KR20230147124A - 질량체 변위 발전기 - Google Patents

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KR20230147124A
KR20230147124A KR1020237030913A KR20237030913A KR20230147124A KR 20230147124 A KR20230147124 A KR 20230147124A KR 1020237030913 A KR1020237030913 A KR 1020237030913A KR 20237030913 A KR20237030913 A KR 20237030913A KR 20230147124 A KR20230147124 A KR 20230147124A
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Abstract

질량체 변위 발전기(10)는, 타워(11) 및 낙하하고 리프팅하기 위해 타워(11)에 매달린 제1 질량체를 포함한다. 제1 질량체(12)는, 제1 질량체(12) 위에서 타워(11)에 고정된 풀리들(50)의 제1 세트 및 제1 질량체(12)에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 풀리 배열에 의해 매달린다. 케이블(28)은 풀리들(50)의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되며, 케이블(28)의 하나의 단부는 타워(11) 또는 제1 질량체(12) 중 하나에 고정된다. 윈치(38)는, 제1 중량체(12)가 낙하할 때 케이블(28)이 풀리고 제1 중량체(12)가 리프트할 때 케이블이 감기는 배럴(36)을 포함한다. 윈치(38)는, 제1 질량체(12)가 낙하할 때 케이블(28)이 배럴(36)로부터 풀리고 배럴 회전이 플라이휠(60)을 회전하게 구동하도록 플라이휠(60)과 구동 연결된다. 플라이휠(60)은, 플라이휠(60)의 회전이 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기(60)를 구동하도록 발전기(62)와 구동 연결된다.

Description

질량체 변위 발전기
우선권 상호-참조
본 출원은 2020년 02월 19일자로 출원된 호주 가특허 출원 제2021900441호로부터의 우선권을 주장하며, 이러한 출원의 내용들은 이러한 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 것으로 간주된다.
기술분야
본 발명은 전기 에너지 생성 및 에너지 저장 분야에 관한 것으로서, 구체적으로 질량체 변위에 의해 발전하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다음의 본 발명에 대한 배경의 논의는 본 발명의 이해를 용이하게 하도록 의도된다. 그러나, 이러한 논의는, 논의의 일부 측면이 본 출원의 우선일에 평범한 일반적인 지식의 부분이었다는 인정 또는 자백이 아니라는 것이 이해되어야 한다.
전기는 석탄, 가스 또는 핵 연료를 사용하는 발전소들에서 또는 흐르는 물을 이용하여 전기 생성 터빈들을 구동하는 수력-시스템에서 생성될 수 있으며, 최근에는 태양열 및 풍력이 대규모 및 소규모 발전 시설들에 둘 모두에서 사용되어왔다. 태양 에너지에 의한 발전은 태양 광전지(photovoltaic; PV) 모듈들 또는 셀들의 사용에 의할 수 있거나, 또는 나중에 터빈을 구동할 수 있는 작동 유체를 기화시키기 위해 태양 광선을 초점에 집중시키는 것에 의할 수 있다. 파력은 전기를 생산하기 위해 사용될 수 있는 다른 형태의 에너지이다.
이상의 발전의 형태들 중 일부는 화석 연료들(석탄 및 가스)에 기반하며, 반면 다른 것들은 재생가능 연료들(수력, 태양, 바람 및 파도)에 기반한다. 핵 연료는 일반적으로 화석 연료로 간주되지 않지만, 비-재생가능 연료이며 핵 연료 사용으로부터의 폐기물은 처리하기 어렵고 위험하다.
질량체 변위는 발전을 위해 사용될 수 있는 다른 전력원이다. 중량체(weight)를 하강(lower)시키고 낙하(fall)하는 중량체의 모멘텀을 활용하기 위한 중력의 사용은 발전을 위해 터빈 또는 회전자를 회전시키기 위해 사용될 수 있다.
중량 질량체 변위 시스템들은 석탄, 가스 및 핵 화력 발전소들과 비교하여 특히 환경 배출들과 관련하여 앞서 언급된 기존 시스템들 중 일부에 비해 발전에서 이점을 갖는다. 중량 질량체 변위 시스템은 또한, 수력 발전과 비교하여 환경에 대해 감소된 손상을 가하거나, 또는 수력 발전, 풍력 및 파력 발전으로 발생하는 것과 같은 환경의 미학에 대해 감소된 손상을 가할 수 있다.
질량체 변위 시스템들의 추가적인 이점들은, 질량체 변위 시스템들이 상대적으로 간단하고 그에 따라 신뢰할 수 있게 동작한다는 점이다. 또한, 질량체 변위 시스템들은 상대적으로 콤팩트할 수 있으며 대규모 동작 또는 소규모 동작에 적합하도록 크기가 결정될 수 있다.
질량체 변위 발전의 일 예는 국제 PCT 특허 출원 PCT/EP2020/068043(WO/2020/260596)에서 보여진다. 이러한 예시적인 종래 기술의 PCT 출원에서, 중량체가 케이블들에 의해 윈치(winch)들로부터 매달려 있으며, 전력이 필요할 때 중량체가 중력 하에서 하강되어 발전 터빈을 구동하며, 전력이 필요하지 않을 때 중량체가 이후의 재사용을 위해 리프트될 수 있는 에너지 저장 시스템이 개시된다. 이 시스템의 이점은, 그리드에서 초과 전력이 이용가능할 때 중량체가 리프트될 수 있으며, 반면 그리드에서 공급될 수 있는 전력보다 더 많은 전력이 필요할 때, 중량체가 중력 하에서 하강되어 그리드에 더 많은 전력을 추가할 수 있다는 것으로 보인다.
국제 출원 PCT/EP2020/068043은 지면 기반 샤프트 내에서 하강되고 상승되는 중량체로 동작되도록 의도된다. 따라서 중량체를 하강시키고 상승시키는 윈치들은 지면에 위치되며, 중량체들은 윈치 아래의 지면으로 연장되는 샤프트에서 하강되고 상승된다. 샤프트는, 지면 내로 드릴링된 수직 샤프트일 수 있다. 이러한 배열은 질량체 변위 발전기가 위치되는 영역에 대해 이루어지는 미감적 방해를 최소화하기 때문에 유리하다. 그러나 시스템이 유효하기 위해, 샤프트는 약 20 내지 30 미터의 깊이까지 드릴링되어야 하며, 이는 처음에 샤프트를 드릴링하고, 샤프트의 축을 변위시킬 수 있으며 그에 따라 샤프트 내에서의 중량체의 이동을 방해할 수 있는 수직 지면 이동에 대해 샤프트를 유지하기 위해 상당한 노력을 필요로 한다.
본 발명은 PCT 출원 PCT/EP2020/068043과 동일한 분야의 질량체 변위 발전기에 관한 것이지만, PCT/EP2020/068043에 의해 제공되는 것과는 상이한 발전에 대한 해법을 제공하도록 의도된다.
본 발명에 따르면, 질량체 변위 발전기가 제공되며, 질량체 변위 발전기는,
a. 타워,
b. 낙하하고 및 리프팅하기 위해 타워에 매달린 질량체(mass)로서, 질량체는 질량체 위에서 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 풀리 배열에 의해 매달리는, 질량체, 및 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 케이블로서, 케이블의 하나의 단부는 타워 또는 질량체 중 하나에 고정되는, 케이블,
c. 질량체가 낙하할 때 케이블이 풀리며 질량체가 리프팅할 때 케이블이 감기는 배럴(barrel)을 포함하는 윈치를 포함하며,
d. 윈치는, 질량체가 낙하할 때 케이블이 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 플라이휠(flywheel)을 회전하게 구동하도록 플라이휠과 구동 연결되며, 그리고
e. 플라이휠은, 플라이휠의 회전이 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동하도록 발전기와 구동 연결된다.
본 발명은 또한 발전 시스템을 제공하며, 발전 시스템은,
a. 제1 질량체 위에서 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 제1 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 풀리 배열에 의해 제1 질량체를 타워 내에 매달고, 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 케이블을 연장하며, 케이블의 하나의 단부를 타워 또는 제1 질량체 중 하나에 고정하는 것,
b. 케이블의 자유 단부를, 제1 질량체가 낙하할 때 케이블이 풀리며 제1 질량체가 리프팅할 때 케이블이 감기는 배럴을 포함하는 윈치까지 연장하는 것,
c. 제1 질량체가 낙하할 때 케이블이 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 플라이휠을 회전하게 구동하도록 플라이휠을 구동하기 위해 윈치를 플라이휠과 연결하는 것, 및
d. 플라이휠의 회전이 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동하도록 플라이휠을 발전기와 연결하는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 질량체 변위 발전기는, 발전기를 구동하는 플라이휠을 구동함으로써 전기를 생성하기 위해 낙하하는 질량체를 사용한다. 또한, 질량체는, 케이블이 연장되며 통과하는 풀리들의 수를 변경함으로써, 질량체가 더 빠르게 또는 더 느리게 낙하할 수 있어서 플라이휠의 회전 속도를 증가시키거나 또는 감소시켜서 생성되는 전기의 양을 증가시키거나 또는 감소시킬 수 있도록 기어로서 역할하는 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 케이블에 의해 낙하한다. 플라이휠은, 플라이휠이 일관된 에너지 생성을 위해 발전기로의 회전 에너지의 일정한 전달을 용이하게 하기 때문에 본 발명의 질량체 변위 발전기의 중요한 구성요소를 형성한다. 본 발명에 의해 고려되는 방식으로 플라이휠을 채택하는 것은 선행 기술의 일 부분인 것으로 출원인에게 알려져 있지 않다.
본 발명에 따른 발전기의 출력은, 질량체의 중량을 증가시키거나 또는 감소시킴으로써, 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 풀리들의 수를 증가시키거나 또는 감소시킴으로써, 또는 윈치와 플라이휠 사이의 및/또는 플라이휠과 발전기 사이의 기어 연결을 변경함으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 질량체의 낙하를 느리게 하는 것은 발전 시간을 연장시키지만 전기 출력을 감소시킨다. 질량체가 낙하하는 속도를 느리게 하는 것 또는 증가시키는 것은 이상에서 언급된 변형들 중 임의의 것에 의해 달성될 수 있다.
질량체가 낙하하는 속도는 질량체의 중량을 증가시킴으로써 전기 출력의 감소 없이 느리게 될 수 있다.
본 발명에 따른 발전기의 출력은, 제2 질량체 위에서 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 제2 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 제2 풀리 배열에 의해 타워에 매달리는 제2 질량체 및 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 케이블로서, 케이블의 하나의 단부는 타워 또는 질량체 중 하나에 고정되는 케이블의 추가에 의해 변경될 수 있다. 케이블은 제1 질량체와 동일한 방식으로 제2 윈치까지 연장될 수 있으며, 윈치는 제1 질량체와 동일한 플라이휠에 연결될 수 있거나 또는 제2 플라이휠에 연결될 수 있다. 제2 플라이휠은 제2 발전기를 구동할 수 있다.
제2 질량체는 제1 질량체와 동일한 타워에서 지지될 수 있으며, 본 발명의 일부 배열들에서, 제2 질량체는, 제2 질량체가 제1 질량체와 동일한 발전을 위한 에너지를 생성하게 동작가능하도록 제1 질량체와 동일한 수직 이동 또는 강하(drop)를 갖는다. 제2 질량체는 본 발명에 따른 발전기의 용량을 2배로 만들기 위해 단순히 제1 질량체를 복제할 수 있다.
제3 및 제4 질량체들이 발전기에 추가될 수 있으며, 이상에서 설명된 바와 같이 제2 질량체에 따라 동작할 수 있다. 실제로, 발전기의 희망되는 발전 용량에 대해 요구되는 바와 같은 임의의 수의 질량체들이 제공될 수 있다.
발전기의 각각의 중량체는 단일 플라이휠 또는 상이한 플라이휠들을 구동하기 위해 낙하 모드에서 사용될 수 있다. 단일 플라이휠이 하나의 시스템의 용량이 시스템에 에너지를 공급하는 낙하하는 질량체들의 수에 의해 변경되는 것을 가능하게 하기 때문에, 단일 플라이휠이 바람직하다. 질량체의 낙하 운동의 종료는, 질량체와 연관된 케이블이 감기는 배럴의 회전을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 배럴 회전을 제동함으로써 또는 배럴 회전을 종료함으로써, 발전기에 대한 입력이 감소되거나 또는 종료된다.
본 발명에 따른 발전기는 단일 플라이휠로 동작할 수 있거나, 또는 2개 이상의 플라이휠들이 포함될 수 있다. 이러한 플라이휠들은, 질량체가 낙하 운동을 개시할 때 발전의 초기 개시 동안 제1 플라이휠이 윈치에 연결될 수 있도록 그리고 질량체가 미리 결정된 낙하 속도에 도달할 때 제2 플라이휠이 낙하 속도를 늦추거나 또는 감소시키기 위해 연결될 수 있도록 차례로 연결되게 배열될 수 있다. 클러치 배열은 제2 및 추가적인 플라이휠들의 연결 및 분리를 제어하기 위해 이용될 수 있다.
풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되며 타워 또는 제1 질량체에 부착되는 케이블도 또한 제공된 바와 같은 제2 질량체 및 추가적인 질량체들과 연관된 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장될 수 있다. 이는 질량체들을 링크하며, 질량체들은 함께 낙하하도록 배열될 수 있다. 이러한 배열에서, 케이블은 제1 및 제2 질량체들, 그리고 제공된 경우 추가적인 질량체들의 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장될 것이며, 제1 또는 제2 또는 추가적인 질량체들 중 하나에 또는 타워에 부착된 하나의 단부를 가질 것이고, 케이블은 윈치까지 연장될 것이다.
풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블은 상당한 길이일 필요가 있다. 풀리들의 각각의 세트가 120개의 풀리들, 또는 240개, 또는 360개 또는 480개의 풀리들을 가질 수 있다는 것이 구상된다. 또한, 질량체 또는 질량체들의 낙하 거리는 약 21m, 또는 19m, 또는 16m 또는 14m일 수 있다. 이러한 상이한 배열들은, 적어도 약 2600m 또는 4500m, 또는 5800m 또는 6500m의 케이블 길이를 필요로 할 것이다. 케이블의 길이는, 윈치의 배럴로부터 질량체 위에서 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트까지 그런 다음 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 풀리들의 각각을 통해 연장되기에 충분해야 한다. 질량체가 가장 낮은 지점까지 낙하했을 때, 풀리들의 제1 세트와 제2 세트 사이의 거리는 최대일 것이며 케이블은 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 풀리들의 수와 동일한 횟수만큼 해당 최대 거리로 연장될 필요가 있다는 것을 유의해야 한다. 따라서, 풀리들의 각각의 세트가 120개의 풀리들을 갖는 경우, 케이블은 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 풀리들 사이를 연결하기 위해 120회 상승하고 낙하할 것이다. 따라서, 풀리들의 제1 및 제2 세트들 사이에서 연장되는 케이블의 120개의 가닥들이 있을 것이며, 예를 들어, 질량체의 낙하 거리가 약 21m인 경우, 케이블의 길이는 120m x 21 = 2520m보다 더 커야 한다. 케이블이 풀리들 주위로 연장되어야 하고 케이블이 윈치까지 연장되어야 하기 때문에, 케이블 길이는 이보다 더 길 것이다.
질량체 또는 질량체들의 낙하 거리는, 타워의 높이에서 질량체 또는 질량체들의 높이를 뺀 것일 수 있다. 2.6m 높이의 질량체와 조합된 25m 타워는 21.4m 낙하 또는 강하를 허용할 수 있다. 추가적인 예들은 다음의 도면들의 논의를 따라 주어질 것이다.
본 발명에 따른 발전기는 몇 시간의 기간에 걸쳐 신뢰할 수 있는 발전을 제공하도록 의도된다. 초기 계산은, 약 12 층(storey) 또는 약 37m 높이의 타워가 약 2200t의 중량 및 12m x 7.5m x 10m의 치수들을 갖는 콘크리트 질량체 블록들과 함께 사용될 수 있다는 것을 제안한다. 윈치의 배럴은 약 2.4m의 직경 및 약 20m의 축방향 길이를 가질 수 있다. 케이블은 약 12km의 길이를 가질 수 있다. 이러한 배열에서, 질량체 블록은 약 3 시간에 걸쳐 약 2mm/s의 속도로 낙하할 수 있다.
이상의 배열에서, 플라이휠은 약 800 톤의 중량 및 약 20m x 2.4 너비의 직경을 가질 수 있다.
일단 질량체 또는 각각의 질량체가 최대 거리까지 낙하하면, 구동 입력이 사라짐에 따라 플라이휠이 느려질 것이다. 본 발명의 일부 형태들에서, 하나의 질량체가 최대 거리만큼 낙하하자 마자, 다른 질량체가 낙하하기 시작할 수 있거나 또는 낙하할 가능성이 높아지며, 제1 질량체가 그 낙하의 바닥에 도달하기 이전에 새로운 질량체 낙하의 개시에서 중첩이 있을 수 있다.
질량체의 낙하는, 질량체가 더 느리게 낙하하지만 플라이휠의 연속적인 회전에 의한 전기의 생성을 중단시키지 않도록 펄싱될 수 있다. 펄싱이 충분히 짧은 경우, 플라이휠의 회전은 중단되지 않을 것이다. 질량체의 펄싱은 임의의 적절한 방식으로 달성될 수 있으며, 본 발명의 일부 형태들에서, 발전기는 윈치의 배럴에 직접적으로 부착될 수 있거나 또는 질량체의 이동에 제동을 적용하기 위해 윈치와 플라이휠 사이에 구동 연결될 수 있다. 발전기는, 예컨대 클러치 배열에 의해 구동 연결 또는 배럴과의 연결과 분리 사이에서 스위칭될 수 있다. 연결 시간은, 예를 들어, 3초와 5초 사이일 수 있으며, 유사한 기간 동안 분리될 수 있다. 발전기는 중량체를 느리게 하거나 또는 이를 완전히 정지시키기 위해 질량체의 이동을 제동할 수 있다. 발전기는 플라이휠과 구동 연결된 발전기일 수 있거나, 또는 발전기는 플라이휠과 구동 연결된 발전기에 대한 제2 또는 추가적인 발전기일 수 있다.
본 발명에 따른 질량체 변위 발전기는 다수의 윈치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 발전기는 2개의 질량 중량체들을 포함할 수 있으며, 케이블은 각각의 질량 중량체로부터 별개의 윈치까지 연장될 수 있다. 윈치들의 쌍은 단일 플라이휠 또는 플라이휠들의 쌍을 구동할 수 있다. 본 발명에 따른 배열에서, 4개의 질량 중량체들이 제공되며, 케이블은 각각의 질량 중량체로부터 별개의 윈치까지 연장되어 4개의 윈치들이 제공된다. 4개의 윈치들은, 예를 들어, 단일 플라이휠, 또는 플라이휠들의 쌍, 또는 4개의 플라이휠들을 구동할 수 있다.
본 발명에 따른 질량체 변위 발전기는, 발전기의 설비가 크더라도 콤팩트한 배열로 알맞게 구성되거나 또는 콤팩트한 풋프린트를 가질 수 있다. 그러나, 풋프린트는, 설비가 주로 높이를 요구한다는 것을 고려하면 상대적으로 작을 수 있다. 따라서, 설비는 유리하게는 상당한 토지 면적을 필요로 하지 않고 주거 지역에 만들어질 수 있고, 중간 또는 고층 주거 또는 상업용 건물들의 건축 지역에 적합할 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 질량체 변위 발전기는, 예를 들어, 농촌 환경들 또는 광산 현장들에서의 사용을 위해 설치되어 이용가능한 에너지원들의 혼합에 추가될 것이다.
본 발명이 더 완전하게 이해될 수 있도록 하기 위해, 이제 일부 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량체 변위 발전기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 질량체 변위 발전기의 반대편 측면으로부터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 질량체 변위 발전기의 동일한 도면이지만, 윈치의 배럴을 도시하기 위해 하나의 윈치의 하우징의 일 섹션이 절개된 도면이다.
도 4는 도 1의 질량체 변위 발전기의 상부 섹션의 상세도이다.
도 5는 도 1의 질량체 변위 발전기의 정면도이다.
도 6은 도 1의 질량체 변위 발전기의 측면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량체 변위 발전기(10)를 예시한다.
발전기(10)는 타워(11) 및 타워(11) 내에 매달린 제1 내지 제4 질량체들(12, 14, 16 및 18)을 포함한다. 질량체들(12 내지 18)은 각각 정사각형 단면이고 길이가 직사각형이며, 타워(10)는 이들을 나란히 또는 서로 인접하게 지지한다는 것이 도 1로부터 그리고 도 2 및 도 3으로부터 확인될 수 있다.
질량체들(12 내지 18)은 각각, 상부 타워 플레이트들(20, 22, 24 및 26)의 내부에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 질량체들(12 내지 18)의 상부 대향 표면에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 풀리 배열에 의해 타워(11) 내에 매달린다. 케이블들(28, 30, 32 및 34)은 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되며, 여기서 각각의 케이블의 하나의 단부는 타워 또는 질량체 중 하나에 고정되고, 다른 단부는 아래쪽으로 그리고 배럴(36)(도 3 참조) 주위로 연장되며, 이러한 케이블들 중 하나만이 도 3에 도시되지만 이러한 케이블들은 별개의 윈치들(38, 40, 42 및 44)의 각각의 부분을 형성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 케이블(28)은 위로 또는 아래로의 질량체(12)의 이동 방향에 의존하여 윈치(38)의 배럴(36)에 감기거나 또는 이로부터 풀린다. 도면들에서, 질량체(12) 및 다른 질량체들(14 내지 18)은 모두, 타워(11)의 플레이트들(20 내지 26)과 이로부터 타워(11)가 연장되는 베이스(46) 사이의 그들의 수직 이동의 약 1/3에 도시된다. 본 발명의 일부 형태들에서, 질량체들(12 내지 18) 각각은 약 3 시간에 걸쳐 약 2mm/s의 속도로 낙하한다. 다음의 예들은 이러한 것이 이루어질 수 있는 방법을 보여준다. 질량체들(12 내지 18) 모두가 동일한 속도로 또는 상이한 속도로 함께 낙하할 수 있거나, 또는 질량체들(12 내지 18) 모두보다 더 적은 질량체들이 낙하할 수 있고 반면 나머지 질량체들은 고정 상태로 유지되거나 또는 질량체들 중 하나 이상이 하부 위치로부터 리프트된다. 고정 질량체는, 일단 질량체들 중 다른 질량체들이, 예를 들어, 이들이 낙하할 수 있는 가장 낮은 레벨에 도달하면 낙하하기 시작할 수 있다.
케이블들(28 내지 34)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 연관된 윈치들(38 내지 44) 내에서 배럴들로부터 위쪽으로 연장되며 상부 풀리(48)를 통해 90도 연장된다. 도 4는 배럴(36)로부터 연장되는 케이블(28)의 상부 단부를 도시하며, 상부 풀리(48)를 통해 연장되는 것을 도시한다. 케이블(28)은 풀리(48)로부터, 상부 타워 플레이트(20)의 내부에 부착된 풀리들(50)의 제1 세트 내로 연장된다. 케이블(28)은 풀리들(50)의 제1 세트 내의 제1 풀리를 통해 연장되고, 그런 다음 질량체(12)의 상부 표면에 부착된 풀리들(미도시)의 제2 세트의 풀리까지 아래쪽으로 연장된다. 그런 다음 케이블(28)은 풀리들(50)의 제1 세트의 다른 풀리까지 위쪽으로 복귀하고, 그런 다음 풀리들의 제2 세트의 풀리들까지 아래쪽으로 복귀한다. 따라서, 케이블(28)은, 케이블이 이러한 풀리들의 각각을 통과하고 그런 다음 타워(11) 또는 질량체(12) 중 하나에 고정될 수 있을 때까지 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각의 풀리를 통해 스레딩(thread)한다. 본 발명의 일부 형태들에서, 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각에 약 480개의 풀리들(열당 24개의 풀리들 x 20 행)이 있지만, 더 많거나 또는 더 적은 수가 있을 수 있다.
따라서, 케이블(28)은 상당한 길이일 필요가 있다. 예를 들어, 질량체(12)가 약 26m의 거리를 낙하할 수 있는 경우, 케이블의 길이는 단지 풀리들의 제1 및 제2 세트들 사이에 걸치기 위해 약 26 x 480 = 12,480m의 섹션을 포함해야 한다. 1.0m/s의 낙하 속도에서, 질량체(12)가 낙하하기 위해 소요되는 시간은 약 208분일 것이다. 그러나, 케이블은 또한 풀리 휠들 주위로 그리고 배럴로부터 풀리들의 제1 세트까지 연장되어야 한다. 따라서, 케이블(28)의 길이는 12,480m보다 더 길 것이다. 타워의 높이가 더 큰 낙하 거리를 허용하는 경우, 또는 풀리들의 수가 증가되는 경우, 케이블의 길이는 더 길 것이다.
풀리들이 중량체들을 리프트하고 하강시키기 위해 동작하는 방식은 잘 알려져 있다. 본 발명에 대해, 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각의 풀리들의 수를 증가시키는 것은, 질량체(12)가 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각에서 감소된 수의 풀리들이 있는 경우보다 더 느리게 낙하할 것임을 의미한다. 따라서, 질량체(12)가 타워(11)의 인접한 플레이트(20)로부터 베이스(46)까지 낙하하는 속도를 변경하는 하나의 방식은 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 풀리들의 수를 증가시키는 것이다.
도 4는 풀리들(50)의 제1 세트의 풀리들만을 예시하지만, 유사한 풀리 배열이 케이블(28)이 연장되거나 또는 완전히 스레딩하기 위해 질량체(12)의 상부 표면에 부착된다는 것이 이해되어야 한다.
이상에서 표시된 바와 같이, 질량체들(12 내지 18)이 낙하함에 따라, 개별적인 케이블들(28 내지 34)은 개별적인 윈치들(38 내지 44) 내에서 배럴들(36)로부터 풀린다. 배럴들의 각각은 샤프트에 연결되며, 여기서 샤프트들(52, 54 및 56)이 도면들에서 보인다. 윈치(44)(도 5 참조)와 연관된 샤프트는 도면들에서 보이지 않는다.
샤프트들(52 내지 56)의 각각은, 플라이휠(60)과 연결되며 결과적으로 발전기에 연결되는 구동 휠(58)까지 연장되어, 구동 휠들(58)에 의한 구동 하에서의 플라이휠(60)의 회전은 전기를 생성하기 위해 발전기(62) 내의 회전자를 회전시킨다. 플라이휠(60)과 구동 휠들(58)의 실제 맞물림은 도면들에 도시된 마찰 맞물림이 아니라 톱니 맞물림에 의해 이루어질 수 있다. 물론, 기어형 연결의 상이한 형태에 의한 또는 벨트 또는 체인 구동에 의한 것과 같은 다른 배열들이 구동 휠들(58)과 플라이휠(60) 사이에서 구동을 전달하기 위해 채택될 수 있다. 본 발명이 질량체들(12 내지 18) 중 하나 이상이 다른 질량체들과 독립적으로 낙하할 수 있다는 것을 고려하기 때문에, 단일 구동 휠(58)이 플라이휠(60)을 회전하도록 구동하지만 구동 휠들(58) 중 2개 이상이 플라이휠(60)을 구동하는 경우보다 더 낮은 속도로 플라이휠을 구동할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 발전기(10)는, 예를 들어, 플라이휠들의 쌍 또는 4개의 플라이휠들을 포함하도록 수정될 수 있다. 플라이휠들의 쌍이 제공되는 경우, 예컨대 윈치들(38 및 40)으로부터 연장되는 구동 휠들(58) 중 2개는 제1 플라이휠을 구동할 수 있으며, 윈치들(42 및 44)로부터 연장되는 구동 휠들(58)은 제2 플라이 휠을 구동할 수 있다.
또한, 발전기(62)와 플라이휠(60)의 실제 맞물림은 임의의 적절한 형태일 수 있으며, 예를 들어, 플라이휠(60)은 샤프트를 회전하도록 구동할 수 있고, 샤프트는 발전기를 구동하기 위해 발전기(62)의 샤프트와 기어 연결될 수 있다. 플라이휠(60)과 발전기(62) 사이의 샤프트 연결은 도면들에 도시되지 않지만, 당업자에 의해 쉽게 구상될 것이다.
발전기(62)는 질량체 변위 발전기(10) 내의 유일한 발전 지점일 수 있거나, 또는 추가적인 발전기들이 제공될 수 있다. 발전기는 윈치들(38 내지 44)의 배럴(36)에 직접적으로 부착될 수 있거나, 또는 질량체(12 내지 18)의 이동에 제동을 적용하기 위해 윈치들(38 내지 44)과 플라이휠(60) 사이에 구동 연결될 수 있다. 이러한 발전기들은 전력 요건이 낮을 때 감소된 전력을 제공할 수 있으며, 질량체들(12 내지 18) 4개 모두에 의해 발전기(62)를 구동하는 대신에, 질량체들(12 내지 18) 중 하나, 2개 또는 3개에 의해 전력이 생성되는 것을 가능하게 할 수 있다.
본 명세서에서 이상에서 논의된 바와 같이, 이러한 추가적인 발전기들은 질량체들을 느리게 하거나 또는 질량체들을 완전히 정지시키기 위하여 질량체들(12 내지 18)의 이동을 제동하도록 질량체들(12 내지 18)의 낙하를 펄싱하기 위해 이용될 수 있다. 이는, 질량체들(12 내지 18)이 더 느리게 낙하하지만 플라이휠이 계속해서 구동되고 있는 경우 플라이휠의 연속적인 회전에 의한 전기의 생성을 중단시키지 않는 것을 가능하게 한다. 펄싱이 충분히 짧은 경우, 플라이휠의 회전은 중단되지 않을 것이다.
질량체들(12 내지 18)은, 전기 사용량이 피크를 벗어난 시간들에 또는 그리드에 초과 전기가 있을 때 리프트될 수 있다. 이는, 질량체들(12 내지 18)이 밤에 사용될 발전기(10)에 대해 준비하기 위해 리프트될 수 있도록 낮 동안의 피크 태양열 발전의 시간들 또는 낮 또는 밤 동안의 임의의 시점에 발생하는 강풍 이벤트들 동안의 시간들일 수 있다. 발전기(10)는, 광 또는 정체된 바람 조건들로 인해 발전량이 떨어질 때 또는 태양광이 약할 때의 흐린 낮들 동안 또는 태양광이 이용가능하지 않은 밤에 풍력 발전과 함께 사용될 수 있다.
따라서, 발전기(10)는, 일관된 베이스 부하를 공급하기 위해 또는, 필요할 때 또는 다른 형태 또는 형태들의 발전이 고갈될 때 베이스 부하에 추가하기 위해 다른 형태들의 발전과 함께 작동할 수 있다. 대안적으로, 발전기(10)는, 필요할 때 전기의 소스가 질량체들(12 내지 18)을 리프팅하기 위해 이용가능한 한 발전의 1차 형태일 수 있다. 발전기(10)는 또한, 배터리 저장 설비의 배터리들을 재충전하기 위해 사용될 수 있다.
발전기(10)는 구성이 상대적으로 단순하며, 따라서 시간에 걸쳐 견고하고 신뢰할 수 있는 성능을 제공할 것으로 예상된다. 발전기(10)의 환경적 이점들은 또한 화석 연료들의 사용이 없는 경우에도 유리하다. 이는, 질량체들(12 내지 18)이 태양열, 수력, 풍력 또는 파력 생성 전기의 사용으로 리프트될 수 있는 경우에 특히 이점이다.
예들
다음의 예들은, 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 풀리들의 수가 질량체가 타워의 상단으로부터 베이스까지의 이용가능한 낙하 거리를 이동하기 위해 소요되는 시간에 어떻게 영향을 주는지를 보여준다. 예들은, 상이한 낙하 거리들을 갖는 타워들, 상이한 질량체 중량을 갖는 질량체들, 및 상이한 길이들의 케이블들을 사용하는 발전기 구성들을 보여준다.
예들은 모두 1.0m/s의 질량체 낙하 속도를 사용한다. 이러한 낙하 속도는 시스템 내의 마찰 저항에 의해 그리고 발전기 저항에 의해 결정된다. 상이한 낙하 속도들이 선택될 수 있으며, 질량체 낙하 시간을 변경할 것이다.
예 1
21.4m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 120개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 21.4 x 120 = 2568m일 것이다. 낙하 속도가 1.0m/s로 설정되는 경우, 질량체가 낙하하기 위해 소요되는 시간은 42.8분일 것이다.
예 2
18.8m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 240개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 18.8 x 240 = 4512m일 것이다. 낙하 속도가 1.0m/s로 설정되는 경우, 질량체가 낙하하기 위해 소요되는 시간은 75.2분일 것이다.
예 3
16.2m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 360개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 16.2 x 360 = 5832m일 것이다. 낙하 속도가 1.0m/s로 설정되는 경우, 질량체가 낙하하기 위해 소요되는 시간은 97.2분일 것이다.
예 4
13.6m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 480개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 13.6 x 480 = 6528m일 것이다. 낙하 속도가 1.0m/s로 설정되는 경우, 질량체가 낙하하기 위해 소요되는 시간은 108.8분일 것이다.
질량체들은 중량이 변화할 수 있으며, 예들은 550t, 1100t, 1650t 및 2200t을 포함한다. 풀리들의 수가 증가함에 따라, 증가된 마찰 저항을 극복하기 위해 질량체 또는 질량체들의 중량을 증가시키는 것이 바람직하다.
이상의 예들이 더 높은 타워들에 적용되는 경우, 질량체들에 대한 낙하 시간이 증가할 것이다. 따라서, 더 긴 낙하 거리를 제공하는 타워가 이용되는 경우, 이상의 예들에서 주어진 낙하 시간에 대해 다음의 변경들이 적용될 것이다.
예 5
33.4m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 120개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 33.4 m x 120 = 4008m일 것이다. 1.0m/s의 낙하 속도에서, 질량체들이 낙하하기 위해 소요되는 시간은 66분 48초일 것이다.
예 6
30.8m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 240개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 30.8 m x 240 = 7392 m일 것이다. 1.0m/s의 낙하 속도에서, 질량체들이 낙하하기 위해 소요되는 시간은 123분 12초일 것이다.
예 7
28.2m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 360개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 28.2 x 360 = 10152m일 것이다. 1.0m/s의 낙하 속도에서, 질량체들이 낙하하기 위해 소요되는 시간은 169분 12초일 것이다.
예 8
25.6m의 이용가능한 낙하 거리에 기초하고 그리고 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 각각 내의 480개의 풀리들의 수를 이용하면, 풀리들의 제1 및 제2 세트들을 통해 연장되는 케이블의 총 길이는 약 25.6 m x 480 = 12288 m일 것이다. 1.0m/s의 낙하 속도에서, 질량체들이 낙하하기 위해 소요되는 시간은 204분 48초일 것이다.
4개의 질량체들을 갖는 질량체 변위 발전기에 대해, 예 8에서, 낙하 시간은 4 x 204.8 분 = 819.2 분 = 13.65 시간이다.
이러한 예들은, 본 발명에 따른 질량체 변위 발전기가 연장된 시간 기간에 걸쳐 일정한 비율의 발전을 생성할 수 있고 따라서, 태양열, 풍력 또는 다른 재생가능 형태들의 발전을 통한 대체 초과 발전의 기간들 동안 질량체들이 리프트되는 경우 주로 재생가능할 수 있는 신뢰할 수 있는 대체적인 또는 추가적인 형태의 발전을 제공할 수 있다는 것을 보여준다.
유리하게는, 본 발명에 따른 질량체 변위 발전기들은, 윈치, 플라이휠 및 발전기를 포함하는 전달 트레인을 통해 낙하하는 질량체들의 에너지를 활용한다. 발전기는, 플라이휠의 회전 에너지를 직접 사용하기 위한 또는 전기 그리드에 추가하기 위한 또는 배터리 저장을 위한 전기로 변환한다. 플라이휠의 개재(interposition)는 발전기로의 회전 에너지의 일정한 전달을 유지하기 위해 본 발명에 대해 중요하다. 본 발명에 의해 고려되는 방식으로 플라이휠을 채택하는 것은 선행 기술의 일 부분인 것으로 출원인에게 알려져 있지 않다.
용어들 "포함한다", "구성된다", "구성되는" 또는 "포함하는" 중 임의의 것 또는 전부가 본 명세서(청구항들을 포함함)에서 사용되는 경우, 이들은 언급된 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 배제하지 않는 것으로 해석되어야 한다.
당업자들은, 명세서에서 설명된 본 발명이 구체적으로 설명된 것 이외의 변형들 및 수정들이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 이러한 변형들 및 수정들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 질량체 변위 발전기로서,
    a. 타워,
    b. 낙하(fall)하고 및 리프팅하기 위해 상기 타워에 매달린 제1 질량체(mass)로서, 상기 제1 질량체는 상기 제1 질량체 위에서 상기 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 상기 제1 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 풀리 배열에 의해 매달리는, 상기 제1 질량체, 및 상기 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 케이블로서, 상기 케이블의 하나의 단부는 상기 타워 또는 상기 제1 질량체 중 하나에 고정되는, 상기 케이블,
    c. 상기 제1 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 풀리며 상기 제1 질량체가 리프팅할 때 상기 케이블이 감기는 배럴(barrel)을 포함하는 윈치를 포함하며,
    d. 상기 윈치는, 상기 제1 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 상기 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 플라이휠(flywheel)을 회전하게 구동하도록 상기 플라이휠과 구동 연결되며, 그리고
    e. 상기 플라이휠은, 상기 플라이휠의 회전이 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동하도록 상기 발전기와 구동 연결되는, 질량체 변위 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 질량체 위에서 상기 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 상기 제2 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 제2 풀리 배열에 의해 상기 타워에 매달리는 상기 제2 질량체 및 상기 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 케이블로서, 상기 케이블의 하나의 단부는 상기 타워 또는 상기 제2 질량체 중 하나에 고정되는 상기 케이블을 포함하며, 상기 케이블은, 상기 제2 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 풀리며 상기 제2 질량체가 리프팅할 때 상기 케이블이 감기는 배럴을 포함하는 제2 윈치까지 연장되고, 상기 윈치는, 상기 제2 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 상기 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 상기 플라이휠을 회전하게 구동하도록 상기 플라이휠과 구동 연결되는, 질량체 변위 발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    제2 질량체 위에서 상기 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 상기 제2 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 제2 풀리 배열에 의해 타워에 매달리는 상기 제2 질량체 및 상기 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 케이블로서, 상기 케이블의 하나의 단부는 상기 타워 또는 상기 제2 질량체 중 하나에 고정되는 상기 케이블을 포함하며, 상기 케이블은, 상기 제2 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 풀리며 상기 제2 질량체가 리프팅할 때 상기 케이블이 감기는 배럴을 포함하는 제2 윈치까지 연장되고, 상기 윈치는, 상기 제2 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 상기 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 제2 플라이휠을 회전하게 구동하도록 상기 제2 플라이휠과 구동 연결되며, 상기 제2 플라이휠은, 상기 제2 플라이휠의 회전이 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동하도록 상기 발전기와 구동 연결되는, 질량체 변위 발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    제2 플라이휠은 제2 발전기를 구동하는, 질량체 변위 발전기.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 질량체는 상기 제1 질량체와 동일한 타워에서 지지되는, 질량체 변위 발전기.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 질량체는 제2 타워에서 지지되는, 질량체 변위 발전기.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 질량체는 상기 제1 질량체와 동일한 수직 이동을 갖는, 질량체 변위 발전기.
  8. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 추가적인 질량체들 위에서 상기 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 상기 하나 이상의 추가적인 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 각각 포함하는 하나 이상의 풀리 배열들에 의해 상기 타워에 매달리는 상기 하나 이상의 질량체들 및 상기 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 연장되는 개별적인 케이블로서, 상기 케이블의 하나의 단부는 상기 타워 또는 상기 하나 이상의 추가적인 질량체들 중 하나에 고정되는 상기 개별적인 케이블을 포함하며, 상기 개별적인 케이블은, 상기 하나 이상의 추가적인 질량체들이 낙하할 때 상기 하나 이상의 추가적인 케이블이 풀리며 상기 하나 이상의 추가적인 질량체들이 리프팅할 때 상기 하나 이상의 추가적인 케이블이 감기는 배럴을 포함하는 개별적인 윈치까지 연장되고, 상기 윈치는, 상기 하나 이상의 추가적인 질량체들이 낙하할 때 상기 케이블이 상기 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 상기 플라이휠을 회전하게 구동하도록 상기 플라이휠과 구동 연결되는, 질량체 변위 발전기.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 플라이휠들을 포함하며, 상기 제1 플라이휠은 상기 제1 질량체가 낙하 운동을 개시할 때 발전의 초기 개시 동안 상기 윈치에 연결되며, 상기 제1 질량체가 미리 결정된 낙하 속도에 도달할 때, 상기 제2 플라이휠은 상기 제1 질량체의 낙하 속도를 늦추거나 또는 감소시키기 위해 상기 윈치에 연결되는, 질량체 변위 발전기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 윈치 또는 각각의 윈치는 상기 윈치와 연관된 질량체를 리프트하기 위해 상기 윈치와 연관된 상기 케이블을 감도록 구동가능한, 질량체 변위 발전기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워는 약 12 층 또는 약 37m의 높이를 갖는, 질량체 변위 발전기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량체는 약 12m x 7.5m x 10m의 치수들 및 약 2200t의 중량을 갖는, 질량체 변위 발전기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량체는 약 3 시간에 걸쳐 약 1m/s의 속도로 낙하하도록 배열되는, 질량체 변위 발전기.
  14. 발전 시스템으로서,
    a. 제1 질량체 위에서 타워에 고정된 풀리들의 제1 세트 및 상기 제1 질량체에 고정된 풀리들의 제2 세트를 포함하는 풀리 배열에 의해 상기 제1 질량체를 상기 타워 내에 매달고, 상기 풀리들의 제1 세트 및 제2 세트를 통해 케이블을 연장하며, 상기 케이블의 하나의 단부를 상기 타워 또는 상기 제1 질량체 중 하나에 고정하는 것,
    b. 상기 케이블의 자유 단부를, 상기 제1 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 풀리며 상기 제1 질량체가 리프팅할 때 상기 케이블이 감기는 배럴을 포함하는 윈치까지 연장하는 것,
    c. 상기 제1 질량체가 낙하할 때 상기 케이블이 상기 배럴로부터 풀리고 배럴 회전이 플라이휠을 회전하게 구동하도록 상기 플라이휠을 구동하기 위해 상기 윈치를 상기 플라이휠과 연결하는 것, 및
    d. 상기 플라이휠의 회전이 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동하도록 상기 플라이휠을 상기 발전기와 연결하는 것을 포함하는, 발전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 질량체의 중량을 증가시키거나 또는 감소시킴으로써, 상기 풀리들의 제1 및 제2 세트들의 풀리들의 수를 증가시키거나 또는 감소시킴으로써, 또는 상기 윈치와 상기 플라이휠 사이의 및/또는 상기 플라이휠과 상기 발전기 사이의 기어 연결을 변경함으로써, 생성되는 전기의 출력을 변경하는 것을 포함하는, 발전 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제1 질량체의 낙하 운동의 종료는, 상기 제1 질량체와 연관된 상기 케이블이 감기는 상기 배럴의 회전을 제어함으로써 제어되는, 발전 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량체가 최대 거리까지 낙하하는 것을 허용하고 그런 다음 제2 질량체가 낙하를 개시하는 것을 허용하는 것을 포함하는, 발전 시스템.
  18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량체가 미리 결정된 거리까지 낙하하는 것을 허용하고, 제1 질량체가 최대 거리까지 낙하하기 이전에, 제2 질량체가 낙하를 개시하는 것을 허용하는 것을 포함하는, 발전 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질량체는 낙하 동안 펄싱되는, 발전 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 질량체는, 발전기를 상기 윈치의 상기 배럴에 직접적으로 연결함으로써 또는 상기 질량체의 이동에 제동을 적용하기 위해 상기 윈치와 상기 플라이휠 사이에 구동 연결함으로써 펄싱되는, 발전 시스템.
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