KR20230131141A

KR20230131141A - 조석 에너지를 이용한 하이브리드 발전 시스템

Info

Publication number: KR20230131141A
Application number: KR1020230028291A
Authority: KR
Inventors: 알리 라히브 무스바
Original assignee: 알리 라히브 무스바
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2023-09-12
Also published as: US20230279832A1; US12000367B2; AR128699A1; CA3191770A1; JP2023129398A; BR102023004084A2; CN116696645A; EP4239182A1; MX2023002663A; AU2023201295A1

Abstract

적어도 하나의 수직 기어에 의해 지지되는 탱크를 포함하는 조력 발전 시스템으로서, 상기 탱크는 상기 적어도 하나의 수직 기어와 함께 상방 및 하방으로 이동하고, 상기 탱크는 조류의 수직 운동에 기초하여 이동한다. 적어도 하나의 원형 기어가 상기 적어도 하나의 수직 기어에 결합되고, 상기 적어도 하나의 원형 기어는 상기 적어도 하나의 수직기어가 상하 방향으로 이동할 때 회전한다. 상기 적어도 하나의 원형기어에는 샤프트가 연결되고, 상기 적어도 하나의 원형기어가 회전할 때 상기 샤프트가 회전한다. 상기 샤프트에는 다이나모가 부착되고, 상기 샤프트의 회전이 상기 다이나모에 전달되어 전력을 생성한다.

Description

조석 에너지를 이용한 하이브리드 발전 시스템{HYBRID POWER GENERATION SYSTEM USING TIDAL ENERGY}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2022년 3월 4일 출원된 미국 임시특허출원 제63/316,544호의 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 참조에 의해 그 전체가 여기에 포함된다.

기술분야

본 개시는 일반적으로 하나 이상의 플랫폼을 사용하여 조석 에너지(tidal energy)로부터 전력을 생성하는 해양 하이브리드 전력 생성 시스템에 관한 것이다.

청정 전기 및 재생 연료에 대한 세계적인 요구는 기후 변화와 재생 불능 자원과 관련된 문제의 증가에 따라 꾸준히 늘고 있다. 다양한 다른 자원 중에서도 태양광 및 풍력이 지속 가능한 에너지를 생산하기 위해 이용되고 있음은 주지의 사실이다.

해수는 지구 표면의 약 70%를 구성하므로, 지상 기반 에너지원에 비해 광대한 자원을 제공한다. 게다가, 물은 공기보다 밀도가 높기 때문에, 조석 에너지는 풍력 에너지보다 더 강력해질 가능성이 있다. 또한, 조석 에너지는 풍력이나 태양광 에너지보다 예측 가능성과 일관성이 높아서, 추구해야 할 중요한 재생 에너지로 인정될 수 있다.

조석 에너지는 조수의 상승 및 하강 시 바닷물의 급증에 의해 생성된다. 밀물과 썰물 사이의 물 높이의 차이가 상당한 경우, 전기가 조석 운동에 의해 생성될 수 있다.

조석 에너지로부터 전력을 생성하는 주지의 시스템은 적어도 조류(tidal stream), 보(barrage), 및 조수 석호(tidal lagoon)를 포함한다. 조류 또는 빠르게 흐르는 물줄기에서, 에너지를 생성하기 위해 물 속에 터빈이 배치된다. 안정적이고 신뢰할 수 있지만, 터빈 기계는 조류의 흐름을 방해할 수 있고 얕은 물에서 효과적일 수 있다. 보는 댐을 사용하여 물을 모은 다음 그 물을 터빈을 통해 즉시 방류하여 전기 에너지를 생성한다. 댐의 사용은 발전기를 둘러싸는 환경을 심각하게 훼손하며, 땅과 물 흐름과 식물 및 동물 생활에 영향을 미친다. 보와 마찬가지로, 조수 석호는 자연 또는 인공 장벽에 의해 건설될 수 있는 물 웅덩이이다. 조수 석호는 일반적으로 보에 비해 환경을 덜 훼손하지만, 그 에너지 출력이 일반적으로 낮고 완전한 기능의 발전기 시스템은 성공할 수 없을 수 있다.

조석 에너지 이용을 위한 주지의 시스템들은 장애에 직면하고 넓은 지역을 점유하기 위한 시설의 필요성을 포함한 조건을 요구할 수 있으며, 이는 환경에 부정적으로 영향을 미치고 도시와 지역으로부터 해안선을 빼앗을 수 있다. 게다가, 이런 시설들은 댐들에 의해 유지되는 물의 양을 수용하기 위해 해변에 인접한 육지의 높이와 지형의 추가적인 변경을 요구할 수도 있다.

따라서, 육지와 바다에서 이용될 수 있는 조수의 움직임에 기초한 개선된 전력 생성 시스템에 대한 요구가 존재한다.

본 개시는 하나 이상의 탱크를 구비한 플랫폼을 사용하여 조석 에너지로부터 전력을 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일 양태에 의하면, 조력(tidal power)을 생성하는 시스템은 적어도 하나의 수직 기어에 의해 지지된 탱크를 포함하고, 상기 탱크는 상기 적어도 하나의 수직 기어에 의해 위쪽 방향과 아래쪽 방향으로 이동하며, 상기 탱크는 조수의 수직 움직임에 따라 이동한다. 적어도 하나의 원형 기어가 상기 적어도 하나의 수직 기어에 결합되며, 상기 적어도 하나의 원형 기어는 상기 적어도 하나의 수직 기어가 위쪽 방향과 아래쪽 방향으로 움직일 때 회전한다. 상기 적어도 하나의 원형 기어에는 샤프트(shaft)가 연결되며, 상기 적어도 하나의 원형 기어가 회전할 때 상기 샤프트는 회전한다. 상기 샤프트에는 발전기(dynamo)가 부착되며, 상기 샤프트의 상기 회전이 상기 다니아모에 전달되어 전력을 생성한다.

또 다른 양태에 따르면, 조력을 생성하는 방법은, 탱크를 위쪽 방향과 아래쪽 방향으로 이동시키는 단계로서, 상기 탱크는 적어도 하나의 수직 기어에 의해 지지되도록 구성되고 상기 적어도 하나의 수직 기어는 상기 탱크와 함께 이동하도록 구성되며, 상기 탱크는 조수의 수직 움직임에 따라 이동하는, 단계; 적어도 하나의 원형 기어를 회전시키는 단계로서, 상기 적어도 하나의 원형 기어는 상기 적어도 하나의 수직 기어가 위쪽 방향으로 상승할 때 상기 적어도 하나의 원형 기어가 회전하도록 구성되는, 단계; 적어도 하나의 샤프트를 회전시키는 단계로서, 상기 적어도 하나의 샤프트는, 상기 적어도 하나의 원형 기어가 회전할 때 상기 적어도 하나의 샤프트가 회전하도록 상기 적어도 하나의 원형 기어에 연결된, 단계; 및 상기 적어도 하나의 샤프트의 회전을 발전기에 전달하는 단계로서, 상기 발전기는 상기 적어도 하나의 샤프트의 회전 운동으로부터 전력을 생성하도록 구성된, 단계를 포함한다.

도 1은 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 플랫폼을 개략적으로 예시하는 측면도이다.
도 2는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 여러 플랫폼들의 시스템을 개략적으로 예시하는 평도면이다.
도 3은 플랫폼과 관련되어 사용되는 샤프트와 발전기와 관련되어 사용되는 수용 샤프트(receiving shaft) 사이의 연결을 개략적으로 예시하는 확대도이다.
도 4는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 플랫폼을 개략적으로 예시하는 사시도이다.
도 5는 하이브리드 전력 생성 시스템과 함께 사용되는 플랫폼을 개략적으로 예시하는 측면도이다.
도 6(a)는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 힌지(잠금 해제 위치)를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 6(b)는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 힌지(잠금 위치)를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 7(a)는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 힌지(잠금 위치)를 개략적으로 예시하는 정면도이다.
도 7(b)는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 힌지(잠금 해제 위치)를 개략적으로 예시하는 정면도이다.
도 7(c)는 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 힌지(잠금 위치)를 개략적으로 예시하는 측면도이다.
도 8은 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 바닥 공동의 밸브를 개략적으로 예시하는 도면이다.

이하의 논의 및 도면을 참조하여, 개시된 시스템 및 방법에 대한 예시적인 접근법이 상세히 설명된다. 도면이 일부 가능한 접근법을 나타내지만, 도면은 반드시 축척에 따른 것은 아니며 특정 특징은 본 발명을 더 잘 예시하고 설명하기 위해 과장되거나, 제거되거나, 부분적으로 절개될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 설명은 배타적이지 않으며, 도면에 도시되고 다음의 상세한 설명에 개시된 정확한 형태 및 구성으로 청구범위를 달리 제한하거나 한정하는 것이 아니다.

본 개시는 일반적으로 하나 이상의 플랫폼을 사용하여 조석 에너지(tidal energy)로부터 전력을 생성하는 해양 하이브리드 전력 생성 시스템에 관한 것이다. 예시적인 발전기 시스템은 바닷물의 조수와 함께 이동하도록 구성된 탱크를 포함할 수 있다. 상기 탱크는 적어도 하나의 수직 기어의 상부에 위치될 수 있으며, 상기 수직 기어는 또한 조수와 함께 수직으로 움직일 수 있다. 상기 발전기 시스템은 또한 상기 수직 기어들의 각 측면에 연결된 한 세트의 원형 기어를 포함할 수 있으며, 상기 원형 기어들은 상기 수직 기어들의 수직 움직임과 함께 회전하도록 구성된다. 상기 원형 기어들의 회전 움직임은 샤프트를 통해 발전기에 전달될 수 있으며, 지속 가능한 전력 생성원을 제공한다.

도면을 참조하면, 도 1은 하이브리드 전력 생성 시스템과 관련되어 사용되는 플랫폼(100)의 개략 측면도이다. 플랫폼(100)은 바다의 조수와 함께 상승 및 하강하도록 구성된 탱크(102)를 포함하며, 상기 탱크는 바닥 공동(104) 및 통풍구(126)를 갖는다. 예시된 실시예는 단일 플랫폼(100)에 단일 탱크(102)를 갖지만, 다수의 탱크(102)가 단일 플랫폼(100)에 포함되거나, 다수의 플팻폼(100)이 도2에 도시된 것과 같은 더 큰 시스템을 생성하기 위해 연결될 수 있다.

탱크(102)는 일반적으로 정사각형 형상이고, 바닥과 측벽들과 상부면을 가진 상자로서 구성된다. 탱크(102)의 바닥은 개폐 가능한 바닥 공동(104)을 포함하며, 바닥 공동(104)에 있는 밸브(106)의 개폐에 따라 물이 탱크(102)에 들어가거나 밖으로 나갈 수 있다. 즉, 바닥 공동(104)은 밸브(106)를 포함하며, 탱크(103)가 조수의 상승 및 하강에 의해 상하로 이동할 때, 탱크(102) 내부 또는 외부에 물을 유지하기 위해 밸브(106)는 닫힌 상태로 유지된다. 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 탱크(102)가 조수의 최대 높이에 도달할 때, 밸브(106)가 열려 물이 바닥 공동(106)을 통해 탱크(102) 내로 들어가는 것을 허용한다. 조수가 하강하고 탱크(102)가 물로 가득 차 있어, 탱크(102) 내부에 포함된 물의 무게는 중력 또는 위치 에너지로서 사용되어 발전기(116)를 구동하고 이로부터 전기 에너지를 추출한다.

플랫폼(100)은 또한 다음과 같이 동작한다: 일단 상기 중력 에너지가 소모되고 탱크(102)가 썰물(간조) 때 수위에 근접하게 도달하면, 탱크(102)는 비워지며, 조수의 다음 사이클 동안, 비어 있는 탱크(102)는 부력이 있어 위로 떠오르게 되어, 전력을 생성한다. 그리고 상승하는 조수에 의해, 탱크(102)는 그 다음 밀물(만조) 근처에서만 채워질 것이고, 이 시점에서 상기 사이클이 반복되며 조수가 하강함에 따라, 물로 가중된 탱크(102)의 하향 운동 동안 전력 생성이 재개된다. 개시된 시스템은 또 나중에 설명될 잠금 기구를 포함하며, 이 잠금 기구는, 탱크(102)가 상승하는 조수와 맞물릴 때 슬로싱(sloshing), 선회(pivoting), 및 축(axial) 운동이 일어날 수 있도록 하지만, 전력 생성 동안 탱크가 가득 차 있을 때 전복을 방지하기 위해 제자리에 고정된다.

탱크(102)는 적어도 하나의 힌지(122) 포인트를 포함하며, 이들 중 2개를 도 1에서 볼 수 있으며, 탱크(122) 바닥의 각 코너에 4개 힌지(122)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 힌지(122)는 탱크(102)를 수직 기어(110)에 연결한다. 힌지(122)는, 도 6(a) 및 6(b)와 도 7(a) 및 7(b)에 도시된 바와 같이, 잠금 해제 위치일 때 탱크(102)의 슬라이딩 및 선회(pivoting) 움직임을 허용하거나, 잠금 위치일 때 선회 움직임을 방지하는 잠금장치(locks), 평행 트랙(tracks), 및 볼 조인트(ball joint)를 포함한다.

힌지(122)에는 적어도 하나의 수직 기어(110)가 연결되며, 바람직하게는 하나의 힌지(122)와 수직 기어(110)가 탱크(102)의 각 코너에 포함된다. 수직 기어(110)는 조수의 상승 및 하강에 따라 탱크(102)와 함께 상승 및 하강하도록 구성되며, 수직 기어(110)는 탱크(102)의 수직 움직임과 함께 이동한다. 적어도 한 쌍의 원형 기어(112, 114)가 각 수직 기어(110)에 배치되며 제1 원형 기어(112)는 수직 기어(110)의 제1 측에 위치하고, 제2 원형 기어(114)는 수직 기어(110)의 제2 측, 제1 원형 기어(112)의 반대편에 위치된다. 수직 기어(110)는 제1 원형 기어(112)와 제2 원형 기어(112) 사이에 위치되며, 수직 기어(110)가 탱크(102)의 움직임에 따라 상하로 이동함에 따라 수직 기어(110)의 수직 움직임은 제1 및 제2 원형 기어(112)를 회전시킨다. 일 예에서, 원형 기어(112, 114) 중 하나만이 기어로서 포함되고, 다른 것은 수직 기어(110)의 다른 측으로부터 적용된 압력을 견딜 수 있는 간단하고 매끈한 회전 부재일 수도 있다.

예시된 예에서, 수직 기어(110)가 위 방향으로 이동할 때, 제1 원형 기어(112)가 제1 샤프트(118)와 맞물리고 제1 샤프트(118)는 제1 원형 기어(112)와 함께 시계방향으로 회전한다. 동시에, 제2 원형 기어(112)는 제2 샤프트(120)와 맞물리지 않고 수동적으로 회전한다. 수직 기어(110)가 아래 방향으로 이동할 때, 제2 원형 기어(114)가 제2 샤프트(120)와 맞물리고 제2 샤프트(120)는 제2 원형 기어(114)와 함께 반시계방향으로 회전한다. 동시에, 제1 원형 기어(112)는 제1 샤프트(118)와 맞물리지 않고 수동적으로 회전한다. 이것은 수직 기어(110)가 위 방향으로 이동하는 동안 제1 원형 기어(112)와 제1 샤프트(118)가 맞물리고, 수직 기어(110)가 아래 방향으로 이동하는 동안 제2 원형 기어(114)와 제2 샤프트(120)가 맞물리는 것과 같다. 제1 샤프트(118)과 제2 샤프트(120)의 회전은 주 샤프트(220)를 거쳐 발전기(116)에 전달된다. 주 샤프트(220)는 샤프트(118, 120, 220)의 회전 운동을 전기적 힘으로 전달하는 것을 돕기 위해 변속기 상자(transmission box) 및 속도 제어기를 포함할 수 있다.

수직 기어(110)는 수직 기어 홀더(134)에 의해 제자리에 유지된다. 수직 기어 홀더(134)는 수직 기어(110)를 둘러싸는 한 세트의 원형 기어들로 도시되어 있다. 그러나 다른 수직 기어 홀더(134)가, 수직 기어(110)를 제자리에 유지하고 수직 기어(110)가 상하로 이동하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 또한, 수직 기어 홀더(134)는 그 자체가 해당하는 각각의 샤프트 및 발전기에 부착되어, 전기적 힘을 추출하기 위한 추가 옵션 및 구성을 제공할 수 있다. 탱크(102)의 반대편 수직 기어(110)의 일 단부에는 수직 기어 고정부(lock)(130)가 있다. 수직 기어 고정부(130)는 수직 기어 홀더(134) 아래에 위치되며, 수직 기어(110)가 위로 이동할 때, 수직 기어 고정부(130)는 수직 기어 홀더(134)에서 멈추어 더 위쪽으로 이동하지 못하게 한다. 수직 기어 홀더(134)는 수직 기어 베이스(132)에 부착된다. 수직 기어 베이스(132)는 추가 안정성을 위한 크로스-섹션을 갖는 삼각형 베이스로서 예시되어 있다. 선택사항으로, 수직 기어 베이스(132)는 해저에 위치하는 플랫폼 베이스(128)에 추가로 부착된다.

탱크(102)의 상부 표면(124)에 제어기(117)가 배치된다. 제어기(117)는 외부 네트워크와 통신하여 플랫폼에 작동 제어를 제공한다. 제어기(117)는 상기 외부 네트워크에 데이터를 업로로하고 상기 외부 네트워크와 통신할 수 있다. 제어기(117)는 작동을 모니터링하고 시스템의 수동 작동을 제공한다. 제어기(117)는 일단 조수가 하강하기 시작하면 탱크(102)를 높은 지점에 유지하기 위해 수직 기어 고정부(130)를 선택적으로 작동시켜, 조수가 탱크(102) 아래로 떨어질 때까지 전력 생성을 지연시킨다. 제어기(117)는 바닥 공동(104)의 밸브(106)를 열고 닫는 것을 돕도록 구성된다. 제어기(117)는, 운영자의 수동 작동에 기초하여, 조수 일정에 따라 프로그래밍된 타이머에 의해, 및/또는 제어기(117)에 연결된 센서(119)와 협력하여, 밸브(106)의 개폐와 같은 제어를 제공하기 위해 외부 네트워크와 통신할 수 있다. 예를 들어, 센서(119)는 탱크(102)가 최고 높이 및 낮은 높이에 도달할 때를 나타내기 위해 레이저 빔을 이용하는 알려진 종래의 센서일 수 있다. 센서(119)는 추가로 탱크(102) 바닥 공동(104)에 있는 전기 플로트 레벨 송신기(float level transmitter) 송신기 또는 플로팅 볼(floating ball)일 수 있다.

이제, 도 1과 함께, 하나 이상의 플랫폼(102)을 포함할 수 있는 하이브리드 발전 시스템(200)의 평면도를 도시하는 도 2를 참조한다. 도시된 예에서, 하이브리드 발전 시스템(200)은 4개의 플랫폼(100)을 포함하고, 각 플랫폼(100)은 하나의 탱크(102)를 포함한다. 각 탱크(102)는 각 탱크(102)의 각 코너에 부착된 수직 기어(110)를 포함한다. 4개의 수직 기어(110) 각각은 제1 원형기어(112) 및 제2 원형기어(114)를 포함한다. 제1 원형기어(112)는 제1 샤프트(118)에 부착되고 제1 샤프트(118)는 제1 원형기어(112)의 중심을 통과하여 위치된다. 제2 원형기어(114)는 제2 샤프트(120)에 부착되고 제2 원형기어(114)의 중심을 통과하여 위치된다. 제1샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)는 복수 쌍의 제1 및 제2 원형기어(112, 114)에 연결되도록 위치한다. 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)는 서로 평행하게 연장된다. 시스템(200)은, 시스템(200)에서 사용되는 플랫폼(102)의 크기 및 수량에 따라 추가적인 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)를 가질 수 있다. 예를 들어, 각 행의 플랫폼(100)은 두 쌍의 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)를 포함한다. 제1행의 플랫폼(100)은 플랫폼(100)의 제1 측에서 수직 기어(110)와 맞물리는 제1쌍의 샤프트(118, 120)를 포함한다. 제2쌍의 샤프트(118', 120')는 플랫폼(100)의 제2 측에서 수직 기어(110')와 맞물린다. 복수의 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)는 샤프트(118, 120)가 수용 샤프트(receiving shaft)(220)와 연결되도록 위치된다.

도 3은 수용 샤프트(220)와 연결되는 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)의 확대도를 도시한다. 제1 샤프트(118)는 제1 차동장치(204)에서 수용 샤프트(220)와 연결되어, 제1 샤프트(118)로부터의 회전 운동이 제1 차동장치(204)를 경유하여 수용 샤프트(220)로 전달된다. 제1 차동장치(204)는, 제1 샤프트(118)의 축으로부터 수용 샤프트(220)의 축으로 움직임을 전달하기 위해 회전하는 적어도 2개의 기어를 포함하는 기어들의 유닛이다. 제2 샤프트(120)는 제2 차동장치(206)에서 수용 샤프트(220)와 연결되어, 제2 샤프트(120)로부터의 회전 운동이 제2 차동장치(206)를 통해 수용 샤프트(220)로 전달된다. 제2 차동장치(206)는, 제2 샤프트(120)의 축으로부터 수용 샤프트(220)의 축으로 움직임을 전달하기 위해 회전하는 적어도 2개의 기어를 포함하는 기어들의 유닛이다. 이와 같이, 복수의 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)로부터의 회전 운동은 수용 샤프트(220)로 전달된다. 수용 샤프트(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 발전기(dynamo)(116)의 입력 축이다. 수용 샤프트(220)로부터의 회전 운동은 발전기(116)에 입력되고 발전기(116)는 기계적 회전을 발전에 이용될 수 있는 맥동하는 직류로 변환한다.

도 4는 하이브리드 발전 시스템(200)과 관련하여 사용되는 탱크(102)를 포함하는 플랫폼(100)의 사시도를 도시한다. 탱크(102)는 정사각형 챔버이지만, 다양한 형상 및 크기가 사용될 수 있다. 탱크(102)의 바닥은 시스템(200)의 상이한 작동 지점에서 개폐하도록 구성된 바닥 공동(104)을 포함한다. 탱크(102)는 힌지(122)를 통해 탱크(102)의 각 코너에서 수직 기어(110)의 상부에 지지된다. 각 수직 기어(110)는 제1 원형기어(112)와 제2 원형기어(114) 사이를 통과한다. 제1 및 제2 원형기어(112, 114)는 수직기어(110)가 원형기어(112, 114) 사이에서 상하로 이동함에 따라 회전한다. 원형기어(112, 114)의 움직임은 전기 생산을 위해 샤프트(118, 120) 세트를 통해 발전기(116)로 전달된다. 각 탱크(102)는 두 세트의 샤프트(118, 120)를 포함한다. 제1쌍의 제1 샤프트(118) 및 제2 샤프트(120)는 탱크(102)의 제1 측면을 공유하는 2개의 수직 기어(110)를 위한 원형 기어(112, 114)에 연결된다. 제2쌍의 제1 샤프트(118') 및 제2 샤프트(120')는 탱크(102)의 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 공유하는 2개의 수직 기어(110')를 위한 원형 기어(112', 114')에 연결된다.

도 5를 참조하면, 탱크(102)는 통기구(126)가 관통하는 상부 표면(124)을 포함할 수 있다. 통기구(126)는, 바닥 공동(104)의 작동 중에 탱크(102)에 물이 들어가거나 나올 때 물의 흡입 또는 콸콸 소리를 방지하기 위해 탱크(102)를 채우고 비우는 동안 공기 배출을 제공한다. 통기구(126)가 없이 물이 탱크(102)로 들어가거나 빠져나갈 때, 일반적으로 공기는 탱크(102)의 바닥을 통해서 대체되어야 할 것이다. 따라서, 통기구(126)는 탱크(102)의 하부를 통해 물을 대체할 필요 없이 공기가 들어가고 나오는 기회를 제공한다. 탱크 표면(124)은 추가 메커니즘에 활용될 수 있는 자유 공간과 자유 플랫폼을 제공한다. 예를 들어, 예시된 바와 같이, 탱크 표면(124)은 추가 전기 에너지를 생산하는 태양 전지판(400)을 설치하기 위해 이용될 수 있다. 태양 전지판(400)을 설치하면 플랫폼(100)이 여러 소스로부터 동시에, 또는 수요, 요구 사항 및 기상 조건에 따라 별도의 시간에 에너지를 생산할 수 있다.

이제, 도 6(a) 및 6(b)를 참조하면, 잠금 해제 위치(도 6(a)) 및 잠금 위치(도 6(b))의 힌지(122)의 확대도가 도시되어 있다. 잠금 해제될 때, 힌지(122)는 탱크(102)가 파도의 움직임에 따라 흔들리고 선회하도록 하여, 탱크(102) 및 다른 구성요소에 손상이 발생하는 것을 방지한다. 그러나 흔들림은 평행 트랙(500, 502)에 의해 허용되고, 선회는 볼 조인트(504)에 의해 허용된다. 따라서, 흔들림은 선형 방향에서 전후 및 좌우로 발생할 수 있으며, 힌지(122) 상의 제1세트의 슬라이딩 트랙(500)을 통해(좌우로) 및 제1세트의 트랙(500)에 직교하는 제2세트의 슬라이딩 트랙(502)을 통해(전후로) 허용될 수 있다. 따라서, 제1세트(500) 및 제2세트(502)의 직교하는 슬라이딩 트랙들은 탱크(102)가 물 표면에 떠 있을 때 탱크(102)의 수직 이동에 직교하는 임의의 방향으로 탱크(102)가 평면에서 그리고 총체적으로 이동할 수 있게 한다. 슬라이딩 트랙(500, 502)에 의한 허용된 움직임은 탱크(102)가 파도와 함께 움직이는 자유를 제공하여, 파도가 탱크(102)에 충돌하지 않고 오히려 탱크(102)가 파도와 함께 흔들리도록 한다. 슬라이딩 트랙(500, 502)으로부터의 움직임은 또한 전력을 생성하는 데 사용될 수 있으며 탱크(102)가 여러 형태의 발전을 가진 하이브리드 시스템이 되도록 한다.

탱크(102)의 선회(pivoting) 또는 출렁거림(슬로싱, sloshing)은 볼 조인트(504)에 의해 허용된다. 볼 조인트(504)는 볼 조인트(504)가 힌지(122)의 하부 부분(512)으로부터 힌지(122)의 상부 부분(510)에 있는 둥근 개구부 내로 연장되도록 위치된다. 힌지의 상부 부분(510)은 둥근 개구부의 볼 조인트(504) 주위를 선회할 수 있다. 그러나 탱크(102) 및 상부(510)가 기울어지는 것(그리고 잠재적으로 탱크(102)를 손상시키거나 탱크(102)의 심한 기울어짐으로 인해 물이 손실되는 것)을 볼 조인트(504)가 볼 조인트(504)가 허용하는 것을 방지하기 위해, 힌지(122)에는, 탱크(102)가 물속에 있을 때 밀침 또는 기울어짐을 허용하고 탱크(102)가 물속에 있지 않을 때 밀침을 줄여주는 잠금장치 또는 잠금 기구가 제공된다.

잠금 해제 위치에서, 상부 부분(510)은 볼 조인트(504) 상에서 자유롭게 선회할 수 있다. 잠금장치(506)는 예를 들어 폴리스티렌 발포체 또는 다른 부력 재료로 만들어지고, 힌지(122)에 대한 자신의 위치를 기준으로 상하로 움직일 수 있다. 일 예에서 상부 부분(510)과 하부 부분(512)은 모양이 원추형으로, 잠금장치(506)가 상승된 상태에서 상부 부분(510) 둘레에서 부유하고 하강된 상태에서 하부 부분(512)의 더 넓은 표면 둘레로 하강하는 것을 허용한다. 따라서, 수위가 힌지(122) 위에 있을 때, 잠금장치(506)는 위로 부유하여 상부 부분(510)을 둘러싼다. 간극(514)은 볼 조인트(504) 상에서 상부 부분(510)의 움직임을 허용하여 상부 부분(510)은 하부 부분(512)과 접촉하지 않는다. 잠금장치(506)는 물에서의 부력으로 인해 부유할 때 상승한 위치에 유지된다.

수위가 힌지(122) 아래로 떨어지면, 잠금장치(506)는 중력으로 인해 낮은 위치로 떨어진다. 잠금장치(506)는 힌지(122)의 상부 부분(510)과 하부 부분(512)을 동시에 둘러싸는 위치까지 떨어진다. 상부 부분(510) 및 하부 부분(512)의 원추형 형상은 상부 부분(510) 및 하부 부분(512)의 외부 표면에 잠금장치(506)를 조여서 볼 조인트(504) 상에서 상부 부분(510)의 선회 움직임을 최소화하거나 제한한다. 이에 의해 잠금장치(506)는 볼 조인트(504)의 움직임을 줄이며, 간극(513)의 크기가 상부 부분(510)과 하부 부분(512)의 원추형 형상으로 인해 줄어들고, 상부 부분(512)이 하부 부분(512)에 대해 일정한 위치에 고정되어 상부 부분(510)이 볼 조인트(504) 상에서 선회하는 것이 억제된다.

잠금장치(506)는 잠금 멈춤쇠(lock stopper)(508)에 의해 간극(514) 및 하부 부분(512) 아래로 떨어지는 것이 방지된다. 멈춤쇠(508)는 하부 부분(512)의 상단 바로 아래에 위치되어, 잠금장치(506)가 상부 부분(510), 간극(514) 및 하부 부분(512)을 동시에 덮는 위치까지 하강하지만, 수위가 힌지(122)보다 낮을 때 더 떨어지지 않을 것이다. 도시된 예에서, 상기 잠금 기구는 원통형 형상들의 맞물림을 포함하고 기어가 없지만, 추가 잠금 기구가 이용될 수 있다. 예를 들어, 잠금장치(506)가 더 낮은 위치에 있을 때 내부 기어와 외부 기어가 맞물리게 하고, 잠금장치(506)가 맞물릴 때 상기 내부 기어와 외부 기어가 힌지(122)의 회전 또는 요동 운동을 방지하도록 하는 기어 구조체에 잠금장치(506)가 결합될 수 있다.

이제 도 7(a) 내지 7(c)를 참조하면, 힌지(122)는 잠금장치(506)의 작동을 보여주기 위해 도시되어 있다. 도 7(a)에서, 힌지(122)는 잠금 위치에 있고 잠금장치(506)의 내부를 도시한다. 잠금장치(506)는 하방 위치에 있고, 중력으로 인해 잠금 멈춤쇠(508) 위에 위치하며, 동시에 힌지(122)는 수위(미도시) 위에 있고 잠금장치(506)는 수면보다 높지만 떠 있지 않다. 잠금장치(506)는 상부 부분(510)과 하부 부분(512)을 둘러싸고, 이러한 상부 부분(510)은 하부 부분(512)과 관련하여 볼 조인트(504) 상에서 선회할 수 없다. 상부 부분(510)과 하부 부분(512)의 원추형 형상은 잠금장치(506)가 더 낮은 위치로 떨어지는 것을 허용하여 선회 운동을 방지한다.

도 7(b)는 잠금 해제 위치에 있는 힌지(122)를 도시한다. 도 7(b)는 도 7(a)의 관점으로부터 90도 오프셋된 관점을 추가로 예시한다. 잠금장치(506)는 일반적으로 상부 부분(510)과 정렬된 상승한 위치에 있다. 잠금장치(506)는 잠금장치(506)의 부력으로 인해 상방 위치에 있고, 수위(미도시)는 잠금장치(506)를 들어올린다. 힌지(122)는 수위보다 낮고 따라서 잠금 해제 위치에 있으며 이는 잠금장치(506)가 그 상승한 위치로 떠오르기 때문이다. 잠금장치(506)가 평행 슬라이딩 트랙(502) 위로 떠오르는 것이 방지되고, 잠금장치(506)를 상부 부분(510)과 정렬된 상태로 유지한다. 간극(514)이 노출되어, 상부 부분(510)이 볼 조인트(504) 위에서 선회하는 것을 허용한다.

도 7(c)는 수위(도시되지 않음)보다 높고 잠금 위치에 있는 힌지(122)를 외부 측면에서 본 도면이다. 도시된 바와 같이, 잠금장치(506)는 중력으로 인해 잠금 멈춤쇠(512) 위에 위치되고 수위보다 높고 잠금 위치에 있다. 잠금장치(506)는 잠금 멈춤쇠(512) 위에 안착하여 잠금장치(506)가 하부 부분(512), 간극(514) 및 상부 부분(510)을 덮는다. 잠금장치(506)는 상부 부분(510)이 볼 조인트(504) 상에서 선회하는 것을 방지하여, 상부 부분(510)이 하부 부분(512) 및 간극(514)에 대해 움직이는 것을 방지한다.

도 8은 탱크(102) 바닥 표면의 바닥 공동(104)에 있는 밸브(106)를 도시한다. 예시된 예에서, 밸브(106)는 밸브(106)를 개폐하기 위한 이중 볼 메커니즘이다. 탱크(102) 내부에는 바닥 공동(104)보다 큰 직경을 갖는 무거운 내부 볼(800)이 있으며, 밸브(106)가 닫힐 때 볼(800)이 바닥 공동(104)을 차단할 수 있다. 내부 볼(800)은 볼 암(ball arm)(808)을 통해 볼 승강기(ball lifter)(810)에 부착되어 있다. 한 예에서 볼 승강기(810)는 경사진 탱크(102) 바닥에서 이동하는 바퀴일 수 있다. 내부 볼(800)은 추가로 볼 연결봉(804)을 통해 외부 볼(802)에 연결된다. 내부 볼(800)은 가요성 조인트(joint)(806)를 통해 볼 연결봉(804)에 부착되어 충분한 움직임을 위해 상기 연결봉에 가요성을 제공한다. 볼 연결봉(804)은 탱크(102) 내부로부터 바닥 공동(104)을 통해 탱크(102) 외부까지 연장되는 얇은 막대이다. 외부 볼(802)은 제2 가요성 조인트(806)를 통해 내부 볼(800) 반대편의 볼 연결봉(804)의 단부에 부착된다. 볼 연결봉(804)은 내부 볼(800)이 위 또는 아래로 이동하고 외부 볼(802)이 내부 볼(800)의 이동을 따를 수 있도록 하며, 그 반대도 가능하다. 마찬가지로 외부 볼(802)은 바닥 공동(104)보다 큰 직경을 가지며, 바닥 공동(104)에 대해 가압될 때 차단체(블록, block)으로서 작용한다. 닫힌 상태일 때 외부 볼(802) 및 내부 볼(804)이 바닥 공동(104)에 위치하여 조이는 차단 위치를 제공하기 위해 고무 앵커(rubber anchor)(812)가 바닥 공동(104) 내에 배치될 수 있다.

탱크(102)는, 밸브(106)가 닫히고 외부 볼(802)이 고무 앵커(812)에 대해 눌린 채, 비어 있는 상태로 시작하며, 외부 볼(802)은 물이 탱크(102)에 들어가는 것을 차단한다. 탱크(102)는 조수에 의해 들어 올려지고 파도에 의해 흔들리면서 수면 위로 운반된다. 탱크(102)가 조수의 최대 높이에 도달하면, 밸브(106)가 열려 탱크(102)에 물이 채워진다. 외부 볼(802)이 외부 볼(802)도 내부 볼(800)도 고무 앵커(812)에 위치되지 않는 중간 위치로 하강함에 따라 밸브(106)는 개방되고 바닥 공동(104)의 밸브(106)가 개방되어, 물이 탱크(102)로 유입되는 것을 허용한다. 탱크(102)가 물로 가득 차면, 무거운 내부 볼(800)이 하강하여 고무 앵커(812)에 단단히 안착하고, 바닥 공동(104)을 닫는다. 물이 하강하면서, 바닥 공동(104)은 닫힌 상태를 유지하고 물이 탱크(102)에 남아 물의 무게로 인해 탱크(102)가 하강하는 것을 허용한다. 탱크(102)가 조수의 낮은 높이에 접근함에 따라, 밸브(106)가 열리기 시작하여 물이 바닥 공동(104)을 통해 빠져나갈 수 있다. 일단 물이 탱크(102)를 빠져나가고 탱크(102)가 비워지면, 볼 승강기(810)는 내부 볼(800)을 들어올리고, 그와 함께 외부 볼(802)을 들어올린다. 외부 볼(802)이 고무 앵커(812)에 대해 견고하게 들어 올려지고 밸브(106) 및 바닥 공동(104)이 폐쇄된다.

밸브(106)는 볼 승강기(810)에 연결된 제어기(117)의 사용을 통해 개폐된다. 제어기(117)는 물이 탱크(102)에 유입 및 유출될 수 있도록 밸브(106)를 열고 닫을 때에 대한 지시와 함께 조작자로부터 수동 입력을 수신한다. 제어기(117)는 수동 입력이 필요하지 않도록 조수 일정에 따라 프로그래밍될 수도 있다. 추가로, 센서(119)와 제어기(117)가 함께 작동하여 도 9 및 10에 설명된 동작 단계들이 일어날 때를 결정하도록, 제어기(117)는 센서(119)에 연결되어 탱크 높이 및 탱크의 물 용량과 같은 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 센서(119)는 탱크(102)가 조수의 거의 최고 높이 또는 낮은 높이에 도달할 때를 결정하는 레이저와 같은 종래의 높이 센서를 포함할 수 있다. 탱크(102)의 전기 플로트 레벨 송신기 또는 플로팅 볼 센서는 탱크(102) 내의 물 용량과 탱크(102)가 비워지거나 가득 차는 때를 결정할 수 있다. 밸브(106)는 바닥 공동(104)에 대한 차단체로서 외부 볼(802) 및 내부 볼(800)을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 밸브(106)는 바닥 공동(104)을 폐쇄하기 위해 상기 외부 볼 및 내부 볼 중 적어도 하나 또는 다른 유형의 차단체를 가질 수 있다.

도 9는 작동 단계들(900)의 그래프로서, 숫자상 증가하는 순서로 단계 902 내지 916에 이어지는 작동을 도시하고, 단계 902 내지 916 각각에서의 발생을 식별하는 도 10에 도시된 차트에 대응한다. 단계 902에서, 탱크(102)는 간조 수위에 있다. 탱크(102)는 물의 표면 수준에서 부유하고, 잠금장치(506)는 수위 아래에 있는 힌지(122)로 인해 부유한다. 따라서, 잠금장치(506)는 잠금 해제 위치에 있고, 볼 조인트(504)가 간극(514)에서 움직일 수 있는 결과로서 탱크(102)는 파도와 함께 선회할 수 있다. 외부 경량 볼(802)(도시되지 않음)은 밸브(106) 내의 고무 앵커(812)에 대해 눌려서, 물이 탱크(102)에 들어가지 않도록 바닥 공동(104)을 폐쇄한다.

단계 904에서, 조수가 상승하기 시작하여, 탱크(102)를 수위와 함께 위로 이동하게 한다. 탱크(102)는 증가하는 조수와 함께 위로 이동하여, 수직 기어(110)를 상승시키고, 수직 기어(110)에서 원형 기어(112)로, 원형 기어(112)에서 샤프트(118)로, 샤프트(118)에서 수용 샤프트(220)로(도 1에 도시됨), 그리고 수용 샤프트(220)에서 발전기(116)로 상향 이동을 통해 전력이 생성된다. 힌지(122)가 물속에 있고 잠금장치(506)는 상승한 위치에 떠 있기 때문에 잠금장치(506)는 잠금 해제된 상태로 유지된다. 바닥 공동(104)은 폐쇄된 상태로 유지되고 탱크(102)는 비어 있는 상태로 유지된다.

단계 906에서, 조수는 만조에 접근한다. 잠금장치(506)는 잠금 해제된 상태로 유지되고 파도와 함께 이동하며, 바닥 공동(104)은 닫힌 상태로 유지된다.

단계 908에서, 조수와 탱크(102)는 거의 최고 높이에 도달했고 이 단계에서 탱크(102)는 만조에 도달함에 따라 채워지고 있다. 힌지(122)는 물속에 있고 잠금장치(506)가 자체의 부력으로 인해 상부에 위치된다. 잠금장치(506)의 잠금 해제 위치는 탱크(102)가 물의 표면 레벨에 있는 동안 그리고 물이 채워지는 동안 파도와 함께 계속 선회할 수 있게 한다. 밸브(106)가 개방되기 시작하고, 외부 볼(802)이 외부 볼(802)도 내부 볼(800)도 밸브(106)를 차단하지 않는 중간 위치까지 아래로 이동한다. 물이 바닥 공동(104)으로 들어가서 탱크(102)를 채울 수 있다.

단계 910에서, 조수가 하강하기 시작한다. 바닥 공동(104)은 폐쇄되어, 내부 볼(800)이 고무 앵커(812)에 단단히 안착하여, 밸브(106)를 차단하고 탱크(102) 내에 물을 수용한다.

단계 912에서, 조수는 탱크(102)의 레벨 아래로 하강했지만 탱크(102)는 수직 기어 고정부(130)를 통해 떨어지지 않고 매달려 있다. 이에 의해 제어기(117)는 조수가 탱크(102)의 바닥 아래로 떨어질 때까지 전력 생성을 연기한다. 탱크(102)의 수직 이동은 수직 기어 고정부(130)와 같은 물리적 정지를 통해 이루어질 수 있다. 제어기(117)는 그 다음 수직 기어 고정부(130)를 선택적으로 작동시켜 해제함으로써, 탱크(102)가 가득 찰 때 중력에 의해 낙하하여, 발전기(116)에서 전력 생성을 최대화할 수 있는 매개변수에 기초하여 동력을 생산하는 기회를 제공한다.

이 동작에서, 힌지(122)는 수위보다 높고, 잠금장치(506)가 중력으로 인해 하향 위치로 이동해 있다. 잠금장치(506)는 이제 잠금 멈춤쇠(512)에 걸쳐 위치되고, 잠금장치(506)는 볼 조인트(504) 상에서 상부 부분(510)의 움직임을 방지하고 탱크(102)는 수평 위치에 유지된다. 힌지(122)의 잠금 위치는 탱크(102)가 선회하는 것을 방지하고 탱크(102)가 하강할 때 안정성을 제공한다. 바닥 공동(104) 및 밸브(106)는 밸브(106)에 대한 내부 볼(800)의 위치로 인해 닫힌 상태를 유지한다.

이와 같이, 단계 912에서, 탱크(102)는 내부의 물 무게로 인해 아래로 이동하기 시작한다. 수직 기어(110)는 탱크(102)의 부력의 도움 없이 높은 지점에서 탱크(102)를 유지하지 않도록 구성된다. 그러므로 수직 기어(110)는 물의 무게로 인해 아래쪽으로 이동하기 시작하고, 탱크(102)가 아래쪽으로 이동한다. 수직기어(110)의 하향 이동은 전력을 생성하는데, 수직기어(110)로부터의 하향 이동이 원형기어(114)로 전달되고, 원형기어(114)로부터의 회전운동이 샤프트(120)로 전달되고, 샤프트(120)로부터의 회전운동이 수용 샤프트(220)에 전달되고, 수용 샤프트(220)로부터의 회전 운동이 발전기(116)에 입력됨으로써 전력 생성이 이루어진다.

단계 914에서, 탱크(102)는 조수를 따라잡고 조수 최저점에 도달한다. 힌지(122)는 이제 물속에 있고, 잠금장치(506)가 그 부력으로 인해 상승한 위치로 부유할 수 있게 한다. 상승한 위치에서, 잠금장치(506)는 잠금 해제 위치에 있으므로 탱크(102)는 볼 조인트(504) 상에서 선회하고 다시 파도 움직임과 함께 흔들릴 수 있다. 최저 조수에 도달하기 직전과 수위에 도달하기 전에, 밸브(106)가 개방되어 바닥 공동(104)을 통해 탱크(102) 내부로부터 물을 비운다. 내부 볼(800)이 내부 볼(800)도 외부 볼(802)도 모두 밸브(106)를 차단하지 않는 중간 위치까지 올라가고, 물이 바닥 공동(104)을 통해 배출될 수 있다. 밸브(106)는 수위에 도달하기 전에 물을 방출하여, 탱크(102)에 재진입하는 물 없이 물이 탱크(102)를 빠져나갈 수 있도록 한다. 일단 비워지면, 외부 볼(802)이 고무 앵커(812)에 인접한 위치로 상승하여 고무 앵커(812)에 대해 눌려서 밸브(106)가 폐쇄되어 바닥 공동(104)을 차단한다.

단계 916에서, 탱크(102)는 비어 있고, 잠금장치(506)는 잠금 해제된 상태에 있고, 탱크(102)는 수면 수준에 떠 있고, 이 시점에서 상기 사이클이 새로 시작된다.

상기 하이브리드 발전 시스템은 적어도 세 가지 지속 가능한 에너지원의 활용, 즉 상승하는 조수 에너지 활용, 하강하는 조수 에너지 활용, 및 파도 에너지 활용을 포함할 수 있다. 개시된 시스템은 조수의 변화에 따른 발전을 예시하지만, 진행 중인 파도로 인한 탱크(102)의 상승 및 하강과 함께 발전의 더 작은 증분이 일어날 수 있다. 탱크(102)가 파도와 함께 조금씩 상하로 이동함에 따라, 조수가 동시에 오르내리면서 추가적인 발전이 일어날 수 있다. 추가로, 플랫폼(100)은 탱크(102)의 상부 표면에 배치된 태양 전지판(solar panel)(400)을 통해 태양 에너지원으로서 역할을 할 수 있다. 탱크(102)는 트랙(500, 502)으로부터의 슬라이딩 운동으로 인한 탱크(102)의 수평 이동으로부터 전력을 추가로 생성할 수 있다. 상기 하이브리드 발전 시스템은 조수의 움직임으로부터 혁신적이고 지속 가능하며 깨끗하고 저렴하며 환경 친화적인 에너지를 대규모로 생산할 수 있다. 해수는 지구 표면의 약 70%를 차지하는 것으로 알려져 있고 육상 에너지원에 비해 막대한 자원을 제공한다.

일 양태에 따르면, 적어도 하나의 수직 기어에 의해 지지되는 탱크를 포함하는 조력 발전 시스템이 제공되고, 상기 탱크는 상기 적어도 하나의 수직 기어와 함께 상하 방향으로 이동하고, 상기 탱크는 조수의 수직 운동에 기초하여 이동한다. 상기 적어도 하나의 수직 기어에는 적어도 하나의 원형기어가 결합되고, 상기 적어도 하나의 수직 기어가 상하 방향으로 이동할 때 상기 원형기어가 회전한다. 상기 적어도 하나의 원형 기어에는 샤프트가 연결되고, 상기 적어도 하나의 원형 기어가 회전할 때 상기 샤프트가 회전한다. 상기 샤프트에는 발전기가 부착되고, 상기 샤프트의 회전이 상기 발전기에 전달되어 전력이 생성된다.

또 다른 양태에 따르면, 조력 발전 방법이 제공되며, 탱크를 상하 방향으로 이동시키는 단계로서, 상기 탱크는 적어도 하나의 수직 기어에 의해 지지되도록 구성되고 상기 적어도 하나의 수직 기어는 상기 탱크와 함께 이동하도록 구성되며, 상기 탱크는 조수의 수직 운동을 기반으로 이동하는, 단계; 적어도 하나의 원형 기어를 회전시키는 단계로서, 상기 적어도 하나의 원형 기어는 상기 적어도 하나의 수직기어가 위 방향으로 상승할 때 회전하도록 구성된, 단계; 적어도 하나의 샤프트를 회전시키는 단계로서, 상기 적어도 하나의 샤프트는 상기 적어도 하나의 원형 기어에 연결되고 상기 적어도 하나의 원형기어가 회전할 때 상기 적어도 하나의 샤프트가 회전하는, 단계; 및 상기 적어도 하나의 샤프트의 회전을 발전기에 전달하는 단계로서, 상기 발전기는 상기 적어도 하나의 샤프트의 회전 운동으로부터 전력을 생성하도록 구성된, 단계를 포함한다.

개시된 재료의 다양한 실시예의 요소를 언급할 때, 관사 "a", "an", "the" 및 "said"는 하나 이상의 요소가 있음을 의미하도록 의도된다. 즉, 요소를 언급할 때 특별히 명시하지 않는 한 하나 이상의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "구성되는", "포함하는", "가지는" 등의 용어는 포괄적인 의미로, 나열된 구성요소 외에 추가적인 구성요소가 존재할 수 있음을 의미한다. 또한, 다음 논의에서 임의의 수치 예는 비 제한적인 것으로 의도되며, 따라서 추가적인 수치 값, 범위 및 백분율은 개시된 실시예의 범위 내에 있다.

이전의 논의는 일반적으로 해상에서의 하이브리드 발전 시스템의 맥락에서 제공되지만, 본 기술은 그러한 제한된 맥락에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이러한 맥락에서 예제와 설명을 제공하는 것은 구현 및 애플리케이션의 예시를 제공하여 설명을 용이하게 하기 위한 것이다. 개시된 접근법은 또한 다른 맥락 또는 구성에서 이용될 수 있다.

개시된 재료는 제한된 수의 실시예와 관련하여 상세히 설명되었지만, 실시예들은 그러한 개시된 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 개시된 것은 지금까지 기술되지 않았지만 개시된 재료의 사상 및 범위에 상응하는 임의의 수의 변형, 변경, 대체 또는 등가 배열을 포함하도록 수정될 수 있다. 또한, 다양한 실시예가 설명되었지만, 개시된 측면은 설명된 실시예의 일부만을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 개시된 것은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 보여서는 안되며, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims

하이브리드 조력 발전 시스템에 있어서,
하나 이상의 수직 기어에 의해 지지된 탱크로서, 상기 탱크는 상기 하나 이상의 수직 기어와 함께 상하 방향으로 이동하고, 상기 탱크를 상승 및 하강시키는 조수의 수직 운동을 기반으로 이동하는, 탱크;
상기 하나 이상의 수직기어에 결합된 하나 이상의 원형 기어로서, 상기 하나 이상의 원형 기어는 상기 하나 이상의 수직 기어가 상하 방향으로 이동할 때 회전하는, 하나 이상의 원형기어;
상기 하나 이상의 원형기어에 연결된 샤프트로서, 상기 샤프트는 상기 원형 기어가 회전할 때 회전하는, 샤프트; 및
상기 샤프트에 부착된 발전기로서, 상기 샤프트의 회전이 상기 발전기에 전달되어 전력이 생성되는, 발전기;
를 포함하는, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 탱크의 바닥에 있는 바닥 공동을 추가로 포함하며,
상기 바닥 공동은 개방되어 상기 탱크를 물로 채우거나 비우도록 구성되고,
상기 바닥 공동은 폐쇄되어 상기 탱크에 물을 유지하도록 구성된, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제2항에 있어서,
상기 탱크 및 상기 수직 기어에 결합된 힌지를 더 포함하고,
상기 힌지는,
상기 힌지가 단단하게 맞물린 경우 상기 탱크의 선회 운동을 방지하고, 상기 힌지가 단단하게 맞물리지 않은 경우 상기 탱크의 상기 선회 운동을 허용하도록 구성된, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제3항에 있어서,
제2세트의 평행 슬라이딩 트랙의 상부에 수직으로 위치된 제1세트의 평행 슬라이딩 트랙 세트를 더 포함하며,
상기 제1 평행 슬라이딩 트랙은 제1 수평 방향으로 상기 탱크의 이동을 허용하도록 구성되고,
상기 제2 평행 슬라이딩 트랙은 제2 수평 방향으로 상기 탱크의 이동을 허용하도록 구성된, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제3항에 있어서,
볼 조인트 및 잠금장치를 더 포함하며,
여기서 상기 잠금장치는 상기 잠금장치가 잠금 해제 위치일 때 상기 볼 조인트가 상기 탱크를 선회시키도록 허용하고,
상기 잠금장치는 상기 잠금장치가 잠금 위치에 있을 때 상기 볼 조인트가 상기 탱크를 선회시키는 것을 방지하는, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제5항에 있어서,
상기 힌지의 상부 부분;
상기 힌지의 하부 부분; 및
상기 힌지의 상기 상부 부분과 상기 힌지의 상기 하부 부분 사이의 간극;
을 더 포함하며,
상기 잠금 해제 위치에서, 상기 볼 조인트가 상기 간극에서 선회할 수 있도록 상기 잠금장치는 상기 힌지의 상기 상부 부분과 일렬로 상승되며,
상기 잠금 위치에서, 상기 볼 조인트가 상기 간극에서 선회할 수 없도록 상기 잠금장치는 아래로 내려와 상기 힌지의 상기 상부 부분과 상기 힌지의 상기 하부 부분 사이의 간극을 폐쇄하는, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제6항에 있어서,
상기 잠금장치는 부력 재료를 포함하고, 상기 잠금장치가 물 아래에 있을 때 상기 잠금장치는 잠금 해제 위치로 올라가고, 상기 잠금장치가 물 위에 있을 때 상기 잠금장치는 잠금 위치로 내려오는, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제7항에 있어서,
제1 동작 부분에서, 상기 잠금장치는 물 아래에 있고 상기 잠금 해제 위치에 있으며, 상기 바닥 공동은 닫히고, 상기 탱크는 상기 하나 이상의 수직 기어에서 상승하며;
제2 동작 부분에서, 상기 잠금장치는 물 아래에 있고 상기 잠금 해제 위치에 있으며, 상기 바닥 공동은 개방되고, 상기 탱크는 상기 하나 이상의 수직 기어에서 높은 지점에 있으며,
제3 동작 부분에서, 상기 잠금장치는 물 위에 있고 상기 잠금 위치에 있으며, 상기 바닥 공동은 닫히고, 상기 탱크는 상기 하나 이상의 수직 기어에서 하강하며;
제4 동작 부분에서, 상기 잠금장치는 물 아래에 있고 상기 잠금 해제 위치에 있으며, 상기 바닥 공동은 개방되고, 상기 탱크는 상기 하나 이상의 수직 기어에서 낮은 지점에 있는, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 수평 방향에서의 상기 탱크의 이동 및 상기 제2 수평 방향에서의 상기 탱크의 이동은 전력을 생성하기 위해 이용될 수 있는, 하이브리드 조력 발전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 탱크의 상부면에 위치하는 태양 전지판을 더 포함하며,
상기 태양 전지판은 상기 발전기와 별도로 전력을 생성하도록 구성된, 하이브리드 조력 발전 시스템.
조력 발전 방법에 있어서,
탱크를 상하 방향으로 이동시키는 단계로서, 상기 탱크는 하나 이상의 수직 기어에 결합되고, 상기 하나 이상의 수직 기어는 상기 탱크와 함께 이동하도록 구성되며, 상기 탱크는 조수의 수직 이동에 기초하여 이동하는, 단계;
하나 이상의 원형 기어를 회전시키는 단계로서, 상기 하나 이상의 수직 기어가 위 방향으로 상승할 때 상기 하나 이상의 원형 기어가 회전하도록 구성된, 단계;
하나 이상의 샤프트를 회전시키는 단계로서, 상기 하나 이상의 원형기어에 연결되고, 상기 하나 이상의 원형기어가 회전할 때 상기 하나 이상의 샤프트가 회전하는, 단계; 그리고
상기 하나 이상의 샤프트의 회전을 발전기에 전달하는 단계로서, 상기 발전기는 상기 하나 이상의 샤프트의 회전 운동으로부터 전력을 생성하도록 구성된, 단계;
를 포함하는, 조력 발전 방법.
제11항에 있어서,
상기 탱크의 수직 위치에 기초하여 상기 바닥 공동이 개폐되도록 구성하는 단계;
상기 탱크가 상기 조수의 최대 높이에 도달할 때 상기 바닥 공동을 개방하는 단계;
상기 탱크가 물로 가득 차면 상기 바닥 공동을 닫는 단계;
상기 탱크가 상기 조수의 낮은 높이에 도달하면 상기 바닥 공동을 개방하는 단계; 및
상기 탱크의 물이 비워지면 상기 바닥 공동을 닫는 단계;
를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제11항에 있어서,
상기 탱크와 상기 하나 이상의 수직 기어에 힌지를 연결하는 단계; 및
상기 탱크의 선회 운동을 방지하기 위해 상기 힌지를 단단하게 맞물리는 단계;
를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제13항에 있어서,
잠금 해제 위치에서 상기 힌지의 상부 부분과 상기 힌지의 하부 부분 사이의 간극에서 볼 조인트를 선회시키는 단계; 및
상기 간극을 상기 잠금장치로 폐쇄하여, 상기 잠금장치가 잠금 위치에서 상기 힌지의 상기 상부 부분과 상기 힌지의 상기 하부 부분 사이의 간극에서 볼 조인트가 선회하는 것을 방지하는, 단계;
를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제13항에 있어서,
제1세트의 평행 트랙을 제2세트의 상부에 수직으로 위치시켜, 상기 제1세트의 평행 슬라이딩 트랙이 상기 탱크가 제1 수평 방향으로 미끄러지는 것을 허용하게 하고, 상기 제2세트의 평행 슬라이딩 트랙이 상기 탱크가 제2 수평 방향으로 미끄러지는 것을 허용하게 하는 단계; 및
상기 제1 수평 방향으로 미끄러지는 상기 탱크로부터 그리고 상기 제2 수평 방향으로 미끄러지는 상기 탱크로부터 전력을 생성하는 단계;
를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제11항에 있어서,
파도의 움직임에 따라 상기 탱크를 상승 및 하강시켜, 상기 조수로부터 상기 탱크의 수직 이동과 동시에 상기 파도로부터 상기 탱크의 수직 이동으로 전력이 생성되는 단계를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제12항에 있어서,
단일 작동 사이클의 전반부 동안 상기 조수의 최고 높이까지 상기 탱크를 상승시키는 단계로서, 상기 탱크는 상기 조수와 함께 상승하도록 구성된, 단계; 및
단일 작동 사이클의 후반부 동안 상기 조수의 낮은 높이까지 상기 탱크를 하강시키는 단계로서, 상기 탱크는 상기 조수보다 느린 속도로 하강하도록 구성된, 단계;
를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제17항에 있어서,
상기 조수의 상기 최고 높이에 도달하고 상기 탱크의 밸브를 개방하는 단계로서 상기 바닥 공동이 개방되어 상기 탱크 내로 물이 유입되게 하는, 단계;
상기 조수의 낮은 높이에 도달하고 상기 탱크의 밸브를 개방하는 단계로서, 상기 바닥 공동이 개방되어 상기 탱크의 물이 비워지게 하는, 단계;
를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제14항에 있어서,
상기 힌지가 물 위에 있을 때 잠금장치를 하강시켜, 상기 탱크가 상기 조수보다 느린 속도로 하강할 때 상기 힌지가 잠금 위치에 있도록 하는 단계를 더 포함하는, 조력 발전 방법.
제14항에 있어서,
상기 힌지가 물속에 있을 때 잠금장치를 상승시켜, 상기 탱크가 물에 떠 있고 상기 조수와 함께 상승할 때 상기 힌지가 잠금 해제 위치에 있도록 하는 단계를 더 포함하는, 조력 발전 방법.