 상기 오목 영역의 적어도 일부를 점유할 수 있다. 상기 유체는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 공기, 질소, 수증기, 메탄, 수소, 연도 기체, 이산화탄소, 산소, 불활성 기체, 아르곤, 헬륨, 사실상 물 불용성 기체, 탄화수소, 부탄, 프로판, 에탄, 오존 또는 그 조합. 예시의 목적으로, 상기 유체는 '기체'로 지칭될 수 있지만, 기체는 단순히 유체의 예시적인 상태일 수 있으며, 액체, 초임계, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 다른 유체 상태가 사용될 수 있다. 기체는 상기 오목 영역 내에서 적어도 일시적으로 또는 반-영구적으로 또는 실질적으로 영구적으로 '포획'될 수 있다. 상기 오목 영역 내의 상기 '포획된' 기체는 '기체 포켓' 또는 '공기 포켓'으로 지칭될 수 있다. 상기 기체는, 예를 들어, 1) 기체보다 높은 물의 밀도; 및/또는 2) 기체가 물/기체 계면을 실질적으로 통과할 수 없는 것; 및/또는 3) 오목 영역의 상대적인 기밀성 또는 기밀 밀봉으로 인해서, 상기 오목 영역 내에서 유지된다.
공기 포켓의 동작 원래는, 단순히 빈 음료 컵 및 물로 채워진 용기를 이용하는 것에 의해서 시연될 수 있다. 빈 음료 컵이 뒤집히고 뒤집힌 위치로 물의 표면 아래로 침잠될 때, 공기가 음료 컵을 통해서 위쪽으로 빠져 나올 수 없기 때문에 물이 상기 공기를 대체할 수 없음에 따라, 상기 음료 컵 내의 공기는 상기 음료 컵 내부에서 포획될 수 있을 것이다. 상기 포획된 공기는 공기 포켓의 예일 수 있고, 공기가 포획된 컵 내부의 영역은 오목 영역 또는 공동의 예일 수 있다. 상기 공기 포켓 효과가 종래 기술에서 이용된 예시적인 적용예는 '다이빙 벨'을 포함할 수 있다.
상기 기체 포켓 또는 공기 포켓은 물과 오목 영역의 표면의 적어도 일부 사이의 분리 또는 비-인접 분리의 형성을 초래할 수 있다. 물과 상기 고체 표면 사이의 기체 포켓의 물리적 분리 또는 장벽으로 인해서, 물은 오목 영역의 고체 표면의 적어도 일부와의 접촉으로부터 분리될 수 있다. 오목 영역의 고체 표면의 표면적의 상당한 부분이 상기 기체 포켓과 접촉될 수 있다. 공기 포켓에 의해서 변위된 물의 표면적의 상당한 부분이 공기-물 계면에서 공기 포켓과 접촉될 수 있다. 상기 기체 포켓과 접촉되는 상기 오목 영역 또는 표면적은 하단부의, 예를 들어 표면 구조의 하단부의 표면적의 상당한 부분 또는 거의 전부를 포함할 수 있다. 상기 기체 포켓과 접촉되는 상기 오목 영역 또는 표면적은, 물 또는 다른 액체에 노출될 수 있거나 그 영향을 받기 쉬운 또는 달리 접촉될 수 있는 표면적의 상당한 부분 또는 거의 전부를 포함할 수 있다. 상기 상당한 부분은 액체 또는 수역과 접촉되는 구조의 표면의 하단부의 5% 초과, 또는 10% 초과, 또는 20% 초과, 또는 30% 초과, 또는 40% 초과, 또는 50% 초과, 또는 60% 초과, 또는 70% 초과, 또는 80% 초과, 또는 90% 초과, 또는 95% 초과를 포함할 수 있다.
오염물 부착 또는 스케일링 또는 성장물 형성은, 예를 들어, 상기 기체 포켓으로부터 초래되는 액체와 오목 영역의 표면의 적어도 일부 사이의 분리 또는 비-인접 분리에 의해서 방지될 수 있다. 오염물 부착 또는 스케일링 또는 성장물 형성은 일반적으로, 물이 고체 표면과 직접 접촉될 때, 물 환경 내에서 발생된다. 상기 공기 포켓은, 고체 표면과 접촉될 수도 있는 물의 상당한 표면적이, 고체 표면이 아니라, 물-기체 또는 물-공기 계면과 접촉되게 할 수 있다. 상기 기체 분리 또는 공기 장벽은 액체에 기인하는(liquid-borne) 또는 수인성의 오염물 또는 스케일물 또는 성장물이 상기 고체 표면에 부착되는 것을 방지한다. 상기 오목 영역은 액체와 접촉되는 부유 구조 또는 구조의 하단부의 표면적의 적어도 일부를 포함한다. 상기 오목 영역은 액체와 접촉되는 상기 부유 구조 또는 구조의 하단부의 표면적의 상당한 부분 또는 대부분 또는 거의 전부를 포함할 수 있고, 이는 기체 포켓 또는 공기 포켓을 가지지 않는 동일한 구조에 비해서 오염물 부착 또는 스케일링 또는 성장물 형성의 상당한 감소를 가능하게 한다.
오염물 또는 스케일물 또는 성장물은 일반적으로 고체 표면과의 직접 접촉을 통해서 물로부터 표면에 부착된다. 수인성 오염물 또는 스케일물 또는 성장물은 일반적으로 공기 또는 다른 기체를 통해서 고체 표면까지 전달될 수 없다. 수인성 오염물 또는 스케일물 또는 성장물이 공기 또는 다른 기체를 통해서 고체 표면까지 어느 정도 전달될 수 있는 경우에, 상기 기체를 통한 대량 전달은, 물이 고체 표면과 직접 접촉되는 경우보다, 몇개의 자릿수(orders of magnitude)만큼 더 적을 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 결과적으로, 수인성 오염물 또는 스케일물 또는 성장물은, 고체 표면과 물의 직접 접촉의 환경에 비해서, 기체 또는 공기 환경에서의 실질적으로 임의의 또는 비교적 동등한 오염물 부착, 스케일링 또는 성장물 형성을 위해서 충분히 대량 전달되지 않을 수 있다.
ㅇ 기체 포켓 또는 오목 영역 또는 둘 모두가 안정성을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 안정성은, 예를 들어, 일 측면 상의 기체-고체 계면 및 타 측면 상의 고체-물 계면을 갖는 구조에 의해서 생성되는 '흡인' 효과 또는 인력(引力)으로 인해서 증가될 수 있다. 안정성은, 예를 들어 오목 영역의 '벽'에 중량을 부가하는 것에 의해서, 예를 들어 도크의 중력 중심을 낮추는 것에 의해서 증가될 수 있다. 오목 영역의 벽에 또는 구조의 하단부 부근에 중량을 부가함으로써, 구조는, 예를 들어, 구조 상의 중량 불균형 또는 큰 파도의 이벤트에서, 기체 포켓 내의 기체를 잃을 정도로 충분히 경사질 가능성이 낮다. 기체 포켓 또는 오목 영역은 잠재적으로 중력 중심을 높이는 것에 의해서 안정성을 감소시킬 수 있다. 구조가 상당한 파도 또는 거친 물의 가능성이 있는 환경에 있는 경우에, 예를 들어, 안정성 증가 또는 경사 최소화를 위해서 구조에 연결된 자이로스코픽 안정화부(gyroscopic stabilizer) 또는 안정화 앵커 또는 안정화 중량체 또는 안정화 어스(stabilizing earth)를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
ㅇ 기체 포켓 또는 오목 영역 또는 기체 포켓을 가능하게 하는 표면 변경을 이용하여 부식 또는 열화(劣化)를 방지할 수 있다. 예를 들어, 부식 민감형 재료 또는 장치가, 수중에 저장될 때, 기체 포켓 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 프로펠러 또는 보트가 사용되지 않을 때, 보트의 프로펠러가 기체 포켓에 의해서 둘러싸일 수 있고, 이는 상기 프로펠러를 오목 영역으로 케이스화하는 것(encasing) 또는 둘러싸는 것에 의해서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수중 수압 장비 또는 수중 트림-탭(trim-tab)이, 예를 들어 사용 중이 아닐 때, 기체 포켓에 의해서 둘러싸일 수 있다.
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관이 기체 포켓 또는 오목 영역 내에 배치될 수 있고, (예를 들어, 비제한적으로, 본 출원에서 설명된 기체, 예를 들어 공기 또는 질소를 포함하는) 기체가 상기 관 및/또는 (상기 관에 연결될 수 있는) 기체 펌프를 이용하여 오목 영역 내로 펌핑될 수 있다. 관의 개구부 중 하나가 상기 오목 영역의 내부에 또는 상기 오목 영역의 아래에 배치될 수 있다. 상기 오목 영역 내로의 기체의 초기 펌핑은 상기 오목 영역 내에 기체 포켓이 형성되게 할 수 있다. 기체 포켓의 형성 후에, 예를 들어, 비제한적으로: 상기 기체 포켓을 팽창시키기 위한 것, 상기 기체 포켓으로부터 빠져 나왔을 수 있는 기체를 대체하기 위한 것, 또는 상기 기체 포켓 및 오목 영역으로부터 과다 기체의 범람 또는 넘침을 가능하게 하기 위한 것 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함하여, 추가적인 기체가 상기 영역 내로 펌핑될 수 있다.
예를 들어, 큰 파도의 경우에 또는 구조가 상당한 각도로 경사질 때, 상기 오목 영역 또는 기체 포켓에 물이 침투할 수 있다. 예를 들어 물과의 접촉으로부터 초래되는 스케일링 또는 오염물 부착 또는 부식 가능성을 최소화하기 위해서, 상기 물이 일시적으로 또는 가능한 한 짧은 지속시간 동안 접촉되는 것이 유리할 수 있다. 물 접촉 빈도수를 잠재적으로 최소화할 수 있는 하나의 수단은, 예를 들어, 관 또는 가압 공기 탱크를 이용하여 상기 오목 영역 또는 공동 내로 공기 또는 다른 기체를 펌핑하는 것을 포함할 수 있다. 상기 공기 또는 다른 기체는 상기 오목 영역 내로 연속적으로 펌핑될 수 있거나, 측정 경우에만 상기 오목 영역 내로 펌핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 경우는, 기체 포켓 또는 공기 포켓이 공기를 상실할 위험이 있을 때 또는 오목 영역 내로 물이 침투할 위험이 있을 때를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 경우는 구조가 특정 각도를 넘어서 경사지는 때를 포함할 수 있고, 이는, 예를 들어, 당업계에 알려진 각도 변화 또는 이동을 측정하기 위한 장치를 이용하여 트리거링되거나 측정될 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 경우는 상기 오목 영역의 고체 표면의 일부가 물로 습윤되는 때 또는 적어도 부분적으로 습윤되는 때 또는 물과 접촉되는 때를 포함할 수 있고, 이는, 예를 들어, 당업계에 알려진 물 또는 습윤 센서 또는 유사한 장치를 이용하여 트리거링되거나 측정될 수 있다.
'벽'이 내구성을 가질 수 있고 도크 또는 다수의 도크의 중량을 핸들링할 수 있고 다른 물체 또는 요소로부터의 충격(abuse)에 저항할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 벽은, 예를 들어, '스커트'를 포함할 수 있고, 그 재료는 구조적으로 굽혀질 수 있으나, 공기 포켓을 저장할 수 있다. 상기 '스커트'는 호버크래프트에서 이용되는 '스커트'와 유사할 수 있으나, 호버크래프트와 달리, 그러한 스커트는 부분적으로 또는 전체적으로 물의 표면 아래에서 유지될 수 있다.
예시적인 내구성 벽은, 도크의 하단부에 연결되고, 예를 들어, 도크 하단부의 외측 둘레부 부근에 부착되고 도크의 외측 둘레부를 둘러쌀 수 있는 관을 포함한다. '벽'의 손상을 방지하기 위해서, 도크가 이동될 때, 관이 압궤될 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 공압 압력 또는 수압 압력 또는 공압 또는 수압 유체를 이용한 채움과 같은, 공압식 또는 수압식 압력 수단을 포함하는 것을 이용하여, 관이 팽창될 수 있거나 더 강성이 될 수 있다. 상기 관은, 공기 또는 물이 도크와 관 '벽' 사이의 연결부를 통과하는 것을 방지하는 방식으로 도크에 연결될 수 있다.
본 발명, 및/또는 비제한적으로, '벽', 기체 포켓, 오목 영역, 관, 기체 펌프 또는 공기 펌프, 및/또는 본 출원에서 설명된 실시예의 다른 요소를 포함할 수 있는 본 발명의 요소가 기존 구조 상으로 개장될 수 있거나 새로운 구조의 요소가 될 수 있다.
본 발명은 또한 비-수성 액체 환경 내의 오염물 또는 스케일물 또는 성장물을 방지하거나 최소화하는데 적용될 수 있다.
오목 영역 또는 기체 포켓 외측의 고체 표면을 포함할 수 있는, 부유 구조의 부분이, 예를 들어, 물 또는 액체와 접촉될 수 있다. 물 또는 액체와 접촉되는 상기 고체 표면은 성장, 오염물 부착 또는 스케일링에 취약할 수 있다. 물 또는 액체 표면 아래의 고체 표면적의 큰 부분이 기체 포켓과 접촉될 수 있고, 결과적으로, 성장물의 형성 오염물 부착 또는 스케일링에 취약하지 않을 수 있거나 그 경향이 덜할 수 있다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 이는 고체 구조의 표면하 표면적의 대부분에서의 성장물 형성, 오염물 부착 또는 스케일링을 상당히 감소시키거나 방지하는 효과를 가질 수 있다. 물 또는 액체와 접촉되는 표면은 성장물의 형성, 오염물 부착 또는 스케일링을 가질 수 있으나, 1) 측벽은 일반적으로 부유 구조의 하단부/하부본체/하부 취약부(underbelly)보다 세정/벗겨냄이 더 용이하고; 2) 성장물의 형성, 오염물 부착 또는 스케일링의 총량은, 본 발명이 이용되지 않는 경우보다, 상당히 적을 수 있고; 3) 과다 공기를 상기 오목 영역 내로 펌핑하는 것 그리고 구조의 측면을 따라서 상승될 수 있는 작은 기포의 형성을 촉진하는 것에 의해서, 공기 포켓에 의해서 보호되지 않는 영역 상에서의 성장물 형성을 최소화하는 공기 커튼이 생성될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요할 수 있다.
물은 액체의 본체를 지칭할 수 있다. 상기 액체의 본체는, 비제한적으로, 염수를 포함하는 물의 적어도 일부를 포함하는 액체의 본체를 포함할 수 있다. 상기 액체의 본체는, 비제한적으로, 해양 환경, 수생 환경, 강, 호수, 소금물 웅덩이, 파쇄 수(frac water), 폐수, 오일 저장부, 화학물질 저장부, 또는 기타 액체 환경을 포함할 수 있다.
기체 포켓은 적은 난류 또는 최소 난류 또는 비-난류 조건으로 포획되거나 머무를 수 있다. 비-난류 조건은, 육안으로 볼 때 물이 잔잔하고 이동되지 않는 그리고 육안으로 볼 때 상기 물 내의 구조가 또한 이동되지 않는 환경을 포함할 수 있다. 적은 난류 또는 최소 난류 조건은, 육안으로 볼 때 물이 잔잔하고 이동되는 및/또는 육안으로 볼 때 상기 물 내의 구조가 또한 잔잔하고 이동되는 환경을 포함할 수 있다. 적은 난류 환경에서, 비록 식별 가능한 이동이 있지만, 물 또는 구조의 이동은 기체 포켓 내의 기체의 10% 초과, 또는 20% 초과, 또는 25% 초과, 또는 30% 초과, 또는 40% 초과, 또는 50% 초과가 30초의 기간 이내에 구조 아래로부터 빠져 나가게 할 정도로 충분하지는 않다. 상기 기체의 탈출은 상기 기체 포켓으로부터의 기체의 의도적인 제거 또는 상기 기체 포켓에 상호 연결된 관을 통한 기체의 탈출을 포함하지 않을 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
ㅇ 일부 실시예는 특정 형태의 성장물과 같은 성장물 형성을 촉진하기 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 기체 포켓과 같은, 본 출원에서 설명된 실시예는, 침입성 조류의 종이나 침입성 어류의 알, 기타 잠재적으로 해로운 수인성 생명체를 죽이기 위해서 특정 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 기체 포켓은 국소화된 산소화를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 기체 포켓은 국소화된 탈-산소화를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 기체 포켓은 국소화된 냉각을 가능하게 할 수 있고, 이는 증발 냉각을 포함할 수 있고, 그러한 증발 냉각은 예를 들어 산호의 수명을 연장시키거나 건강을 개선할 수 있다. 예를 들어, 기체 포켓은, CO2 제거 또는 CO2 기체 스트립핑(stripping)에 의한 pH 증가와 같은, 국소화된 pH 조정을 가능하게 할 수 있다.
예시적인 실시예의 예:
물 구조 상에서 오염물 부착 및 스케일링을 방지하기 위한 시스템은 이하를 포함한다:
Figure pct00436
오목 영역을 포함하는 구조
Figure pct00437
상기 오목 영역은 기체 포켓을 포함한다
Figure pct00438
상기 기체 포켓은 물과 상기 오목 영역의 표면의 적어도 일부 사이에서 비-인접 분리를 초래한다
물 구조 상에서 오염물 부착 및 스케일링을 방지하기 위한 시스템은 이하를 포함한다:
Figure pct00439
공동을 포함하는 구조
Figure pct00440
상기 공동은 기체 포켓을 포함한다
Figure pct00441
상기 기체 포켓은 액체와 상기 공동의 적어도 일부 사이에서 비-인접 분리를 초래한다
예시적인 하위-실시예:
Figure pct00442
상기 비-인접 분리는 상기 기체 포켓이 점유하는 상기 영역과 접촉되는 고체 표면 상에서의 스케일물, 오염물, 및 성장물의 형성을 방지한다.
Figure pct00443
상기 오목 영역 아래 또는 내에 위치된 개구부를 갖는 관이 가압 기체 공급원에 상호 연결된다
Figure pct00444
상기 가압 기체 공급원은 공기 펌프, 기체 펌프, 가압 기체 라인, 또는 그 조합을 포함할 수 있다
Figure pct00445
상기 관은, 기체가 상기 관을 통해서 상기 기체 포켓에 진입하거나 그로부터 유출되는 것을 제어할 수 있게 하는 밸브에 연결된다
Figure pct00446
상기 기체 포켓과 접촉되는 고체 표면적의 적어도 일부는 상기 구조가 상기 물 내에 있는 시간의 30% 초과, 또는 40% 초과, 또는 50% 초과, 또는 60% 초과, 또는 70% 초과, 또는 80% 초과, 또는 90% 초과, 또는 95% 초과 동안 물과 분리되거나 직접적으로 접촉되지 않는다
Figure pct00447
상기 물은 액체의 본체를 포함한다
Figure pct00448
상기 기체 포켓은 액체를 변위시킨다
Figure pct00449
상기 기체 포켓은 적은 난류 또는 최소 난류 또는 비-난류 조건으로 포획되거나 머무른다.
Figure pct00450
기체는, 연속적으로 또는 반-연속적으로 또는 기체를 보충할 필요가 있는 경우에, 상기 기체 포켓 내로 펌핑될 수 있다
Figure pct00451
기체가 상기 공동 또는 오목 영역의 부피 용량을 초과하여 상기 기체 포켓 내로 펌핑되고, 그에 따라 기포의 넘침을 초래한다
Figure pct00452
상기 기포 넘침은 상기 기체 포켓과 직접 접촉되지 않는 고체 표면적 상의 오염물 부착을 감소시킨다
Figure pct00453
상기 기포 넘침은, 구조의 섹션에 대한 형상 변경을 이용하여 상기 기체 포켓과 직접 접촉되지 않는 상기 고체 표면적을 따라서 방법론적으로 분산된다
Figure pct00454
상기 형상 변경은 천공부, 딤플, 미시적 변경, 표면 형태, 또는 거시적 변경을 포함할 수 있다
Figure pct00455
물의 표면 위의 상기 구조의 높이는, 상기 오목 영역 또는 공동 내의 기체의 부피를 증가 또는 감소시키는 것에 의해서 조정될 수 있다
Figure pct00456
상기 오목 영역 또는 공동이 기존 구조 상으로 개장된다
Figure pct00457
상기 오목 영역 또는 공동은 기존 구조 형상의 양태이다
Figure pct00458
상기 오목 영역 또는 공동은 새로운 구조 형상의 양태이다
Figure pct00459
상기 오목 영역 또는 공동의 형상 또는 크기 또는 강도 또는 강성도를 조정할 수 있다
Figure pct00460
상기 조정성은 상기 오목 영역 또는 상기 오목 영역의 '벽'의 제어된 형성 또는 압궤를 포함할 수 있다
Figure pct00461
상기 조정성은, 공압 또는 수압 수단을 이용한, 상기 오목 영역 또는 상기 오목 영역의 '벽'의 제어된 형성 또는 압궤를 포함할 수 있다
Figure pct00462
상기 조정성은 상기 오목 영역의 제어된 부피 또는 깊이 또는 표면적을 포함할 수 있다
Figure pct00463
상기 기체 포켓의 부피 또는 형상 또는 표면적 또는 깊이가 조정될 수 있다
Figure pct00464
상기 기체 포켓 조정성은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함한다: 기체를 상기 기체 포켓에 부가하거나 그로부터 제거할 수 있는 능력, 상기 기체 포켓 또는 오목 영역의 형상 또는 윤곽을 변화시킬 수 있는 능력, 오목 영역의 '벽'의 형상 또는 크기를 조정할 수 있는 능력
Figure pct00465
상기 기체 포켓은, 기체에 더하여 또는 그 대신, 물이 아닌 액체를 포함한다
Figure pct00466
상기 기체 포켓의 표면이 소수적이거나, 소수성 코팅을 포함한다
Figure pct00467
상기 기체 포켓 또는 오목 영역 또는 공동은 다이빙 벨 또는 임시 피난처 또는 저장 영역으로서 기능할 수 있다
Figure pct00468
상기 관은, 기체(예를 들어, 공기)가 상기 관 및/또는 상기 오목 영역에 진입할 수 있게 하는, 그러나 공기가 상기 영역으로부터 방출되지 않게 하는 체크 밸브에 연결된다
도면 키:
Figure pct00469
'1' 또는 '(1)': 부유 플랫폼 또는 도크의 상단부 섹션
Figure pct00470
'2' 또는 '(2)': 부유물 또는 철주, 부유 플랫폼 또는 도크의 하단부 섹션
Figure pct00471
'3' 또는 '(3)': '2'의 하부측 또는 하단부 상의 오목 영역 내에 있을 수 있는 기체 또는 공기 포켓
Figure pct00472
'4' 또는 '(4)': 물 또는 오일의 본체와 같은, 액체 본체
Figure pct00473
'5' 또는 '(5)': 공기 포켓의 수직 깊이를 넘어서 연장될 수 있는 연장된 벽
Figure pct00474
'6' 또는 '(6)': 공기 또는 기체 기포는 물과 접촉되는 '2'의 측벽에 커튼을 형성한다. '6'은 오목 영역 내로 펌핑되는 기체로부터 초래될 수 있고, 기체 포켓은 오목 영역의 기체 용량의 부피를 초과한다. 기포 커튼은 측벽 내의 천공부 또는 딤플에 의해서 촉진될 수 있다. 기포 커튼은 기체 포켓과 접촉되지 않는 표면 상에서의 성장물 형성을 감소시킬 수 있다.
Figure pct00475
'7' 또는 '(7)': 배관(화살표를 갖는 선)에 연결된 공기 또는 기체 펌프. 배관은 상기 펌프에 의해서 펌핑되는 상기 기체 또는 공기와 오목 영역을 상호 연결한다.
도 1: 각각의 부유물 또는 철주의 하단부 상의 오목 영역 '기체 포켓'('3')을 갖는 예시적인 도크. 기체 포켓은 도크의 하단부 상의 표면적의 대부분 또는 공기 포켓과 접촉되는 도크의 표면적이 최소의 오염물, 스케일물, 또는 성장물을 가질 수 있게 하거나 가지지 않게 할 수 있다.
도 2: 각각의 부유물 또는 철주의 하단부 상의 오목 영역 '기체 포켓'('3')을 갖는 예시적인 도크. 관은 도크의 하단부 아래에 배치되거나 그에 연결될 수 있다. 공기 또는 다른 기체가 관 내로 펌핑될 수 있고, 그러한 관은 기체를 기체 포켓 내로 지향시킨다. 기체의 부피가 오목 영역 또는 공동의 부피를 초과하는 경우에, 기포가 도크의 측벽 위로 이동할 수 있고, 이는, 원하는 경우에, 도크('6')의 측면을 따라서 기포 커튼을 형성할 수 있다. 상기 기포형 커튼은, 예를 들어, 오목 영역의 '벽' 내에 딤플 또는 천공부를 배치하는 것에 의해서 촉진될 수 있다. 딤플 또는 천공부는 오목 영역의 상기 '벽'의 수직 깊이의 하단부 부근에 위치될 수 있다. 상기 기포 커튼은 바람직하게 기체 포켓 외부의 오염물 부착, 스케일링, 및 성장을 최소화할 수 있다. 연속적인 기포 커튼이 바람직한 경우에, 펌핑된 공기의 연속적인 유동이 요구될 수 있다.
도 3: 예를 들어, 파도, 난류 물, 또는 도크의 각도의 상당한 변화의 이벤트에서 공기 또는 기체 손실을 방지하기 위해서 이용될 수 있는, 연장된 '벽'을 갖는 예시적인 실시예. 연장된 벽은 공기 포켓의 깊이를 넘어서는 깊이까지 연장될 수 있다. 연장된 벽은, 원하는 경우에, 중력 중심을 낮추기 위해서 가중될 수 있다. (예를 들어, 도크가 안정적이도록 보장하기 위해서) 공기 포켓이 연장된 벽의 전체 깊이까지 연장되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있고, 그러한 경우에, 연장된 벽의 특정 부분 내에 작은 천공부를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 연장된 벽의 실시예에서, 공기 또는 다른 기체가 공기 포켓 내로 덜 빈번하게 또는 더 적은 경우로 펌핑될 것이 필요할 수 있다.
도 4: 기체 포켓 내의 기체의 부피 변화가 액체 표면 위의 높이 및/또는 도크와 같은 부유 구조의 각도를 조정하는 예시적인 실시예. 도 4는, 공기를 2개의 오목 영역 내로 펌핑하는 것, 공기 포켓의 부피를 증가시키는 것 및 물을 오목 영역으로부터 변위시키는 것에 의해서 증가된 물의 표면 위의 도크의 높이를 나타낼 수 있다. 본 실시예는 도크의 높이를 증가 또는 감소시키거나 흘수(draft)를 감소시키는데 있어서 유리할 수 있다. 유리하게, 예를 들어, 비교적 낮은 헤드 높이로 인해서, 예를 들어 오목 영역 내의 잠재적으로 낮은 공기 압력 때문에, 도크의 높이를 높이는데 있어서 비교적 적은 에너지가 요구될 수 있다. 유리하게, 이동 부분이 액체와 접촉될 것이 요구되지 않는다.
도 5: 기체 포켓 내의 기체의 부피 변화가 액체 표면 위의 높이 및/또는 도크와 같은 부유 구조의 각도를 조정하는 예시적인 실시예. 도 5는, 공기를 오목 영역으로부터 방출하는 것, 공기 포켓의 부피를 증가시키는 것 및 물을 오목 영역으로부터 변위시키는 것에 의해서 감소된 물의 표면 위의 도크의 높이를 나타낼 수 있다. 본 실시예는 도크의 높이를 증가 또는 감소시키거나 흘수(draft)를 감소시키는데 있어서 유리할 수 있다.
조력 시스템 또는 에너지 저장 시스템 또는 이의 임의의 조합
설명: 본 실시예는 조수로 인한 수위의 변화로부터 에너지를 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다. 일부 실시예는, 예를 들어, 예를 들어 조수로 인한 수위의 변화로부터 에너지를 생성하는, 조력 에너지 생성 시스템에 적용될 수 있다. 일부 실시예는, 전기와 같은 에너지를 생성하기 위해서 조수에 기인한 수위의 상승으로 인한 저장 영역으로부터의 공기 또는 다른 유체의 변위를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예는, 전기를 생성하기 위해서 조수에 기인한 수위의 감소로 인한 저장 영역 내로의 공기 또는 다른 유체의 이동을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 공기의 이동 또는 공기의 변위는 하나 이상의 관을 통해서, 예를 들어, 표면에 전달될 수 있고, 및/또는 예를 들어 공압 발전기를 이용하여 전기로 변환될 수 있다. 전기 생성을 위해서, 공압 펌프, 공압 발전기, 및/또는 다른 구성요소가, 필요한 경우에, 저장 영역 또는 물 외부의 표면에 위치될 수 있다. 공기에 더하여 또는 공기와 조합된, 다른 기체 또는 공기 이외의 유체가 필요한 경우에 이용될 수 있다. 상기 저장 영역은, 유체가 점유할 수 있는 공간을 가지는 오목 영역을 갖춘, 물 또는 공기 또는 유체 불투과성 재료 또는 구조를 포함할 수 있다. 상기 오목 영역은, 물 또는 공기와 같은 유체가 점유할 수 있는 공간을 포함할 수 있는, 다공성 재료, 예를 들어 모래 또는 암석 또는 신더 블록(cinder block) 또는 플라스틱 병 또는 팩킹 재료에 의해서 점유될 수 있다. 상기 저장 영역은, 물 또는 공기와 같은 유체에 의해서 점유될 수 있는 공간을 갖는, 모래 또는 암석 또는 신더 블록 또는 플라스틱 병 또는 팩킹 재료 또는 고체 재료의 일부에 걸쳐 오목 영역을 형성하는 수밀 또는 기밀 라이너 또는 타프(tarp)를 포함할 수 있다. 상기 저장 영역은 오래된 선박, 또는 플라스틱 용기와 같은 강성 구조를 포함할 수 있다. 상기 저장 영역은, 예를 들어 낮은 조수에서 기체 또는 저밀도 액체로 채워질 때 팽창될 수 있고 높은 조수에서 상기 기체 또는 저밀도 액체가 예를 들어 발전기를 통해서 방출될 때 압궤될 수 있는, 백, 블래더, 또는 가요성 구조를 포함할 수 있다. 상기 오목 영역은, 물 또는 공기와 같은 유체에 의해서 점유될 수 있는 개방 공간을 포함할 수 있다. 오목 영역이 지구의 표면의 방향(예를 들어, 중력의 방향)에 대면되도록, 그에 따라 원하는 경우에 저밀도 유체가 상기 오목 영역 내에 포획될 수 있도록, 상기 오목 영역이 배치될 수 있다. 상기 오목 영역은 상기 오목 영역 내부에서 개구부를 갖는 관을 포함할 수 있다. 상기 관은, 공압 펌프 또는 발전기 또는 수압 펌프 또는 발전기에 연결될 수 있는, 표면에 상호 연결될 수 있다. 상기 관은, 예를 들어 상기 저장 영역의 재료를 통과하는 것과 대조적으로, 상기 오목 영역의 아래에 그리고 그 주위에 배치될 수 있고, 그에 따라 이는 상기 저장 영역을 통한 누설 가능성을 낮출 수 있다.
오목 영역 또는 저장 영역은, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있는: 다른 목적을 위해서 이용되는 기반시설을 포함할 수 있다: 하수관 시스템, 배수 시스템, 유출수 시스템, 폐수 시스템, 배수 파이프, 흡입 파이프, 유출 파이프, 또는 물 저장 영역.
오목 영역 또는 저장 영역은 다공성 재료 채움재로 채워질 수 있다. 상기 다공성 재료는, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다: 모래, 자갈, 암석, 팩킹 재료, 또는 신더블록, 또는 플라스틱 병, 플라스틱 용기, 또는 플라스틱 양동이, 또는 상호 연결된 신더 블록, 또는 상호 연결된 플라스틱 용기, 또는 상호 연결된 팩킹 재료.
오목 영역 또는 저장 영역은 기존의 또는 새로운 해양 구조 내로 설치될 수 있거나 그 구성요소일 수 있다. 예를 들어, (공기 관 또는 공압 발전기/펌프와 통합될 수 있는) 오목 영역 또는 저장 영역이 구성 둑길, 방파제, 건물 기초부, 매립지 또는 육지 확장 또는 인공 섬으로서 만들어질 수 있다. 유리하게, 건설 후에 거의 보이지 않거나 이용되지 않는 수변 육지의 표면 아래가, 조수 또는 수역의 수위의 변화로부터 재생 가능 전기를 생산하기 위한 수단으로 변환될 수 있다.
예를 들어, 오목 영역 또는 저장 영역은 이하의 3개의 일반적인 단계로 둑길 또는 매립지 또는 인공 섬의 일부로서 구축될 수 있다: 1) 해양 구조가 구축될 영역 내에 공기 관이 배치될 수 있다. 공기 관은, 최종적으로 구축되는 오목 영역 또는 저장 영역의 수직 높이 부근의 수직 높이에 위치되는 단부를 가질 수 있다. 유리한 경우에, 최종적으로 구축되는 오목 영역 또는 저장 영역 내로의 물 유동을 촉진하기 위해서, 물 파이프가, 해양 구조가 구축될 영역 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 물 파이프가 이용되지 않는 경우에, 물 삼출 또는 침투가 유일한 물 유동의 공급원일 수 있다. 2) 본 출원에서 설명된 다공성 재료 채움재, 예를 들어, 암석, 또는 모래, 또는 신더 블록, 또는 다른 채움재, 또는 다른 다공성 채움재, 또는 그 조합이 부가될 수 있다. 상기 채움재는 오목 영역 또는 저장 영역의 내부부를 포함할 수 있다. 상기 채움재는 공기 관을 둘러쌀 수 있다. 상기 채움재가 공기 관을 둘러싸는 것이 바람직할 수 있으나, 실질적으로 또는 완전히 차단하거나 꼬이게 하거나 막히게 하지 않는다. 채움재는, 저장 영역 또는 오목 영역 라이너의 설계 또는 윤곽에 합치되도록 주의 깊게 배치될 수 있다. 3) 라이너가 상기 채움재 및 파이프 위에 배치될 수 있다. 라이너가 채움재의 윤곽에 합치되는 것이 바람직할 수 있고, 라이너가 채움재 또는 저장 영역의 전체 수직 깊이에 대해서 채움재를 둘러싸는 것이 바람직할 수 있다. 라이너는, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다: HDPE 라이너, 또는 LDPE 라이너, 또는 알루미늄 라이너, 또는 강 라이너, 또는 금속 코팅 라이너, 또는 금속 라이너, 또는 시멘트 라이너, 시멘트 층, 또는 점토 라이너, 또는 매립지 라이너, 또는 연못 라이너, 또는 호수 라이너, 저장소 분지 라이너, 또는 나일론 라이너, 또는 토목 합성 라이너, 또는 PVC 라이너, 또는 백, 또는 천, 또는 직물, 또는 메시, 또는 고강도 중합체 라이너, 또는 직조 라이너, 또는 편조 라이너 또는 강도 및 유밀성을 위해서 여러 층의 재료를 포함하는 라이너, 또는 타프.
라이너가 배치된 후에, 해양 구조의 나머지를 포함하는 재료를 부가하여, 예를 들어, 해양 구조를 구축할 수 있다. 유리한 경우에, 버퍼 재료를 라이너의 상단부 또는 하단부에 부가하여, 마모 및 파열 가능성을 최소화하거나 라이너 내의 천공부 형성을 방지할 수 있다. 상기 버퍼 재료는, 비제한적으로, 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다: 모래, 또는 삼베, 또는 삼끈(twine), 또는 직조 나일론, 또는 케블라, 또는 자갈, 또는 점토, 또는 진흙, 또는 발포체, 또는 시멘트, 또는 콘크리트, 또는 메시, 또는 천, 또는 직물, 또는 고무. 유리하게, 물의 표면 아래에, 또는 지하에, 또는 저장 영역 또는 공동 내에 이동 부분이 없는 본 조력 시스템을 구축할 수 있다.
예를 들어, 오목 영역 또는 저장 영역은 인공 어초(artificial reef)의 양태로서 또는 달리 침하할 수 있는 베슬 또는 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 오목 영역 또는 저장 영역은 뒤집힌 베슬 또는 선박 또는 보트 또는 탱크 또는 바지를 이용하여 구축될 수 있다. 유리하게, 비록 원하는 경우에 추가적인 패칭(patching) 또는 재-보강이 이용될 수 있지만, 선박의 선체가 이미 유밀적일 수 있다. 예시적인 구현예가 이하의 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 1) 배관 및/또는 물 파이프를 상기 베슬 내에 배치하는 단계. 공기 배관의 개구부가 (상기 베슬이 저장 영역 또는 오목 영역이 될 때, 상기 저장 영역 또는 오목 영역의 최종적인 상단부 부근에 위치될 수 있는) 베슬의 하단부 부근에 배치되거나 부착될 수 있다. 저장 영역 또는 오목 영역 내외로의 물 유동을 촉진하기 위해서, 물 파이프가 이용될 수 있다. 2) 다공성 채움재를 상기 베슬의 적어도 일부 내로 배치하는 단계. 상기 다공성 채움재를 이용하여, 베슬 개방 공간이 공기에 의해서 점유될 때, 베슬이 부유하는 것을 방지할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 베슬은, 베슬에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있는 앵커 및 라인을 이용하는 것에 의해서, 부유되지 않을 수 있다. 필요한 경우, 베슬 내의 잔류 공기 공간의 일부를 물로 채워서, 가라 앉는 것을 용이하게 할 수 있다. 3) 상기 베슬을 뒤집고 상기 베슬을 수역의 하단부에서 또는 그 부근에 배치하는 단계. 채움재의 상당한 제어되지 않은 유출을 방지하기 위해서, 채움재가 적어도 부분적으로 베슬 내에 수용되는 것이 바람직할 수 있다. 채움재는, 상기 베슬 내의 적어도 부분적으로 덮인 격실로 인해서, 수용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 채움재는 천 또는 메시 또는 삼끈 또는 네트를 이용하여 수용될 수 있다. 예를 들어, 채움재의 제어되지 않은 유출을 최소화하기 위해서, 베슬이 상기 수역의 하단부에 근접할 때 이러한 단계를 실시하는 것이 유리할 수 있다. 공기 파이프는, 표면 부근에, 표면에, 또는 표면 위에 위치된 공기 펌프 또는 공압 발전기에 연결될 수 있다. 물 파이프가 주위 수역에 개방될 수 있다. 유리하게, 저장 영역 또는 오목 영역이 수역의 하단부 부근에 위치되는 경우에, 이는 에너지 생성 단계 전체를 통해서 수역의 만충 수압 헤드 부근에서 또는 그에 근접하여 발생될 수 있으나, 이는 수역의 깊이에 대한 상기 오목 영역의 수직 높이 및 낮은 조수와 높은 조수 사이의 수위 차이에 따라 달라질 수 있다.
일부 실시예는, 조수에 기인할 수 있는 수위의 변화로 인한, 수역 내의 저장 영역 내의 수압 압력의 차이로부터 전기를 생성할 수 있다. 실시예는 수역의 표면 아래의 저장 영역을 포함할 수 있다. 비교적 낮은 수위 또는 조수 중에, 공기는, 예를 들어, 하나 이상의 관을 이용하여, 저장 영역 내로 펌핑될 수 있고, 그에 따라 상기 저장 영역 내의 물을 변위시킬 수 있다. 비교적 높은 수위 또는 조수 중에, 물은 공기를 상기 저장 영역으로부터 변위시킬 수 있고, 상기 공기는, 예를 들어 하나 이상의 관을 통해서, 공압 발전기 내로 전달될 수 있고, 그에 따라 유용한 일 또는 전기를 생성할 수 있다. 높은 수위 또는 조수에서, 저장 영역 내의 수압 압력은, 낮은 수위 또는 조수 중의 저장 영역 내의 수압 압력보다 상당히 더 클 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 순 에너지 또는 전기는, 예를 들어, 높은 조수 또는 수위에서 발전기 내로 변위되는 공기로부터 생산되는 에너지 또는 전기가, 낮은 수위 또는 조수 중에 공기를 상기 저장 영역 내로 펌핑하는데 필요한 에너지 또는 전기보다 상당히 많은 양이기 때문에, 생성될 수 있다. 생성된 순 에너지 또는 전기는, 낮은 수위 또는 조수 중에 소비되는 에너지와 비교하여 높은 수위 또는 조수 중에 생성되는 에너지 사이의 차이를 포함할 수 있다.
실시예는 조수 사이클 중 하나 이상 동안 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 ~1일의 기간 내의 4번의 조수 사이클(예를 들어: 2번의 높은 조수, 2번의 낮은 조수) 중에 전기를 생성할 수 있고 - 그 예는, 높은 또는 낮은 또는 그 둘 모두의 조수에서 해양 수위의 범위 내의 깊이를 갖는 지하 공동을 이용하는 실시예일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 ~1일의 기간 내의 2번의 조수 사이클(예를 들어: 2번의 높은 조수) 중에 전기를 생성할 수 있고 - 그 예는, 영역 내의 얕은 조수 깊이의 동일한 물 깊이 아래의 또는 부근의 또는 그 주변의 수중 저장 영역을 이용하는 실시예일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 이용 가능 용량보다 적은 사이클 동안 전기를 생성할 수 있고 - 그 예는, 높은 또는 낮은 또는 그 둘 모두의 조수에서 해양 수위의 범위 내의 깊이를 갖는 지하 공동을 이용하는 실시예일 수 있고, 여기에서 프로세스는 높은 조수 중에만 전기를 생산한다. 하루 중에 4번의 조수 이동 전부 중에 전기를 생산할 것을 필요로 할 수 있는, 일부 공동이 부분적인 진공에 구조적으로 적합하지 않을 수 있을 때, 높은 조수 중에만 전기를 생성하는 실시예가 유리할 수 있다.
프로세스는, 유리한 경우에, 수력 발전기 또는 하이드로 발전기를 이용할 수 있다. 비용을 최소화하고 수명을 최대화하기 위해서, 공기 변위에 의해서 동력을 공급 받는 공압 발전기를 이용하는 것이 유리할 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
공동, 저장 영역, 또는 오목 영역이 유사할 수 있거나 동의어일 수 있다.
일부 실시예는 수중에 저밀도 유체를 저장하는 데 적용 가능한 탱크와 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 강성 또는 가요성 구조에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 고체 매체를 포함하는 탱크 또는 저장 영역에 관한 것일 수 있으며, 저밀도 유체는 상기 다공성 매체의 공극에 저장될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 고체 매체를 포함하는 탱크 또는 저장 영역에 관한 것일 수 있으며, 저밀도 유체는 저밀도 유체를 상기 다공성 매체로 펌핑하거나 또는 그렇지 않으면 상기 다공성 매체에 저장된 고밀도 유체를 변위시킴으로써 상기 다공성 매체에 저장된다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 상기 다공성 매체의 밀도 또는 중량은 상기 저장 저장용기의 부력을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 고체 다공성 매체의 존재는 예를 들어 저장용기 내부의 압력이 상기 저장용기 외부의, 그에 인접한, 그 주위의 또는 그와 동일한 고도의 압력보다 더 낮은 경우 상기 저장용기의 실질적인 압궤를 방지한다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 고체 다공성 매체의 존재는, 예를 들어 유체가 저장 저장용기에 추가되거나 저장 저장용기로 펌핑되는 것보다 더 큰 부피 유량으로 저장 저장용기로부터 유체가 펌핑되거나 저장 저장용기로부터 제거되는 경우 상기 저장용기의 실질적 압궤를 방지한다. 예를 들어, 일부 실시예는 다공성 매체를 포함하는 저장 저장용기를 이용할 수 있으며, 고체 다공성 매체의 존재는 예를 들어 다른 유체를 상기 저장용기에 동시에 추가하지 않고 저장 저장용기로부터 유체가 펌핑되거나 저장 저장용기로부터 제거되는 경우 상기 저장용기의 실질적인 압궤를 방지한다. 실질적 압궤는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합 이상만큼 총 부피가 감소하는 저장 저장용기를 포함할 수 있다: 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 또는 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%
예시적인 장점:
Figure pct00476
비용:
ㅇ 재료비가 저렴하다. 재료비는 단순히 라이너, 파이프, (주변 환경에서 이미 이용가능하지 않은 경우) 채움재, 및 공압 발전기 또는 펌프를 포함할 수 있다.
ㅇ 노동비는, 설치가 해양 구조의 구축과 같은 다른 프로젝트의 일부인지의 여부 그리고 설치가 지면의 표면 아래로 파고 들어가는 것 또는 준설을 필요로 하는지의 여부에 따라 달라질 수 있다.
Figure pct00477
신뢰성 및 내구성:
ㅇ 일부 실시예는 지하에 또는 수역의 표면 아래에 위치될 수 있고, 그에 따라 파도 및 파편으로부터의 잠재적인 위험을 줄일 수 있고
ㅇ 일부 실시예는 수역의 표면 아래에서 이동 부분을 가지지 않을 수 있고, 그에 따라 부식, 오염물 부착, 또는 파편으로부터의 잠재적인 복합적 문제를 감소 또는 제거할 수 있다.
ㅇ 이동 부분은, 원하는 경우에, 물 또는 수역과 접촉되지 않거나 직접 접촉되지 않을 수 있고, 그에 따라 그 비용을 줄일 수 있고 그 예상 수명을 연장시킬 수 있다.
Figure pct00478
효율
ㅇ 비교적 낮은 압력의 가압 공기를 이용하여 동력 공급되는 공압 발전기는 50% 초과, 또는, 60% 초과, 또는 70% 초과, 또는 80% 초과, 또는 90% 초과의 효율로 전기를 생산할 수 있다.
예시적인 단계별 설명
지하 공기 및 물 공동:
개요: 도 14 내지 도 19는 조수로부터 에너지를 생성하고 및/또는 고밀도 유체를 저밀도 유체로 변위시키는 중력 위치 에너지에 에너지를 저장하기 위해 사용될 수 있는 지하 저장 영역 또는 공동을 사용하는 실시예를 보여줄 수 있다. 일부 도면은, 예를 들어, 비제한적으로 조수를 포함하는 것으로 인해서 수위의 변화로부터 전기를 생성하는 프로세스 내의 예시적인 단계를 나타낼 수 있다. 도 14 내지 도 19에서, 저장 영역 또는 공동은 점유를 위해 공기, 저밀도 액체, 물, 고밀도 액체 또는 이의 임의의 조합과 같은 유체를 위한 대부분 개방된 공간을 포함할 수 있다.
도 14: 단계 1 (높은 조수, 채움, 및 발전): 도 14는 전기가 생성되는 실시예를 나타낼 수 있다. 공기는 공기 관 또는 공압 펌프 내의 밸브의 개구부를 통해서 방출될 수 있고, 이는 공기가 파이프를 통해 저장 영역으로부터 유출되어 전기를 생성할 수 있는 공압 발전기로 들어가도록 한다. 저장 영역 내의 수위에 대비되는, 수역 주위의 또는 부근의 비교적 높은 수위로 인해서, 저장 영역 내의 공기 압력은 대기압보다 높을 수 있다. 수역 주위 또는 부근으로부터의 물은 저장 영역 내로 펌프를 통해서 전달되거나 삼출을 통해서 이동될 수 있고, 그에 따라 상기 저장 영역 내의 공기를 변위시킨다. 저장 영역으로부터 유출되는 공기의 유량 및 저장 영역에 진입하는 물의 비율은, 공압 발전기에 진입하는 공기의 유량을 제어하는 것에 의해서 제어될 수 있다.
도 15: 단계 2 (높은 조수, 공동 만충(Cavity Full)): 도 15는 저장 영역이 물로 거의 만충된 실시예를 나타낼 수 있다. 저장 영역은, 이하 모두를 달성할 때, 거의 만충인 것으로 간주될 수 있다: 1) 저장 영역 내의 수위가 부근의 수역의 최근의 조수 범위 내의 최대 수위 이거나 그 부근인 것; 또는 2) 물 부피가 저장 영역의 최대 실질 부피 용량에 도달하는 것.
도 16: 단계 3 (낮은 조수, 비워짐(Emptying), 발전): 도 16은, 주위 수역 수위가 저장 영역 내의 수위에 비해서 상대적으로 낮을 때 전기를 생성하는 실시예를 나타낼 수 있다. 에너지는, 물이 상기 저장 영역으로부터 유출될 때의 저장 영역 내로의 공기 유동으로 인해서 생성될 수 있고, 상기 공기의 유동은, 예를 들어, 공압 발전기에 동력을 공급한다. 상기 저장 영역의 외부로의 물의 유동은 물 파이프 또는 물 삼출을 통해서 이루어질 수 있다. 저장 영역에서의 제어되지 않은 물의 유출 또는 공기 진입을 방지하기 위해서, 저장 영역의 깊이 또는, 물 파이프가 저장 영역에 연결된 경우에, 물 파이프의 깊이가 바람직하게, 수역 내의 물의 깊이보다 낮을 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 공기 유동 및 물 유출은, 공기 관 또는 공압 발전기에 연결된 밸브의 개구부를 통해서 제어될 수 있다.
도 17: 단계 4 (낮은 조수, 비어 있음): 도 17은 저장 영역의 물이 거의 비워진 실시예를 나타낼 수 있다. 저장 영역은, 다음 중 하나를 달성할 때, 거의 비어 있는 것으로 간주될 수 있다: 1) 저장 영역 내의 수위가 부근의 수역의 최근의 조수 범위 내의 최소 수위 이거나 그 부근인 것; 또는 2) 저장 영역 내에 물이 없는 것.
도 18: 단계 4 대안 (낮은 조수, 비어 있음, 1년 중의 시간(time of year) 및 위치에 따름): 도 18은, 저장 영역의 물이 완전히 비워진 실시예를 나타낼 수 있다. 의도하지 않은 공기 또는 물 유동을 방지하기 위해서, 저장 영역으로부터 유출되는 물로부터의 에너지 생성이, 물 파이프 또는 저장 영역이 적어도 부분적으로 물의 표면 아래에 있을 것을 요구할 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 공기에 의해서 거의 전체가 점유된 저장 영역이 잠재적인 에너지 생산 용량을 최대화할 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
도 19: 단계 5 (낮은 조수, 물을 외부에서 유지하는 펌프): 도 19는 물을 변위시키기 위해 공기 또는 다른 저밀도 유체가 저장 영역으로 펌핑되는 실시예를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 주위 수역의 수위 또는 조수가 비교적 낮은 동안 또는 전기 또는 동력이 잉여 상태이거나 비교적 저렴한 동안 또는 이의 임의의 조합으로 공기 또는 다른 저밀도 유체를 저장 영역으로 펌핑하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 낮은 조수에서 저장 영역 내로 공기를 펌핑하는데 (그리고 잔류 물을 변위시키는데) 필요한 에너지는, 저장 영역 내에서 공기에 의해서 점유된 변위 가능 부피의 증가로부터 생성되는 에너지보다 상당히 적을 수 있다. 일부 실시예에서, 물을 변위시키기 위해 공기 또는 다른 저밀도 유체를 펌핑하는 데 필요한 에너지는 공기 또는 다른 저밀도 유체를 변위시키는 물에 의해 생성된 에너지의 양과 이상일 수 있다. 본 실시예는 에너지 저장 프로세스를 포함할 수 있다. 본 실시예는 에너지 저장 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서, 조수 또는 조력의 존재는 왕복 에너지 효율을 개선하고 및/또는 충전 또는 저장 중에 필요한 전기보다 더 많은 전기의 생성을 가능하게 할 수 있다. 추가적으로, 공기 또는 다른 저밀도 유체가 공기 파이프에 포획될 수 있는 물을 제거하기 위해 저장 영역으로 펌핑될 수 있다.
물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예:
개요: 도 20 내지 도 23은 지하 저장 영역 또는 공동을 이용하는 실시예를 나타낼 수 있다. 각각의 도면은, 예를 들어, 비제한적으로 조수를 포함하는 것으로 인해서 수위의 변화로부터 전기를 생성하는 프로세스 내의 예시적인 단계를 나타낼 수 있다. 도 14 내지 도 19에서, 저장 영역 또는 공동은, 공기 또는 물과 같은 유체가 점유하기 위한 공간을 포함할 수 있는, 대부분 다공성인 채움재를 포함할 수 있다. 전기를 생성하기 위한 단계는 도 14 내지 도 19에 도시된 단계와 유사할 수 있다.
도 20: 단계 1 (높은 조수, 채움, 및 발전): 도 20은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 21: 단계 2 (높은 조수, 공동 만충(Cavity Full)): 도 21은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 22: 단계 3 (낮은 조수, 비워짐(Emptying), 발전): 도 22는, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 23: 단계 4 (낮은 조수, 비어 있음): 도 23은, 물 공기 공동 또는 저장 영역이 다공성 재료를 포함하는 예시적인 실시예를 도시한다.
수중 베슬(동력 생성 전체를 통해서 만충 헤드 높이 부근일 수 있고, 동시 에너지 저장 시스템 및 조력 시스템을 포함할 수 있음):
도 24: 단계 1 (높은 조수, 채움, 발전): 도 24는, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 25: 단계 2 (높은 조수, 만충): 도 25는, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 26: 단계 3 (낮은 조수, 비워짐): 도 26은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 27: 대안적인 단계 3 (낮은 조수, 비워짐, 조수 및 위치에 따름): 도 27은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 28: 단계 4 (낮은 조수, 비어 있음): 도 28은, 물/공기 공동 또는 저장 영역이 수역 상에 또는 내에 위치되는 예시적인 실시예를 도시한다.
도 29: 도 29는 부유 펌프 또는 발전기 스테이션을 갖는 예시적인 실시예를 도시한다.
상기 도면 중 많은 도면이 수역의 하단부에서의 또는 그 부근의 베슬 또는 다른 저장 구조를 도시하지만, 그러한 것이 표면 아래의 임의의 편리한 위치에 위치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 이는 수역의 하단부 및/또는 상단부에 정박될 수 있다.
공기는 본 출원에서 설명된 다른 유체로 대체될 수 있다. 유체가 액체를 포함하는 경우에, 수압 또는 수력 발전기가 공압 발전기 대신 이용될 수 있다.
비교적 높은 조수는, 수역 내의 수위가 비교적 낮은 조수 중의 수위보다 높은 때이다. 수위 변화는, 주로 중력 조수로 인한 수위의 변화 때문일 수 있다.
예시적인 실시예의 예:
Figure pct00479
조력 시스템에 있어서:
ㅇ 적어도 부분적으로 물 불투과성 재료로 둘러싸인 공동, 또는 오목 영역, 또는 저장 영역을 포함하는 영역을 포함하고
ㅇ 비교적 높은 조수에서, 물이 상기 영역으로부터 공기를 변위시키고,
ㅇ 비교적 낮은 조수에서, 공기가 물을 변위시키며
ㅇ 공기가 상기 영역으로 또는 그로부터 이동하는 것에 의해서 전기가 생성된다.
예시적인 하위-실시예:
Figure pct00480
공압 터빈 또는 발전기를 이용하여, 에너지 또는 전기가 생성된다.
Figure pct00481
상기 영역은 지면의 표면 아래에, 또는 둑길, 또는 매립지, 또는 인공 섬, 또는 방파제, 또는 건물 기초부, 또는 구조 기초부 내에, 또는 그 조합에 위치된다.
Figure pct00482
상기 저장 영역은 다공성 채움재를 포함한다.
Figure pct00483
상기 다공성 채움재는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함한다: 모래, 자갈, 암석, 팩킹 재료 또는 콘크리트 블록 또는 플라스틱 병 또는 플라스틱 용기 또는 플라스틱 양동이 또는 상호 연결된 콘크리트 블록 또는 상호 연결된 플라스틱 용기 또는 상호 연결된 팩킹 재료.
Figure pct00484
상기 물 불투과성 재료가 라이너를 포함할 수 있다.
Figure pct00485
공기가 파이프를 이용하여 상기 영역에서 유출 및 진입한다.
Figure pct00486
상기 파이프는 상기 저장 영역 내부의 개구부 또는 물의 표면 위의 개구부 또는 그 둘 모두를 갖는다.
Figure pct00487
물이 물 삼출을 통해서 상기 영역에 진입 또는 유출된다.
Figure pct00488
물이 파이프를 통해서 상기 영역에 진입하거나 유출된다.
Figure pct00489
물은, 상기 영역 또는 물 불투과성 재료 내의 개구부를 통해서 상기 영역에 진입하거나 그로부터 유출된다.
Figure pct00490
상기한 바는 구조적으로 강성이다.
Figure pct00491
상기 영역은 구조적으로 가요성을 가지거나 팽창 가능하거나 압궤 가능하고, 블래더, 백, 또는 유사 장치를 포함할 수 있다.
Figure pct00492
상기 공기는 상기 구조적으로 가요성인 영역 내부에 위치되고, 상기 구조적으로 가요성인 영역은 낮은 조수 중에 팽창되고 높은 조수 중에 압궤된다.
Figure pct00493
상기 압궤는, 상기 구조적으로 가요적인 영역으로부터 공압 발전기로의 공기의 변위를 통해서 전기를 생성한다.
Figure pct00494
상기 영역은 다음 중 하나 이상 또는 그 조합과 같은, 다른 목적을 위해서 이용되는 기반시설을 포함한다: 하수관 시스템, 배수 시스템, 강수 시스템, 폐수 시스템, 배수 파이프, 흡입 파이프, 흡입 시스템, 유출 파이프, 유출 시스템, 또는 저장 영역.
Figure pct00495
라이너는 다음 중 하나 이상 또는 그 조합을 포함한다: HDPE 라이너, 또는 LDPE 라이너, 또는 알루미늄 라이너, 또는 강 라이너, 또는 금속 코팅 라이너, 또는 금속 라이너, 또는 시멘트 라이너, 시멘트 층, 또는 점토 라이너, 또는 매립지 라이너, 또는 연못 라이너, 또는 호수 라이너, 저장소 분지 라이너, 또는 나일론 라이너, 또는 토목 합성 라이너, 또는 PVC 라이너, 또는 백, 또는 천, 또는 직물, 또는 메시, 또는 고강도 중합체 라이너, 또는 직조 라이너, 또는 편조 라이너 또는 강도 및 유밀성을 위해서 여러 층의 재료를 포함하는 라이너, 또는 타프.
Figure pct00496
상기 영역은, 인공 지붕의 양태로서, 또는 달리 가라앉을 수 있는 베슬 또는 구조로부터 또는 그 조합으로 구축된다.
Figure pct00497
공기는 낮은 조수 중에 상기 영역 내로 펌핑되고, 공기는 높은 조수 중에 상기 영역으로부터 발전기 내로 방출된다.
Figure pct00498
높은 조수 중에 생성되는 에너지가 낮은 조수 중에 소비되는 에너지보다 크다.
Figure pct00499
전기 저장을 위해서 공기가 상기 영역 내로 펌핑된다.
Figure pct00500
전기 생성을 위해서 공기가 상기 영역으로부터 방출된다.
Figure pct00501
본 발명은 조력 에너지 생성 장치, 에너지 저장 장치, 또는 그 둘 모두로서 기능할 수 있다.
저온수 발전
저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 주변 공기 온도, 또는 수면에서의 공기 온도, 또는 하나 이상의 깊이에서 물의 온도 또는 이의 임의의 조합보다 더 낮은 온도, 또는 더 높은 온도, 또는 상이한 온도에 있을 수 있다. 예를 들어, 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달될 때 예를 들어 수온약층이 있는 수역에서 표층수 온도, 표면 공기 온도, 또는 둘 모두보다 더 낮은 온도에 있을 수 있다. 예를 들어, 시스템이 수온약층 수역에 위치하는 일부 실시예에서, 에너지 저장 시스템은 저고도 저장용기로 전달되거나 저장되거나 전달되거나 이의 임의의 조합일 때 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체로부터 열의 적어도 일부가 제거되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 시스템이 수온약층 수역에 위치하는 일부 실시예에서, 에너지 저장 시스템은 저고도 저장용기로 전달되거나 저장되거나 전달되거나 이의 임의의 조합일 때 해수 또는 수역과의 열 교환에 의해 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체로부터 열의 적어도 일부가 제거되도록 설계될 수 있다.
시스템이 수온약층 수역에 위치하는 일부 실시예에서, 표층수 온도 또는 표면 공기 온도와 상이한 온도에 있을 수 있는 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체가 동력을 생성하기 위해 열 엔진에서 사용될 수 있다.
예를 들어, 시스템이 수온약층 수역에 위치하는 일부 실시예에서, 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 상기 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체가 저고도 저장용기에서 고고도 저장용기로 전달될 때 표면 공기 온도 또는 표층수 온도보다 더 낮은 온도에 있을 수 있다. 상기 저온 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 열 엔진의 저온측 또는 히트 싱크에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 저온 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 열 엔진 내의 작동 유체로부터 저온 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체로 열이 전달되도록 열 엔진 내의 작동 유체와 열 교환될 수 있다. 상기 열 엔진의 고온측은 열원을 포함할 수 있으며, 가열원은 공기 또는 표면의 공기, 물 또는 표층수, 또는 냉각을 필요로 하는 응용, 폐열 또는 응축기 물, 또는 이의 임의의 조합를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
열 엔진은 랭킨 사이클, 또는 유기 랭킨 사이클, 또는 칼리나 사이클, 또는 개방 사이클, 또는 폐쇄 사이클, 또는 공기 터빈 또는 교반 모터, 또는 작은 온도 차이로부터 동력을 생성하기 위한 열 엔진, 삼투 열 엔진, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 열 엔진의 하나 이상 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
수온약층 수역은 깊이에 따라 물의 온도가 변하는 수역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수온약층 수역은 해양에 연결된 수역, 해양, 호수, 또는 수역 표면 근방의 물의 온도가 수역의 하단부 근방의 물의 온도보다 더 높은 다른 수역을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 개선된 비열용량을 갖는 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 물보다 비열용량이 더 큰 유체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 글리콜 부동액보다 더 큰 비열용량을 가진 유체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 원하는 온도 범위의 상기 유체-유체 상전이 유체를 포함하는 개별 화학물질의 비열용량보다 더 큰 유효 비열용량을 초래할 수 있는 유체-유체 상전이 엔탈피를 갖는 유체-유체 상전이 유체를 사용할 수 있다. 개선된 비열용량은 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체의 입방미터당 더 큰 동력 생성 및/또는 총 열 전달 및/또는 열 저장을 가능하게 할 수 있다. 개선된 비열용량은 예를 들어 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체를 가열원, 또는 히트 싱크 또는 엔탈피 소스로 사용하는 실시예에서 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체의 입방미터당 더 큰 동력 생성 및/또는 총 열 전달 및/또는 열 저장을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 폐쇄형 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 시스템의 정상 동작시 외부 환경에서 공기 또는 물과 직접 접촉하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 폐쇄형 시스템에 있는 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 잠재적인 생물 오염, 스케일링, 부식 또는 이의 임의의 조합을 방지하거나 최소화할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 일부 실시예에서, 폐쇄형 시스템에 있는 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체는 잠재적인 생물 오염, 또는 스케일링, 또는 부식, 또는 이의 임의의 조합을 방지하거나 최소화할 수 있고, 이는 지속성 및/또는 장기 효율을 증가시킬 수 있고 및/또는 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체를 사용하는 해양 열 에너지 전환 시스템, 또는 온도 차이로부터 에너지를 생성하기 위한 시스템 또는 이의 임의의 조합의 자본 비용을 감소시킬 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
일부 실시예에서, 심층수와의 열 교환 또는 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체로부터의 열 제거를 용이하게 하기 위한 해저 열 교환기, 또는 열 교환 프로세스, 또는 이의 임의의 조합. 일부 실시예에서, 상기 열 교환은 파이프, 라이저, 저장 베슬, 또는 시스템 또는 저고도 저장용기에서 사용되는 이의 임의의 조합을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 열 교환은 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체와 심층수 사이의 열 전달을 용이하게 하거나 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체로부터의 열 제거를 용이하게 하거나 또는 이의 임의의 조합을 위해 해저 열 교환기, 또는 열 교환 코일, 또는 이의 임의의 조합을 수반하거나 더 수반할 수 있다.
일부 실시예에서, 예를 들어 동력이 필요할 때 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체와 다른 매체 사이의 온도 차이로부터 동력을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 저밀도 유체를 고밀도 유체로 변위시켜 동력을 생성하는 대신에 또는 그에 더하여 열 엔진으로부터 동력이 생성될 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 시스템의 방출로부터 동력을 생성하는 대신 또는 그에 더하여 열 엔진으로부터 동력이 생성될 수 있다.
예를 들어, 아래 표는 45F 저온측 및 85F 고온측에서 50%의 카르노 효율에서 다음과 같은 비열용량 및 밀도를 갖는 1 입방미터의 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체에서 생성된 예상 동력 kWh를 도시한다. 아래에 나타낸 바와 같이 밀도 및 비열용량에 따라 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체의 m3당 생성되는 전력의 양은 저밀도 유체로 물을 변위시켜 저장되거나 생성되는 에너지에 비하여 상당할 수 있다. 일부 경우에, 저밀도 유체 및/또는 고밀도 유체와 가열원 사이의 온도 차이로부터 생성된 전력의 양은 유체 변위 에너지 저장으로부터 저장된 에너지의 양보다 더 클 수 있다. 일부 실시예에서, 에너지 저장 시스템은 동시 열 엔진을 포함할 수 있고, 고유하게 저장된 것보다 더 많은 동력을 생성할 수 있다.
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구체적인 실시예
"해양 구조의 오염물 부착을 방지하기 위한 시스템 및 방법"에 대한 실시예
1. 수중 구조의 오염을 감소시키는 시스템에 있어서,
물에 노출되는 적어도 하나의 표면을 포함하는 수중 구조;
물에 노출된 표면의 적어도 하나의 부분에 있는 오목 영역- 상기 오목 영역은 물과 상기 영역 사이에 실질적으로 비-인접적인 물리적 분리를 유지하도록 구성되고, 상기 오목 영역의 적어도 일부는 기체로 점유되어 있음- 을 포함한다.
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 실질적으로 비-인접적인 물리적 분리가 상기 오목 영역에서 기체의 양을 제어함으로써 유지된다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제어기 및 상기 오목 영역에 동작 가능하게 연결된 기체 공급원을 더 포함하고, 제어기 및 기체 공급원이 기체의 양을 제어한다.
4. 실시예 3의 시스템에 있어서, 상기 제어기 및 기체 공급원은 상기 오목 영역의 적어도 일부 내에서 기체로 물을 변위시키기 위해서 이용된다.
5. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 기체 포켓은 제어된 기간 동안 제어 가능하게 부동화된다.
6. 실시예 5의 시스템에 있어서, 상기 시간은 적어도 약 5초이다.
7. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 실질적으로 비-인접적인 물리적 분리는 상기 구조가 사용되는 시간의 30% 초과 동안 존재한다.
8. 수중 구조의 오염을 감소시키는 시스템에 있어서,
구조가 사용될 때 물에 노출되는 적어도 하나의 표면을 포함하는 수중 구조;
물에 노출되는 표면의 적어도 하나의 부분 상의 오목 영역으로서, 상기 오목 영역은 물과 상기 영역 사이에서 실질적으로 비-인접적인 물리적 분리를 유지하도록 구성되는, 오목 영역을 포함한다.
9. 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 오목 영역 아래의 부피가 조정될 수 있다.
10. 실시예 8의 시스템에 있어서, 오목 영역의 표면적을 조정할 수 있다.
11. 실시예 8의 시스템에 있어서, 물에 대한 오목 영역의 높이를 조정할 수 있다.
12. 실시예 8의 시스템에 있어서, 상기 오목 영역 아래의 부피, 오목 영역의 표면적, 또는 물 위의 오목 영역의 높이 중 적어도 하나가, 오목 영역의 또는 오목 영역 상의 표면 형태를 변경하는 것에 의해서 조정된다.
13. 실시예 8의 시스템에 있어서, 물에 노출된 표면의 적어도 일부가 실질적으로 소수적이다.
14. 개선된 수중 구조에 있어서,
구조가 사용될 때 물에 노출되는 적어도 하나의 표면을 포함하는 수중 구조를 포함하고, 개선은;
구조가 사용될 때 물에 노출된 상기 표면의 적어도 부분이 물과의 비-인접적인 분리를 가지도록, 물에 노출된 상기 표면의 적어도 부분을 구성하는 것을 포함하고, 물과의 비-인접적인 분리를 가지는 부분은, 구조가 사용될 때, 상기 부분과 물 사이에서 기체 포켓을 제공한다.
15. 실시예 14의 개선된 수중 구조에 있어서, 물에 노출된 표면의 물과의 실질적으로 비-인접적인 물리적 분리의 양은 포켓 내의 기체의 양을 조정하는 것에 의해서 제어된다.
16. 실시예 14의 개선된 수중 구조에 있어서, 상기 비-인접적인 분리는 상기 구조가 사용되는 시간의 30% 초과 동안 존재한다.
17. 실시예 14의 개선된 수중 구조에 있어서, 비-인접적이 되도록 구성된 상기 부분은, 상기 비-인접적인 부분을 가지지 않는 유사한 구조에 비해서, 적어도 50%만큼 가시적인 오염물 부착을 감소시킨다.
18. 실시예 14의 개선된 수중 구조에 있어서, 포켓 내의 기체의 양을 조정할 수 있다.
19. 실시예 14의 개선된 수중 구조에 있어서, 기체 포켓의 부피를 조정할 수 있다.
20. 실시예 14의 개선된 수중 구조에 있어서, 비-인접적인 분리된 부분의 표면적 또는 부피를 조정할 수 있다.
21. 실시예 14의 시스템에 있어서, 물에 대한 비-인접적인 분리된 부분의 높이를 조정할 수 있다.
"동력 생산을 위한 저밀도 유체 변위"에 대한 실시예
1. 전기 생성을 위한 시스템에 있어서,
물의 본체의 표면 부근에 위치되고 물과 실질적으로 비혼화성인 저밀도 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
물의 본체의 표면 아래에 위치되고 물을 저장하도록 구성된 제2 저장 저장용기; 펌프; 및
발전기를 포함하고;
펌프, 발전기, 그리고 제1 및 제2 저장용기가 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기 내의 저밀도 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내의 물을 변위시킴으로써 전기가 저장되고, 전기는, 제2 저장 저장용기 내의 저밀도 유체가 제1 저장용기로 복귀되게 하는 것에 의해서 생성된다(또는 방출한다).
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 펌프 및 발전기가 동일 유닛일 수 있다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 팽창 가능한 또는 수축 가능한 구조를 포함한다.
4. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 블래더, 백, 또는 풍선을 포함한다.
5. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는, 물의 본체에 개방되는 상기 오목 영역의 하단부 부근의 개구부를 갖춘 오목 영역을 포함한다.
6. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 저장 저장용기는 상기 수역의 하단부에 테더링된다.
7. 실시예 1의 시스템에 있어서, 저밀도 유체는 탄화수소 액체 또는 천연 가스를 포함한다.
8. 실시예 1의 시스템에 있어서, 저밀도 유체는 압축된 천연 가스 또는 액체 천연 가스를 포함한다.
9. 실시예 1의 시스템에 있어서, 전기를 필요로 하는 유닛에 동작 가능하게 연결된다.
10. 에너지를 생성하기 위한 프로세스에 있어서,
제1 밀도를 갖는 제1 유체의 적어도 일부를 상기 제1 유체보다 낮은 제2 밀도를 갖는 제2 유체로 변위시키는 것에 의해서 에너지를 저장하는 단계로서, 상기 제1 및 제2 유체는 서로 실질적으로 비혼화적인, 단계;
제1의 고밀도 유체로 저밀도의 제2 유체의 적어도 일부를 변위시키는 것에 의해서 동력이 방출될 수 있게 하는 단계를 포함하고;
생성 단계, 방출될 수 있게 하는 단계, 또는 둘 모두가 압력 및 중력에 의해서 촉진된다.
11. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 생성 단계, 방출될 수 있게 하는 단계, 또는 둘 모두가 물의 표면 아래에서 발생되고, 상기 물은 압력을 촉진하기 위해서 이용된다.
12. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 상기 제1 유체가 물이다.
13. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 상기 제2 유체는 압축된 천연 가스, 액체 천연 가스, 액체 탄화수소, 석유 에테르, 또는 원유를 포함한다.
14. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 제2 밀도를 갖는 제2 유체가 물의 본체의 표면 부근에 저장된다.
15. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 동력 방출을 전기로 변환하는 단계를 더 포함한다.
16. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 상기 동력 방출을 저장하는 단계를 더 포함한다.
17. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 동력 방출을 전기로 변환하는 단계를 더 포함한다.
18. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 제1 또는 제2 유체가 폐 유체를 포함한다.
19. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 제1 또는 제2 유체는 고체 폐기물로부터 생성된 유체를 포함한다.
20. 실시예 10의 프로세스에 있어서, 제1 또는 제2 유체가 식용유를 포함한다.
"수중 에너지 저장 및 전기"에 대한 실시예
1. 조수로부터 전기를 생성하기 위한 프로세스에 있어서,
조수 물에 동작 가능하게 연계되고, 높은 조수에서 공기가 물로 변위되도록 그리고 낮은 조수에서 물이 공기로 변위되도록 구성된, 공동을 제공하는 단계;
높은 조수에서 공동 내의 공기의 적어도 일부를 물로 변위시키는 단계;
낮은 조수에서 공동 내의 물의 적어도 일부를 공기로 변위시키는 단계를 포함하고;
물, 공기 또는 그 둘 모두를 변위시키는 단계가 동력을 생성한다.
2. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동이 하단부에서 개방된다.
3. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 변위된 공기의 적어도 일부를 공압 발전기에 전달하는 단계를 더 포함한다.
4. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공기의 변위 중에 공기의 유량을 제어하는 단계를 더 포함한다.
5. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공기의 변위 중에 물의 유량을 제어하는 단계를 더 포함한다.
6. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동이 지면 위에 위치된다.
7. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동이 지면 아래에 위치된다.
8. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동은 적어도 부분적으로 조수 수역 내에 침잠된다.
9. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 변위된 공기의 적어도 일부를 하나 이상의 파이프를 통해서 공압 발전기에 전달하는 단계를 더 포함한다.
10. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동은 가요성 라이너를 포함한다.
11. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동은 강성이다.
12. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 공동은 팽창 가능하거나 압궤 가능하다.
13. 실시예 1의 프로세스에 있어서, 높은 조수에서 생성된 동력이 낮은 조수에서 소비되는 임의의 동력을 초과하도록 구성된다.
14. 조수로부터 전기를 생성하기 위한 프로세스에 있어서,
다공성 재료 및 공기로 적어도 부분적으로 채워지는 공동을 제공하는 단계로서, 공동은 조수 물에 동작 가능하게 연계되고, 높은 조수에서 공기가 물로 변위되도록 그리고 낮은 조수에서 물이 공기로 변위되도록 구성되는 단계;
높은 조수에서 공동 내의 공기의 적어도 일부를 물로 변위시키는 단계;
낮은 조수에서 공동 내의 물의 적어도 일부를 공기로 변위시키는 단계를 포함하고;
물, 공기 또는 그 둘 모두를 변위시키는 단계가 동력을 생성한다.
15. 실시예 14의 프로세스에 있어서, 다공성 재료는 모래, 자갈, 암석, 팩킹 재료, 또는 신더블록, 또는 플라스틱 병, 플라스틱 용기, 또는 플라스틱 양동이, 또는 상호 연결된 신더 블록, 또는 상호 연결된 플라스틱 용기, 상호 연결된 팩킹 재료, 또는 그 혼합물을 포함한다.
16. 실시예 14의 프로세스에 있어서, 공동은 가요성 라이너를 포함한다.
17. 실시예 14의 프로세스에 있어서, 공동은 강성이다.
18. 실시예 14의 프로세스에 있어서, 공동은 팽창 가능하거나 압궤 가능하다.
19. 실시예 14의 프로세스에 있어서, 변위된 공기의 적어도 일부를 공압 발전기에 전달하는 단계를 더 포함한다.
20. 실시예 14의 프로세스에 있어서, 공기의 변위 중에 물의 유량을 제어하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 실시예
1. 동력 저장 및 동력 생성을 위한 시스템에 있어서,
수역의 표면 근방에 있고 제1 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장 저장용기;
상기 수역의 표면 아래에 위치하며, 제1 유체보다 고밀도의 제2 유체를 저장하도록 구성되는 제2 저장 저장용기;
펌프; 및
발전기를 포함하고;
상기 펌프, 발전기, 및 상기 제1 및 제2 저장용기는 동작 가능하게 연결되어 제1 저장 저장용기의 제1 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내의 제1 유체보다 고밀도의 제2 유체를 변위시킴으로써 동력이 저장되고, 제2 저장 저장용기의 제1 유체를 제1 저장 저장용기로 복귀하게 함으로써 동력이 생성 또는 방출되고,
상기 제1 유체는 액체인, 시스템.
2. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제2 유체를 저장하도록 구성된 제3 저장용기를 더 포함한다.
3. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제1 저장용기의 고도는 제2 저장용기의 고도를 초과한다.
4. 실시예 2의 시스템에 있어서, 제3 저장용기는 제1 저장용기와 실질적으로 동일한 고도에 있다.
5. 실시예 2의 시스템에 있어서, 상기 제3 저장용기는 제2 저장용기와 실질적으로 동일한 고도에 있다.
6. 실시예 2의 시스템에 있어서, 제3 저장용기의 고도는 제1 저장용기의 고도를 초과한다.
7. 실시예 2의 시스템에 있어서, 제2 유체는 동력 저장 동안 제2 저장용기로부터 변위되고 상기 제3 저장용기로 전달되어 저장된다.
8. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 유체는 염수 또는 역삼투 방출 염수 또는 염화나트륨 또는 해염 또는 염화칼슘 또는 염화마그네슘 또는 포름산칼륨 또는 황산마그네슘 또는 브롬화칼슘 또는 브롬화나트륨 또는 아세트산칼륨 또는 포름산나트륨 또는 질산칼슘 또는 질산나트륨 또는 아황산나트륨 또는 아황산칼륨 또는 중아황산나트륨 또는 중아황산칼륨, 또는 아황산마그네슘, 또는 중아황산마그네슘, 또는 중아황산칼슘, 또는 옥수수 시럽, 또는 글리세린, 또는 프로필렌 글리콜, 또는 에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 카보네이트, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
9. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 유체는 할로겐화 탄화수소, 또는 플루오로카본, 또는 유기산, 또는 무기산, 또는 이산화탄소, 또는 이산화황, 또는 질소 산화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
10. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제1 유체는 탄화수소를 포함한다.
11. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제1 유체는 공기를 포함한다.
12. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제2 유체의 밀도는 20℃에서 리터당 1.02킬로그램보다 더 크다.
13. 실시예 1의 시스템에 있어서, 상기 제1 유체는 물을 포함한다.
14. 실시예 1의 시스템에 있어서, 제2 저장용기 내부의 압력과 인접한 수역의 압력은 약 0 bar 내지 약 10 bar 상이하다.
15. 실시예 1의 시스템에 있어서, 압력 교환기를 더 포함한다.
16. 실시예 15의 시스템에 있어서, 상기 압력 교환기는 제2 저장용기 근방에 위치된다.
17. 실시예 15의 시스템에 있어서, 동력 저장 동안, 압력 교환기는 제1 유체로부터 압력을 추출하고 추출된 압력을 제2 유체로 전달한다.
18. 실시예 15의 시스템에 있어서, 동력을 생성하는 동안, 압력 교환기는 제2 유체로부터 압력을 추출하고 추출된 압력을 제1 유체로 전달한다.
19. 실시예 17의 시스템에 있어서, 상기 압력 추출은 (1) 제1 유체가 제2 저장용기로 전달되는 동안 또는 (2) 전달 전에 또는 (3)(1)과 (2) 둘 모두에서 발생한다.
20. 실시예 18의 시스템에 있어서, 상기 압력 추출은 (1) 제2 유체가 제2 저장용기로 전달되는 동안 또는 (2) 전달 전에 또는 (3)(1)과 (2) 둘 모두에서 발생한다.
21. 실시예 17의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 제2 저장용기 근방의 제1 유체의 압력에서 제2 저장용기의 고도에서의 수역의 정수압을 뺀 압력 이하의 압력을 추출한다.
22. 실시예 18의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 제2 저장용기 근방의 제2 유체의 압력에서 제2 저장용기의 고도에서의 수역의 정수압을 뺀 압력 이하의 압력을 추출한다.
23. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 제2 유체의 사용을 가능하게 하면서 제2 저장용기가 제2 저장용기와 동일한 고도의 수역과 압력 평형에 있게 할 수 있게 한다.
24. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 유압식 압력 교환기를 포함한다.
25. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 압력 추출을 조절하여 제2 저장용기와 동일한 고도에서 수역의 정수압과 제2 저장용기 내부의 유체 압력이 허용 오차 압력 미만만큼 상이한 것을 보장한다.
26. 실시예 25의 시스템에 있어서, 제2 저장용기는 내부 압력 센서 및 외부 압력 센서를 포함하고;
내부 압력 센서는 제2 저장용기 내부의 유체의 압력을 측정하고;
외부 압력 센서는 제2 저장용기에 인접한 수역의 압력을 측정하고;
내부 압력 센서 및 외부 압력 센서는 압력 교환기와 연통하도록 구성된다.
27. 실시예 25의 시스템에 있어서, 상기 허용 오차 압력은 약 10atm 미만이다.
28. 실시예 25의 시스템에 있어서, 상기 허용 오차 압력은 200 atm 미만이다.
29. 실시예 15의 시스템에 있어서, 압력 교환기는 펌프, 터빈, 또는 로터리 터빈, 또는 이의 임의의 조합이다.
30. 동력 저장 및 생성을 위한 프로세스에 있어서,
펌프, 발전기, 수역의 표면 근방에 있는 제1 저장 저장용기 및 수역의 표면 아래에 위치한 제2 저장 저장용기를 동작 가능하게 연결하는 단계로서, 제1 저장 저장용기는 제1 유체를 저장하도록 구성되고, 제2 저장 저장용기는 제1 유체보다 고밀도의 제2 유체를 저장하도록 구성되는, 단계;
제1 저장 저장용기 내의 제1 유체를 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 제2 저장 저장용기 내의 제2 유체를 변위시켜 동력을 저장하는 단계; 및
제2 저장 저장용기 내의 제1 유체를 상기 제1 저장 저장용기로 복귀시켜 동력을 생성 또는 방출하게 하는 단계를 포함하고,
제2 유체는 비압축성이다.

Claims (15)

  1. 동력 저장 및 동력 생성을 위한 시스템에 있어서,
    수역(body of water)의 표면 근방에 있고, 제1 유체를 저장하도록 구성된 제1 저장(storage) 저장용기(reservoir);
    상기 수역의 표면 아래에 위치하며, 상기 제1 유체보다 고밀도의 제2 유체를 저장하도록 구성된 제2 저장 저장용기;
    펌프; 및
    발전기를 포함하고;
    상기 펌프, 상기 발전기, 및 상기 제1 및 제2 저장용기는 동작 가능하게 연결되어 상기 제1 저장 저장용기의 상기 제1 유체를 상기 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 상기 제2 저장 저장용기 내의 상기 제1 유체보다 고밀도의 상기 제2 유체를 변위시킴으로써 동력이 저장되고, 상기 제2 저장 저장용기의 상기 제1 유체를 상기 제1 저장 저장용기로 복귀하게 함으로써 동력이 생성 또는 방출되고,
    상기 제1 유체는 액체인, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 저장용기의 고도(elevation)는 제2 저장용기의 고도를 초과하는, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 유체를 저장하도록 구성된 제3 저장용기를 더 포함하는, 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제3 저장용기는 상기 제1 저장용기와 실질적으로 동일한 고도에 있는, 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제3 저장용기의 고도는 상기 제1 저장용기의 고도를 초과하는, 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서, 동력 저장 동안 상기 제2 저장용기로부터 변위된 상기 제2 유체는 상기 제3 저장용기로 전달되어 저장되는, 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 유체는 염수 또는 역삼투 방출 염수 또는 염화나트륨 또는 해염 또는 염화칼슘 또는 염화마그네슘 또는 포름산칼륨 또는 황산마그네슘 또는 브롬화칼슘 또는 브롬화나트륨 또는 아세트산칼륨 또는 포름산나트륨 또는 질산칼슘 또는 질산나트륨 또는 아황산나트륨 또는 아황산칼륨 또는 중아황산나트륨 또는 중아황산칼륨, 또는 아황산마그네슘, 또는 중아황산마그네슘, 또는 중아황산칼슘, 또는 옥수수 시럽, 또는 글리세린, 또는 프로필렌 글리콜, 또는 에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 카보네이트, 또는 할로겐화 탄화수소, 또는 할로겐, 또는 플루오로카본, 또는 유기산, 또는 무기산, 또는 이산화탄소, 또는 이산화황, 또는 질소 산화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함하는, 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 유체는 탄화수소 또는 물 또는 암모니아로부터 선택되는, 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서, 압력 교환기를 더 포함하는, 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 압력 교환기는 상기 제2 저장용기 근방에 위치되는, 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서, 동력 저장 동안, 상기 압력 교환기는 상기 제1 유체로부터 압력을 추출하고 상기 추출된 압력을 상기 제2 유체로 전달하는, 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서, 동력 생성 동안, 상기 압력 교환기는 상기 제2 유체로부터 압력을 추출하고 상기 추출된 압력을 상기 제1 유체로 전달하는, 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 압력 교환기는 압력 추출을 조절하여 상기 제2 저장용기와 동일한 고도에서의 상기 수역의 상기 정수압과 상기 제2 저장용기 내부의 유체 압력이 허용 오차 압력 미만만큼 상이한 것을 보장하는, 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제2 저장용기는 내부 압력 센서 및 외부 압력 센서를 포함하고;
    상기 내부 압력 센서는 상기 제2 저장용기 내부의 유체의 압력을 측정하고;
    상기 외부 압력 센서는 상기 제2 저장용기에 인접한 상기 수역의 압력을 측정하고;
    상기 내부 압력 센서 및 상기 외부 압력 센서는 상기 압력 교환기와 연통하도록 구성되는, 시스템.
  15. 동력 저장 및 생성을 위한 프로세스에 있어서,
    펌프, 발전기, 수역(body of water)의 표면 근방에 있는 제1 저장 저장용기 및 상기 수역의 표면 아래에 위치한 제2 저장 저장용기를 동작 가능하게 연결하는 단계- 상기 제1 저장 저장용기는 제1 유체를 저장하도록 구성되고, 상기 제2 저장 저장용기는 상기 제1 유체보다 고밀도의 제2 유체를 저장하도록 구성됨 -;
    상기 제1 저장 저장용기 내의 상기 제1 유체를 상기 제2 저장 저장용기로 펌핑하여 상기 제2 저장 저장용기 내의 상기 제2 유체를 변위시켜 동력을 저장하는 단계; 및
    상기 제2 저장 저장용기 내의 상기 제1 유체를 상기 상기 제1 저장 저장용기로 복귀시켜 동력을 생성 또는 방출하게 하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 유체는 액체인, 방법.
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