PT2263006T

PT2263006T - Sistema e método para armazenar energia

Info

Publication number: PT2263006T
Application number: PT97090963T
Authority: PT
Inventors: James Fiske Orlo
Original assignee: Launchpoint Tech Inc
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2017-08-23
Also published as: BRPI0907201B1; JP5441930B2; EP2263006A2; CN103321850A; US8166760B2; CN101932830A; HRP20171229T1; EP2263006B1; CA2713742A1; CA2713742C; PL2263006T3; CN103321850B; WO2009100211A2; CN101932830B; BRPI0907201A2; KR101590806B1; RU2010136986A; US20120204563A1; DK2263006T3; KR20100129732A

Description

DESCRIÇÃO

SISTEMA E MÉTODO PARA ARMAZENAR ENERGIA

REFERÊNCIA CRUZADA PARA pedidos APLICAÇÕES DE PATENTE RELACIONADOS

CAMPO DE INVENÇÃO

Formas de realização da presente invenção referem—se a sistemas e métodos para armazenar energia. Podem ser usadas formas de realização, por exemplo, para armazenar energia gerada durante os períodos de "fora-pico" (ou seja, os períodos de tempo durante o qual as exigências de energia são mais baixas em relação aos períodos de "pico") e/ou a energia gerada a partir de fontes renováveis, tais como, mas não se limitando a, vento. Numa forma de realização particular, é configurado um sistema de armazenamento de energia para operação em terra. Numa outra forma de realização particular, é configurado um sistema de armazenamento de energisL para funcionar num corpo aquático, tais como, mas não limitado a um oceano.

ANTECEDENTES

Fornecer energia suficiente para alimentar todas as diversas necessidades da sociedade está-se a tornar mais problemático a cada ano. Fontes convencionais, como carvão, petroieo e gás, estão-se a tornar mais caras e mais difíceis de encontrar. Ao mesmo tempo, os subprodutos de combustão produzem poluição do ar e elevam o dióxido de carbono atmosférico, ameaçando consequências graves para o ambiente global. A tecnologia atualmente capaz cte fornecer armazenamento de energia de alta capacidaide é o bombeamento hidrelétrico. Um exemplo desta tecnologia é mostrado no sistema 10 da FIG. 1. Com referência à FIG, 1, o sistema emprega dois grandes reservatórios de água 102 e 105 localizados a diferentes elevações com respeito um ao outro, A água 106 é bombeada pela bomba 101 a partir do reservatório inferior 102 para o reservatório superior 105, sempre que o excesso de energia está disponível, e o excesso de energia (menos quaisquer perdas devido a ineficiências) é armazenado no sistema 10, (o excesso de energia é gerado por gradiente de energia 108 e as potências do motor elétrico 100 por meio de subestação 107) . A energia armazenada no sistema 10 é libertada como se segue. A água 106 é libertada a partir do reservatório superior 105 através da turbina hidráulica 103 para dentro do reservatório inferior 102 para a produção de energia mecânica. A energia mecânica é convertida em energia elétrica pelo gerador 104 e fornecida à rede de energia 108 através da subestação 107.

Instalações em grande escala de sistemas tais como o sistema 10 podem proporcionar uma potência de mais do que 1000 megawatts (MW) e uma capacidade de armazenamento de milhares de megawatts-hora (MW-H) de saída de pico. O bombeamento hioreietrico tem sido uma. tecnolog^ a comum de armazenamento em massa ao longo de clécadas, fornecendo capacidade mundial. No entanto, as restrições geográficas, geológicas e ambientais associadas à conceção de reservatórios para tais sistemas, além do aumento dos custos de construção, fizeram esta tecnologia muito menos atraente para expansão futura. Assim, esta tecnologia não pode proporcionar um método prático para fornecer amola aplicabilidade, capacidade, baixo custo e compatibilidade com o ambiente necessário para suportar as necessidades de uma futura expansão, as quais podem incluir, por exemplo, uma conversão da infraestrutura de energia a partir de fontes de hidrocarbonetos para fontes de energia renováveis. A DE 3805917 AI divulga um sistema de armazenamento de energia, caracterizado por um gradiente de energia criado artificialmente. A DE 10037678 AI divulga um método e aparelho para a realização de armazenamento e retorno de energia elétrica sob a forma de energia potencial. A DE 102005051929 AI revela um dispositivo para armazenar energia gerada em alternativa e a sua entrega a pedido. A DE 4134440 AI descreve uma instalação de geração de energia por uma alimentação de eletricidade para a rede, a fim de cobrir as horas de pico de consumo de eletricidade de cada dia. A GB 2438416 A revela um dispositivo para o armazenamento de eletricidade de uma forma mecânica gravitacional. A. US 3974394 A divulga um método para o armazenamento de energia eólica, hídrica e geotérmica durante os períodos de pico. A. DE 19954052 AI descreve um aparelho para. a conversão cíclica de energia potencial em energia cinética e a energia cinética em energia potencial. A. JP Hll 266553 A descreve um dispositivo que acumula de forma eficiente a energia excedente e, ao mesmo tempo utiliza a energia natural, a mesma facilidade, substituindo todas as energias com uma energia potencial atingindo de uma vez uma acumulaçao de energia complexa, e convertendo a energia potencial em energia cinética, conforme necessário. P FR 1163397 A revela um dispositivo para o desenvolvimento de forças.

RESUMO DA DIVULGAÇÃO A invenção é definida nas reivindicações. Formas de realização da presente invenção são dirigidos para sistemas de armazenamento de energia que podem servir como fontes confiáveis, carga de base despacháveis, bem como fontes de produção intermitente. Em formas de realização particulares, os sistemas podem aproveitar fontes de energia renováveis, tais como, mas não limitados a, à recolhida por painéis solares e turbinas eólicas. De acordo com formas de realização da presente invenção, uma fração significativa da produção de dispositivos a energia solcir e/ou de energia eólica pode ser dirigido para as unidades de armazenamento de energia de grande escala, o qual pode, em seguida, libertar essa energia, conforme necessário.

Em relação a tecnologias tais como bombeamento hidroelétrico, formas de realização da presente invenção são dirigidas para expandir a gama de locais adequados, onde o armazenamento de energia pode ser realizado. As características das formas de realização da invenção incluem: maior potencial de alimentação (1000 MW) ; grande capacidade de armazenamento de energia (incluindo, mas não se limitando a, 8 horas ou mais de potência nominal); minimização do impacto ambiental adverso; e a proximidade de linhas de transmissão de energia ou um grande mercado de energia elétrica, tais como, mas não limitados a uma cidade.

No caso de bombeamento hidrelétrico, pode ser difícil de localizar locais capazes de fornecer todas ou algumas destas características. Formas de realização da presente invenção são direcionadas para expandir a gama de locais de instalação adequados para explorar locais que existem em maior número perto de muitas das principais cidades dos EUA e do mundo.

De acordo com uma forma de realização, um sistema de armazenamento de energia é definido na reivindicação 1.

De acordo com outra forma de realização, um método para o armazenamento de energia é definido na reivindicação 11.

Estes e outros aspetos tornar-se-ão evidentes a partir dos seguintes desenhos e descrição detalhada das formas de realização exemplificativas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIGURA 1 é um diagrama esquemático geral de um sistema de armazenamento de energia hidroelétrica. A FIGURA 2 é um diagrama esquemático generalizada de um sistema de armazenamento de energia exemplificative não coberto pela presente invenção. A FIGURA 3 descreve um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção. A FIGURA 4 descreve uma cúpula de sal. A FIGURA 5 descreve um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção. A FIGURA 6 descreve um sistema de armazenamento de eneraia exemplificativa não coberto pela presente invenção. A FIGURA 7 descreve um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 8A e 8B mostram, respetivamente, uma vista superior e uma vista lateral de pesos de armazenamento exemplificativo não abrangidos pela presente invenção. A FIGURA 9 descreve uma cremalheira de armazenamento exemplificativo não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 10A, 10B e 10C ilustram uma operação de um exemplar de arpéu não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 11A, ilB e liC descrevem um sistema de elevação de acionamento de atrito exemplar não coberto pela presente invenção. A FIGURA 12 descreve um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção. A FIGURA 12A mostra uma vista em corte transversal de uma plataforma flutuante exemplar não coberta pela presente invenção. A FIGURA 13 descreve um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 14A e 14B mostram, respetivamente, uma vista superior e uma vista lateral de pesos de armazenamento exemplificativo não abrangidos pela presente invenção. A FIGURA 15 descreve uma cremalheira de armazenamento exemplificativo não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 16A, 16B e 16C ilustram uma operação exemplificativa de um exemplar de arpéu não abrangido pela presente invenção. A FIGURA 17 descreve um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS i8A e 18B mostram, respetivamente, uma parte superior e uma vista lateral de um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 19A, 19B e 19C ilustram uma instalação do sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 20A, 20B e 20C ilustram uma instalação de exemplar de um sistema de armazenamento de energia não coberto pela presente invenção. A FIGURA 21 é um diagrama esquemático generalizada de um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção. A FIGURA 22 é um diagrama esquemático generalizada de um sistema de armazenamento de energia exemplificativa não coberto pela presente invenção.

As FIGURAS 23A e 23B ilustra uma operação de um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma forma de realização. A FIGURA 24 descreve um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma forma de realização. A FIGURA 25 descreve um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma forma de realização. A FIGURA 26 descreve um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma forma de realização. A FIGURA 27 descreve um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma forma de realização. A FIGURA 28 descreve um sistema de armazenamento de energia de acordo com uma forma de realização. A FIGURA. 2 9 ilustra um método de armazenagem de energia de acordo com uma forma de realização.

DESCRIÇÃO DETALHADA A rnvenção é definida nas reivindicações. A descrição detalhada que se segue β o melhor modo Dresentemente contemplado de implementação de formas de realização da invenção. Esta descrição não é para ser tomada num sentido limitativo, mas é feita simplesmente com a finalidade de ilustrar os princípios gerais de formas de realização da invenção.

Formas de realização da presente invenção referem-se a sistemas e métodos para o armazenamento de energia que podem ser utilizados, por exemplo, para armazenar energia gerada durante os períodos de "fora-pico" (ou seja, os períodos de tempo durante o qual as exigências de energia são menos pesadas em relação a períodos de "pico") e/ou energia gerada a partir de fontes renováveis, como o vento e o sol. Em formas de realização particulares, os métodos e sistemas para o armazenamento de energia está configurado para operação em terra. Em outras formas de realização particulares, os métodos e sistemas para o armazenamento de energia são configurados para operação num ambiente aquático, tais como, mas não limitados a, no oceano.

De acordo com uma forma de realização, a procura de energia do período de "pico" é considerada como sendo cerca de 50% maior do que a procura de energia do período de fora de ponta. De acordo com outras formas de realização, a procura de energia do período de "pico" pode ser definida em outros níveis adequados, incluindo, mas não limitado a, cerca de 100% ou 200% maior do que a procura de energia do período de fora de ponta.

Um aspeto da invenção envolve o armazenamento de energia de pico e/ou de energia renovável para utilização durante períodos de pico. Como tal, de acordo com formas de realização da invenção, os sistemas de armazenamento de energia podem servir como fontes confiáveis, cargas de base despacháveis , bem como fontes de produção intermitente. De acordo com formas de realização particulares da presente divulgação, uma porção significativa da produção a partir de fontes de energia solar e/ou eólica são direcionados para sistemas de armazenamento de energia, que podem, então, libertar a energia, por exemplo, numa base conforme a necessidade.

Um diagrama geral de um sistema 20 de acordo com um exemplo não coberto pela presente revelação é mostrado na FIGURA 2. Exemplos do sistema 20 são aqui descritos com referência a aplicativos baseados em terra e em água. Com referência à FIGURA 2, um peso de armazenamento 2 02 é suspenso por uma ligação 205 para movimento ao longo de um caminho geralmente vertical. Em exemplos particulares, o caminho é substancialmente vertical (isto é, paralelo à direção da força gravitacional). Em outros exemplos, o caminho pode ser inclinado, com uma componente vertical - por exemplo, o caminho é inclinado para baixo. Ein exemplos particulares, o caminho pode ter um comprimento vertical adequado, tal como, mas não limitado a urn comprimento de cerca de 1000 metros ou mais. Num exemplo particular, o comprimento vertical do caminho é de cerca de 6000 metros. De acordo com um exemplo, o peso 2 02 é construído com um material denso, uai como, mas nao limitados a betão, betão armado e/ou aço. De acordo com exemplos particulares, a massa do peso 202 é, peio menos, cercai de 100 toneladas, ou é, pelo menos, cerca de 1000 toneladas. Para reduzir custos, o material denso pode ser um material de custo relativamente baixo. De acordo com exemplos particulares, a ligação 205 pode ser qualquer estrutura adequada de ligação tais como, mas não limitado a um cabo, um arame, uma corda, uma correia ou uma cadeia.

Um operador 201 é acoplado com a ligação 205. O operador 201 opera a ligação 205 para mover o peso 202 contra a gravidade, como irá ser descrito em mais detalhe abaixo. De acordo com uma forma de realização, o operador 201 é um dispositivo de elevação. O guincho 201 pode ser acoplada a um motor 200 para acionamento do guincho 201. Sm alguns exemplos, o motor 200 é acoplado com (ou pode operar como) o gerador. 0 motor e/ou o gerador 200 pode ser acoplado com a subestação 203. A subestação 203 é para a conversão de energia de uma fonte de "transmissão" para um alvo de "distribuição". Em mais detalhe, a subestação 203 pode incluir transformadores que escalonam a tensão de transmissão (por exemplo, na gama de dezenas ou centenas de milhares de volts) psira baixo para tensões de distribuição, as quais, por exemplo, podem ser inferiores a 10000 volts. A subestação 203 pode ter um dispositivo que pode dividir o poder de distribuição em múltiplas direções. A subestação 203 pode também ter disjuntores e interruptores tais que a subestação 203 pode ser desligada a partir de fontes de transmissão e/ou alvos de distribuição, se se desejar. A subestação 203 está acoplada com um emissor de energia elétrica, tal como, mas não limitado a uma rede de energia 204. A rede de energia 204 pode servir como uma fonte de energia para o sistema 20. Em outros exemplos, a fonte de alimentação pode ser um ou mais dispositivos para a captura de energia renovável, tal como, mas não limitado a uma turbina eólica ou um painel solar. A rede de energia 204 pode também receber energia libertada pelo sistema 20, e transportar essa energia a um alvo.

Com referência continuada à FIGURA 2, em operação, a energia é fornecida pela fonte de, por exemplo, rede de energia 204. Nos exemplos em que a energia é fornecida por uma fonte industrial, tais como, a rede de energia, a energia é transformada pela subestação 203 para uso adequado pelo motor 200. O motor 200 aciona o guincho 201 para levantar o peso de armazenamento 2 02 a partir de uma primeira elevação (um local mais longe do guincho 201) para uma segunda elevação (um local mais próximo do guincho 2 01) . Como tal, a energia potencial gravitacionai do peso de armazenamento 202 é aumentada, e o aumento da energia é armazenado no sistema (por exemplo, ao manter a energia potencial gravitacional do peso de armazenamento 202). A energia. armazenada é libertada quando o peso de armazenamento 202 é reduzido. A redução do peso de armazenamento gira o tambor do guincho 201, que aciona de forma eficaz o motor/gerador 200 para produzir energia elétrica. A energia elétrica é condicionada pela subestação 203 para transmissão pela rede de energia 204.

Como tal, a energia que é gerada durante os períodos de fora de pico (por exemplo, períodos do dia durante os quais a energia é de relativamente baixa procura) pode ser armazenada no sistema 20 para uso mais tarde (por exemplo, nos períodos de pico do dia durante a qual a energia tem uma procura relativamente alta). Por exemplo, tal energia fora de ponta podem ser usadas para aumentar o peso de armazenamento 202 para a segunda elevação durante períodos fora das horas de ponta. Como tal, a energia fora de pico (ou uma parte significativa da energia fora de pico) é armazenado no sistema 20. A energia armazenada pode ser libertada durante períodos de pico através da libertação do peso 202 de modo a que ele cai para trás para a primeira elevação, produzindo assim energia para utilização durante os períodos de pico. O sistema 20 pode ser configurado para armazenar uma quantidade desejada (ou quantidades desejcidas) de energia. Por exemplo, uma certa quantidade de energia pode ser armazenada em um tal sistema, se a massa do peso 202 e/ou o comprimento vertical do caminho (isto é, o caminho ao longo do qual o peso 202 é baixado e levantado) estão configurados em conformidade. Por exemplo, no caso de um peso feito de betão, uma vez que o betão tem uma densidade de aproximadamente 2500 quilogramas (Kg) por metro cúbico, um tal peso proporciona uma força descendente de cerca de 24,525 Newtons (N) por metro cúbico. A energia (trabalho) libertado por abaixamento de um metro cúbico de betão através de 1000 metros de elevação pode ser calculado como: W = Força x distância = 24,525 N x 1000 m = 24,525 megajoules =- 6.8 quilowatt - horas

De acordo com um exemplo, o peso 202 está abaixado (ou levantado), a uma velocidade constante em geral de tal modo que a energia é libertada (ou. armazenada) a uma. taxa constante de modo correspondente. De acordo com outros exemplos, o peso 2 02 está abaixado (ou levantado) , em duas ou mais velocidades diferentes - por exemplo, a uma velocidade durante um período inicial de 500 metros e a uma velocidade diferente durante o resto do caminho - de tal modo que a energia é libertada (ou armazenada) a duas velocidades correspondentes. Por exemplo, durante uma porção inicial do caminho, o peso pode ser abaixado ól uma determinada velocidade, e, em seguida, durante uma segunda porção do percurso seguinte a porção inicial, o peso é abaixado a metade da velocidade da parte inicial. Como tal, durante a segunda parte, a energia é produzida a uma velocidade de cerca de metade da taxa na qual a energia é produzida durante a parte inicial. Isto pode corresponder a uma maior procura de energia durante o tempo da porção relativa inicial para a procura de energia durante o tempo da segunda porção. Ainda de acordo com outros exemplos, a redução (ou aumento) do peso 202 aumenta ou diminui de modo a que a taxa à qual a energia é libertada (ou armazenada) é também correspondentemente acelerada ou desacelerada.

De acordo com um exemplo, a eficiência de armazenamento (isto é, a razão entre a energia que é gerada pelo sistema 20 para a potência que está armazenada, no sistema 20) é melhorada por redução do peso 2 02 a velocidades relativamente modestas para minimizar (ou, pelo menos, reduzir as perdas de arrasto) efetuadas como o peso 2 02 é reduzido.

Uma vista lateral de um exemplo de um sistema 30 que é instalado em terra é mostrado na FIGURA 3. Com referência à FIGURA 3, uma estação de energia 305 é suportada sobre a superfície da terra 306. A estação de energia 305 pode ser posicionada diretamente sobre a superfície da terra 306. Em outros exemplos, a estação de energia 306 pode ser posicionada acima da superfície da terra - por exemplo, sobre uma plataforma tal que a estação de energia repousa acima da superfície da terra. A estação de energia 305 pode ser acoplada com dispositivos/sistemas, tais como a subestação 203 e o gradiente de energia 204 da FIGURA 2. A estação de energia 305 inclui um guincho 301. 0 guincho 301 é acoplado a um cabo de elevação 302 que pode ser enrolada em torno do tambor do aparelho de elevação 301. Um peso 303 está suspenso pelo cabo de guincno 302, Noutros exemplos, urna correia ou cadeia pode ser usado em lugar de um cabo para suspender o peso 303. o peso é suspenso de tal forma que pode ser reduzido e levantada dentro do veio 304. tal como será descrito em ma is detalhe abaixo, o veio 304 pode ser formado numa localização tal como, mas não limitado a uma cúpula de sal. De acordo com um exemplo, a orientação do eixo 304 é geralmente vertical (isto é, paralelo à direção da força da gravidade). De acordo com outros exemplos, a orientação do eixo pode ser inclinada coin um componente vertical correspondente ao ângulo. De acordo com um outro exemplo, a profundidade do eixo 304 está entre aproximadamente 1000 e 6000 metros.

Semelhante ao sistema de FIGURA 2, o guincho 301 pode ser acoplado a um motor/gerador para produzir energia elétrica para a transmissão para uma rede (por exemplo, rede de energia de 204 da FIGURA 2) através de linhas de transmissão. De acordo com um outro exemplo, uma caixa de engrenagens é ligada entre o guincho 301 e motor/gerador para multiplicar a taxa de rotação do motor/gerador. De acordo com ainda outro exemplo, um sistema de condicionamento de energia (por exemplo, a subestação de energia 203 da FIGURA 2) é acoplado entre o motor/gerador e a grelha para converter a saída do gerador de uma forma adequada (ou adequado) para transmissão para a grelha e/ou para converter energia elétrica a partir da rede para. a forma apropriada para acionar o motor.

Com referência ' ' a FIGURA 3, a energia é armazenada no sistema 30 quando o guincho 301 é acionado (por exemplo, utilização de eletricidade a partir de um gradiente de alimentação que alimenta o motor/gerador) para levarmar o peso de armazenamento 303 contra a gravidade, para uma primeira elevaçao. A energia armazenao-U no sistema 30 e libertada, quando o peso de armazenamento 303 é permitido para ser libertado de tal modo que se move com a gravidade. Uma vez que o peso 303 continua a ser acoplado com o guincho 301 através do cabo de eievação 302, o guincho 301 é rodsLdo com o peso 303 que se move para baixo do veio 304. O movimento do peso 303 transforma o guincho 301, gerando assim energia, tal como anteriormente descrito.

Como anteriormente descrito com referência a FIGURA 2, um peso de um sistema pode ser reduzido (ou levantada) , em. duas ou mais velocidades diferentes. Com referência à FIGURA 3, em um exemplo, uma velocidade em que o peso 303 é levantado por guincho 301 é controlada eletronicamente. Por exemplo, de acordo com um exemplo de um motor/gerador, para a condução de guincho 301 é controlado por um circuito de controlo acoplado com o motor/gerador para controlar a taxa a que o cabo de elevação 302 é aspirado pelo guincho 301. De acordo coin um outro exemplo, um tal circuito de controlo pode ser acoplado com o guincho 301 para controlar uma tal velocidade.

Com referência continuada às FIGURA 3, em um exemplo, urna velocidade em que o peso 303 é reduzido com guincho 301 é controlado através da configuração de uma frequência de funcionamento de um gerador (por exemplo, o gerador 200 de FIGURA 2) juntamente com a grua. Configurando a frequência de funcionamento para ser de um certo valor correspondentemente, define a velocidade à qual o peso 303 é reduzido. Em alternativa, se um tal gerador é síncrono com uma rede de energia (por exemplo, rede de energia 204 da FIGURA 2), a relação de engrenagem de uma caixa de velocidades pode ser configurada para controlar a velocidade à qual o peso 303 é reduzido. Por exemplo, de acordo com um exemplo, uma caixa de velocidades pode ser ligada entre o guincho 301 e o gerador (ver, por exemplo, a FIGURA 21) . Configurando a relação de engrenagem de urna caixa de velocidades tal que pode ser de um certo valor correspondente define a velocidade à qual o peso 303 é reduzido.

Com referência continuada à FIGURA 3, em um exemplo alternativo, uma velocidade em que o peso 303 é reduzido com guincho 301 é controlada por ou utilizando a estrutura mecânica. Por exemplo, de acordo com um exemplo, uma estrutura ae amortecimento (proporcionando, por exemplo, um ou rnais níveis de amortecimento) é fornecida para controlar a taxa a que o cabo de elevação 302 é puxado para fora a partir de guincho 301. Uma tal estrutura de amortecimento pode incluir, mas não se limita a, uma pinça a justável configurável para aumentar a resistência à rotação do tambor de guincho 301. De acordo com outro exemplo, o guincho 301 inclui uma estrutura para a fixação de uma tal resistência (tal como, mas não limitado, um parafuso que pode ser apertado ou desapertado) . A estrutura de amortecimento descrito acima pode ser operável manualmente (por exemplo, a partir de um local acessível a um operador humano) ou por um dispositivo eletronicamente controlável, tais como um atuador.

Os custos de construção associados com o sistema 30 podem ser reduzidos, por exemplo, por, reduzir o custo de construção do eixo vertical em gerail (por exemplo, o eixo 304 da FIGURA 3). Os custos associados à construção do eixo podem depender da disponibilidade de estratos em sub-superf ície através do qual tal eixo pode ser furado com mais facilidade.

De acordo com um exemplo» o eixo e construído em um local que tem adequadamente grande depósito de um material relativamente macio — por exemplo» um minerai macio. De acordo com um exemplo particular, o eixo é construído numa cúpula de sal. As cúpulas salinas são depósitos de sal que» por exemplo, podem ter um diâmetro de secção transversal de dez quilómetros e uma profundidade de seis km (ou mais). Podem consistir principalmente de cloreto de sódio cristalizado (isto é, sal de rocha), que é um mineral muito macio.

Com referência à FIGURA 4, é mostrada uma vista em corte transversal de um local que tern uma cúpula de sal 40 0. A cúpula de sal pode ser localizada adjacente a múltiplas camadas de estratos sub-superficiais. As camadas de estratos do subsolo podem ser de um material diferente que tenha um nível de dureza diferente da do sal-gema.

De acordo com um exemplo um exemplo de uma cúpula de sail apropriada é em que cavernas são normalmente criadas usando uma solução de mineração. Uma cúpula de sal tal é utilizada para armazenar o gás natural ou produtos de petróleo (por exemplo» cavidades 421, 422, 423, 424 da FIGURA 4).

Com referência à FIGURA 5» é mostrado um sistema de armazenamento de acordo com um exemplo. A estação de alimentação 305 está instalada no (ou perto) topo do veio 304 e um peso de armazenamento 302 é suspenso para o movimento ao longo da dimensão vertical do eixo. Porções do veio podem ser rodeadas por sobrecarga 50 0 e rocha de cobertura 501. A parte principal do veio pode ser rodeada pela cupula de sal 502. Um tal eixo pode ser construído, por exemplo, usando uma máquina de eixo chato, com cortes realizados na superfície da lama de perfuração. De acordo com um exemplo, peio menos, porções do veio são revestidas com um material de reforço, tal como, mas não limitados a betão, aço ou um material semelhante pcira minimizar a probabilidade de colapso ou invasão do solo.

Nos locais de algumas cúpulas salinas, a grande profundidade viável do eixo e a facilidade de construção do eixo fornecem o potencial de grande capacidade de armazenamento por eixo construído. Por exemplo, uma haste tendo um diâmetro de secção transversal de 10 metros e uma profundidade de 6 km iria proporcionar espaço suficiente para uma massa de armazenamento de betão de mais de 100000 toneladas, proporcionando, desse modo, uma capacidade de armazenamento da ordem de três gigawatts-hora.

Devido ao diâmetro da secção transversal relativamente grande de algumas cúpulas salinas, as cúpulas de sal podem acomodar dois ou mais sistemas (por exemplo, o sistema 30) . Com referência à FIGURA 6, é mostrada uma cúpula de sal 600 que acomoda múltiplos veios 304, cada eixo corresponde a uma estação de energia 305 (eixos adjacentes (vizinhos) ou estações de energia estão afastadas uma da outra por uma distância adequada). Por exemplo, uma cúpula de sal que tem um diâmetro de secção transversal de 2 km tem uma área de secção transversal de cerca de 3 km quadrados. Se a "pegada" de cada estação de alimentação 305 (que pode proporcionar um acesso suficiente para a estação de energia) ocupa cerca de 250 metros quadrados, a cúpula de sal pode acomodar um total de 12000 de emparelhamentos de estação de energia/eixo. Se cada um destes pares fornece 25 megawatts de energia, durante oito horas, ou 200 megawatts-hora, a capacidsLde total do local seria de 30 0 GW para 8 horas ou 2400 gigawatts-hora.

De acordo com um exemplo, é configurado um sistema para abaixar e levantar dois ou mais pesos. Por exemplo, os pesos são reduzidos ou aumentados por um conjunto de elevação individualmente (por exemplo, um de cada vez). Com referência à FIGURA 7, um grupo de pesos de armazenamento 7 04a, 7 04b, 7 04c, 7 04d, 7 04E, 7Q4f, e 7 04g são manipulados no sistema. Os pesos individuais podem ser acoplados para içar a montagem 701 através de um cabo de elevação 703. De acordo com um exemplo, os pesos são geralmente iguais em massa em relação ao outro e geralmente similares em tamanho e forma. De acordo com um outro exemplo, os pesos têm massas diferentes uns em relação aos outros e/ou têm tamanhos e formas diferentes. Como explicado anteriormente, as massas dos pesos podem ser escolhidas para fornecer a quantidade de energia que é gerada (ou armazenada), quando o peso é reduzido (ou levantado) de (ou para) a maior elevação.

Na elevação mais alta, os pesos 704b-704g são suportados por um suporte 7 02 localizado noa (ou perto) topo do veio 7 04. Um exemplo de uma cremalheira 7 02 será descrito em maior detalhe abaixo com referência à FIGURA 9. Na elevação mais baixa, os pesos podem repousar um sobre o outro e/ou numa base (por exemplo, a base 806 da FIGURA 8B) localizada na (ou próximo) da parte inferior do veio 704.

Com referência à FIGURA 8A, uma vista de topo 804a do peso de armazenamento é mostrada de acordo com um exemplo. De acordo com um exemplo, o peso de armazenamento 804a tem um corte transversal circular. De acordo com outros exemplos, o peso de armazenamento tem uma forma oval, quadrada ou retangular. O peso 804a pode ter um recetáculo 805 para fazer a interface com o cabo do guincho (por exemplo, o cabo de guincho 703 da FIGURA 7) para facilitar a elevação e abaixamento do peso ao longo do eixo 804a. De acordo com um exemplo, o peso é construído de betão, betão armado ou de outro material adequadamente denso. De acordo com um exemplo, o recetáculo de arpéu 805 é formada de um material durável, tal como, mas não limitado a aço.

Com referência à FIGURA 8B, é mostrada uma vista em corte transversal de uma pilha de pesos de armazenamento na configuração reduzida de acordo com um exemplo. 0 peso 804c está posicionado para assentar diretamente na base 806. Os pesos 804b e 804a são posicionados para descanso, respetivamente, no peso 804c e 804b.

Como descrito anteriormente, na elevação mais alta, os pesos podem ser suportados por um suporte de armazenamento localizado no topo do veio. Com referência à FIGURA 9, é mostrado uma vista em corte transversal de uma cremalheira de armazenamento 900 de acordo com um exemplo. A prateleira de armazenamento tem uma armação 901 que é dimensionado para ser posicionado dentro de um eixo (por exemplo, o eixo 704 da FIGURA /). A moldura pode incluir, por exemplo, uma estrutura de tubo do tipo cilíndrico ou outra estrutura adequada que formam uma ou mais paredes em torno da perxrerxa do veio (por exemplo, o eixo 704}, pelo menos ao longo de uma porção do comprimento do veio.

De acordo com um exemplo, a estrutura 901 é configurada para proporcionar uma ou mars paredes de bordos opostos adjacentes ae cada um dos pesos. De acordo com um exemplo, a estrutura 901 inclui fechos 902 (por exemplo, fechos 902a e 902b) incluindo membros salientes retrácteis que são controláveis para estender e retrair a partir de dentro da armação 901. As patilhas 902a e 902b podem ser confiaurados para manter os pesos no lugar, como desejado. Os fechos 902a são mostrados num estado estendido para suportar os pe^os de armazenamenco 904a e 904b. De acordo com um exemplo, no estado estendido, os trincos estão configurados para engatar seletivamente uma ou mais superfícies de extremidade, tais como, mas não limitadas a superficies inferiores dos pesos. De acordo com um outro exemplo, os trincos estão configurados para engatar seletivamente e estender-se para um ou mais recessos (tais como, mas não limitados a entalhes), relativamente aos pesos. Os fechos 902b são mostrados num estado retraído. No entanto, os fechos 902b são extensíveis para receber um lado de peso que é aumentado para a elevação mais elevada. De acordo com um exemplo, no estado retraído, os trincos estão configurados para retirar a posições que desengatam os trincos a partir dos pesos, tais como, mas não limitados a posições dentro de recessos (tais como, mas não limitados a entalhes) no quadro 901.

Como descrito anteriormente, os trincos são controláveis para estender e retrair a partir de dentro da moldura. De acordo com um exemplo, os fechos têm atuadores que são controláveis para estender e retrair seletivamente os trincos. Num. outro exemplo, os acionadores podem ser controlados manualmente através de, por exemplo, alavancas ou interruptores que são capazes de ser operados manualmente a partir de um local acessível a um operador humano.

De acordo com um outro exemplo adicional, os atuadores são eletronicamente controláveis. Os atuadores estão em comunicação com o circuito eletrónico através de, por exemplo, um ou mais condutores ou sem fios ligações. Exemplos de ligações eletricamente condutoras incluem, mas não estão limitados a fios elétricos ou cabos. O controlo dos atuadores pelo circuito eletrónico pode ser baseado em hardware e/ou software. Por exemplo, os dispositivos sensores que detetam a presença de um peso a uma determinada posição podem desencadear o atuador para estender o correspondente trinco (es) a partir da posição retraída (ver, por exemplo, o trinco de 902b da FIGURA 9). Para a posição estendida (ver, por exemplo, o trinco 902a da FIGURA 9}. Como outro exemplo, uma rotina de software que deteta a procura de energia adicional a um determinado período de tempo pode provocar o atuador para retrair o trinco correspondente (es) a partir da posição estendida para a posição retraída de tal modo que o peso trancado é libertado a partir da cremalheira.

Outras rotinas de controlo para controlar a temporização de trinco que se estende ou operações de retração (para reter ou libertar seletivamente os pesos) pode ser fornecida, por hardware adequado e/ou software e componentes eletrónicos de processamento apropriados para o processamento de rotinas e fornecer sinais de controlo para o trinco dos atuadores. Tais rotinas de controlo podem basear-se, pelo menos em parte, na deteção da presença de um peso ou a deteção de uma procura de energia adicional (por exemplo, uma procura que exceda urn valor limiar especificado) e/ou outros fatores incluindo, mas não limitando a, os tempos predefinidos de dia, datas, condições ambientais, ou cl entrada manual.

Embora a forma de realização da FIGURA 9 mostre patilhas em uma ou mais paredes da armação 901 e recessos ou superfícies de captura sobre os pesos 904ab, em outros exemplos, os fechos salientes retrácteis podem ser localizados nos pesos, e os recipientes podem ser posicionados na armação ou prateleira. Em ainda outros exemplos, os fechos podem ser membros de articulação, como será descrito em mais detalhe abaixo com respeito à FIGURA 15.

De acordo com um exemplo, para armazenar (ou libertar) energia, o conjunto de guincho 701 levanta (ou diminui) os pesos de armazenamento, um de cada vez, para posicionar os pesos no topo (ou no fundo) da haste. Com referência às FIGURAS 10A, 10B e 10C, é descrito um exemplo de uma interface de agarrar em mais detalhe. G gancho 1000 é posicionado na extremidade de cabo de elevação móvel 1010. A garra possui um corpo 1000a central e um ou mais membros salientes 1000b. A garra pode também ter um canal interior, através do qual um conector se pode estender, tal como, mas não limitado a um cabo ou fio. Numa forma de realização, os membros protuberantes 1000b está acoplado rotativamente ao corpo central 1000a. Num outro exemplo, os membros protuberantes são charneira entre uma primeira posição (de um estado aberto) em que uma porção do membro prolonga-se lateralmente para além da largura do corpo central e uma segunda posição (de um estado fechado) na qual o membro está alinhado no interior (ou no interior) das fronteiras do corpo central. A garra 1000 está controlada para ser colocada no estado fechado ou no estado aberto. De acordo com um exemplo, a garra é controlcLda para alternar entre estes dois estcidos de uma maneira semelhante à maneira pela qual as patilhas 902 da FIGURA 9 são controlados, tal como descrito com referência à FIGURA 9. Por exemplo, os membros protuberantes 1000b podem ter atuadores que são controláveis para rodar seletivamente os membros salientes. Num outro exemplo, os acionaaores poaein ser controlados manualmente através cie, por exemplo, uma alavanca ou um interruptor que é capaz de ser operado manualmente.

De acordo com outros exemplos, os atuadores são eletronicamente controláveis. Os atuadores estão em comunicação com o circuito eletrónico através de, por exemplo, um ou mais condutores ou sem fios ligações. Exemplos de ligações eletricamente condutoras incluem, mas não estão limitados a fios elétricos ou cabos. 0 controlo dos atuadores pelo circuito eletrónico pode ser baseado em hardware e/ou software. Por exemplo, os dispositivos sensores que detetam a presença de um peso em. torno do corpo central 1000a podem desencadear o atuador para rodar o membro que se projeta a partir da posição fechada (ver, por exemplo, a FIGURA 10A) . Para a posição aberta (ver, por exemplo, a FIGURA 10B) , Como outro exemplo, uma rotina de software deteta a procura de energia adicional a um certo tempo e a presença de um peso em torno do corpo central 1000a pode desencadear o atuador para rodar o membro que se projetei a partir da posição fechada para a posição da caneta de modo a que o peso engatado pode ser reduzido. De acordo com um exemplo, o controlador do membro saliente da garra é coordenado com o controlo dos trincos (por exemplo, os fechos 902A da FIGURA 9) , que bloqueia a posição dos pesos, por exemplo, de tal modo que o gancho é configurado para estar na posição aberta antes de os fechos que envolvem um certo peso serem retraídos para libertar o peso.

Tal como descrito anteriormente com referência aos fechos 902 da FIGURA 9, outras rotinas de controlo para controlar o tempo de abertura das garras e do fecho (para reter seletivamente ou libertar os pesos) podem ser fornecidas por equipamento adequado e/ou software e componentes eletrónicos de processamento apropriados para o processamento de rotinas e fornecer sinais de controlo para lidar com os atuadores.

Uma ligação guia 102 0 estende-se através de um canal na garra 1000 e, pelo menos, uma porção do cabo da grua 1010. A ligação de guia 1020 podem incluir, mas não está limitado a um cabo de guia, um fio de guia ou um tubo de guia. A posição da ligação de guia 1020 podem ser fixados de forma estável, por exemplo, por fixação de uma extremidade da ligação de guia para um membro fixo (por exemplo, base 1040 da FIGURA 10A) . Para facilitar a descrição, a ligação de guia 1020 será. referida como um cabo de guia.

Com referência à FIGURA 10A, é mostrado o engate do gancho com um peso 1030 que está a ser levantado. Na FIGURA 10A, o gancho 1000 está no seu estado fechado, e o peso 1030 está apoiado na base 1040 . Guiada pelo cabo de guia de 1020, a garra fechada 1000 e o cabo de guincho 1010 pode ser reduzido após o recetáculo garra 1031 do peso de armazenamento 1030. Uma vez que o gancho 1000 está no seu estado fechado, pode ser estendida para além do recetáculo de garra 1031 e para dentro do canal 1032 do peso 1030.

Com referência à FIGURA 10B, o gancho 1000 é mostrado no seu estado aberto. Neste estado, as protuberâncias 1001 estendem-se desde o corpo da garra 1000. As protuberâncias 1001 são configuradas para engatar o recipiente de garra 1031 do peso 1030. Como tal, quando a garra aberta 1000 e o cabo de guincho 1010 são levantados ao longo do canal 1032, as saliências 1001 acoplam o recetáculo de garra 1031, e o peso i03'J e capaz de ser levantado pelo cabo de auincho 1010 (ver, por exemplo, a FIGURA 10C) . O levantamento do peso é guiado pelo de cabo de guia 1020. O cabo de guia i02U garante que os pesos de armazenamento estão adequadamente alinhados com a base 1040 (durante a redução dos pesos de armazenamento) e também dirige o aumento dos pesos para a prateleira (por exemplo, a cremalheira 900 da FIGURA 9) . Por exemplo, o cabo de guia 1020 pode permitir que a garra 1000 engate rapidamente o peso de armazenamento 1030, quando é desejável que o peso de armazenamento 1030 seja levantado e devolvido para a cremalheira (por exemplo, a cremalheira 900 da FIGURA 9).

Como tal, a garra 1000 pode ser usada para elevar individualmente pesos ao longo do eixo. De um modo semelhante, sl garra pode envolver individualmente os pesos (por exemplo, via recipiente de garra 1001) de tal forma que os pesos podem ser reduzidos individualmente ao longo do eixo. Por exemplo, a elevação mais alta, o gancho fechado é reduzido passado um recetáculo de garra de um peso selecionado e é colocado no estado aberto para acoplar o recetáculo de garra. Quando o peso é libertado a partir da cremalheira (por exemplo, as patilhas de suporte do peso são retraídas para dentro da prateleira), o abaixamento do cabo da grua e a garra vai diminuir o peso ao longo do eixo. Quando o peso atinge o fundo do poço, o gancho 1000 é colocado no seu estado fechado para desengatar a partir do peso. O cabo de guincho 1010 e a garra 1000 podem, então, ser levantados para recuperar um outro peso.

Distribuir a massa de um peso ao longo de vários pesos pode reduzir a tensão aplicada aos dispositivos, tais como o mecanismo de elevação e o cabo de guincho. Pesos de pouco mais de 100 toneladas métricas, qusmdo reduzidos a uma velocidade de 10 metros por segundo, podem fornecer 10 megawatts de potência de saída. Utilizando mais do que um sistema (por exemplo, o sistema descrito com referência a FIGURA. 7) em cooperação (ou em conjunto) uns com os outros pode auxiliar no fornecimento de um nível mais uniforme de potência de saida, ou um nível mais uniforme cte disponibilidade de armazenagem com respeito ao tempo.

De acordo com um exemplo, um sistema de elevação de acionamento de atrito 110 é empregue para levantar e baixar os pesos num sistema que emprega vários pesos. Com referência à FIGURA 11A, urna polia 1101 é acoplada operativamente com polias de elevação 1102 e 1103. A polia 1108 também está operacionalmente acoplada com polias de elevação 1102 e 1103. As polias de elevação 1102 e 1103 são operativas para levantar e baixar um conjunto respetivo de pesos ao longo das faixas 1104 e 1105. Para elevar os pesos, uma ou mais das polias podem ser operativamente ligadas a uma fonte de acionamento (tais como, roas não limitados a um motor) para receber uma força de acionamento para levantar o peso. Por exemplo, a polia 1101 pode ser acoplada funcionalmente com uma tal fonte de acionamento. Coro referência à Figura 11B, os tambores das polias de elevação 1102 e 1103 rodam em sentidos contrários para levantar as garras 110 6 e 1107. De acordo com uma forma de realização, o sistema de guincho 110 usa garras, por exemplo, (mas não se limitando a) a garras para agarrar 1000 semelhantes, que foram descritas com referência às FIGURAS 10A, 10B e 10C. Por exemplo, quando o gancho 110 6 é acoplado com um peso para diminuir o peso da parte superior do veio para o fundo do poço, o tambor de guincho da polia 1103 é obrigado a rodar no sentido horário. Ao mesmo tempo, o tambor de guincho da polia 1102 é obrigado a rodar no sentido anti-horário, elevando deste modo a garra 1107 em direção ao topo do veio. A manipulação das duas garras 110 6 e 1107 por um único circuito de cabo 1109 pode tornar o sistema de guincho 110 mais eficiente. Por exemplo, quando um gancho (por exemplo, uma garra 110 6) é portador de um peso a partir do topo do veio para a parte inferior, o outro gancho (por exemplo, uma garra 1107) irá ser crescente, vazio, a partir do fundo do poço para o início. A primeira garra liberta o seu peso (por exemplo, na base 1110), e o segundo gancho engata um peso e transporta-o para o fundo do poço, e assim por diante. Apesar de apenas quatro pesos serem mostrados na FIGURA 11Ά, outros exemplos do sistema podem acomodar mais ou menos do que quatro pesos. Com referência à FIGURA 11C, é mostrado uma vista em corte transversal do veio. Dois pesos 110 9 são posicionados para o movimento ao longo da sua respetiva pista 1104 e 1105.

De acordo com certos exemplos, sistemas similares aos descritos acima (por exemplo, o sistema 20 da FIGURA 2) está configurado para ser utilizado num ambiente aquático, tais como, mas não limitado a urn grande corpo de água - por exemplo, um oceano, mar, lago profundo ou similar.

Com referência à FIGURA 12, é mostrado uma vista lateral de um sistema à base de mar 12 0 de acordo com um exemplo. O sistema inclui uma plataforma flutuante 1210. De acordo com uma forma de realização exemplar, a plataforma 1210 é formada de um ou mais membros de flutuação cilíndricos (ver, por exemplo, os membros 1211 da vista em corte transversal da FIGURA 12A). De acordo com um outro exemplo, os membros cilíndricos 1211 são geralmente recipientes fechados ocos, estanques à água, que contêm um material menos denso do que a água (por exemplo, ar) parei aumentar a flutuação da plataforma 1210. De acordo com urn outro exemplo, os membros cilíndricos 1211 contêm um material (por exemplo, espuma, de baixa densidade) para evitar que os elementos se encham com água e afundem no caso de uma fuga. De cicordo com ainda um outro exemplo adicional, os membros de reforço estrutural interior (por exemplo, escoras) podem ser posicionados no interior dos elementos cilíndricos para proporcionar um reforço estrutural adicional.

Em outros exemplos, os membros 1211 podem tomar a forma de outras formas, tais como, mas não limitados a caixas poligonais ou de esferas.

De acordo com um exemplo, as paredes dos elementos cilíndricos são formadas de aço ou um material adequadamente rígido e/ou durável. Uma plataforma formada por elementos cilíndricos, tais como os descritos com referência às FIGURAS 12 e 12Ά é conhecida como uma plataforma "spar". De acordo com exemplos alternativos, plataformas flutuantes podem ser formadas de acordo com outros modelos adequados.

Com referência continuada à FIGURA 12, a plataforma 1210 suporta uma estação de energia 1200, por exemplo, em uma extremidade da plataforma. Como descrito em relação aos exemplos anteriores, a estação de energia 1200 pode incluir um guindaste 1201, um motor/gerador e outros equipamentos afins. Um balastro 1220 está posicionado, por exemplo, numa extremidade oposta da plataforma 1210 em relação à extremidade em que a estação de energia está localizada. Como irá ser descrito em mais detalhe abaixo, o balastro 1220 é para o posicionamento do sistema 120 para utilização operacional.

De acordo com outros exemplos, a estação de energia 1200 (por exemplo, o guincho 1201, o motor/gerador, e afins) pode ser posicionada na plataforma (por exemplo, numa câmara no interior da plataforma) para estar mais perto do balastro 122 0 de tal modo que o centro de gravidade do sistema 120 é reduzido. Como tal, o sistema pode ser submerso mais profundamente no corpo de água, e podem ser tornados menos suscetíveis de movimento devido a correntes de ar e de água. Por exemplo, a estação de energia 1200 pode ser posicionada imediatamente por cima do balastro 1220. Num exemplo em que a estação de energia 1200 está alojada numa câmara na plataforma 1210, a câmara pode ser pressurizada e/ ou selada para ajudar a evitar que a áaua entre na câmara.

Com referência à FIGURA 12A, na plataforma 1210, é fornecido um canal de passagem 1212 geralmente vertical ou geralmente no centro da plataforma. 0 canal pode ser definido por um membro tal como, mas não se limitando a, um membro cilíndrico, tal corno um tubo ou um veio. O canal 1212 estende-se através da plataforma 1210 para facilitar o levantamento e abaixamento do cabo da grua 1230, o qual é acoplado com o guincho 1201.

Numa das extremidades, o cabo de elevação (ou fio, corda, correra, corrente ou semelhante) 1230 é acoplado com a grua 1201. Na extremidade oposta, o cabo de guincho 1230 é acoplado com peso de armazenamento 1240. Como tal, o peso de armazenamento de 1240 é suspenso em água a cabo pela grua 1230. De acordo com uma forma de realização, o peso de armazenamento 1x4 0 é semelhcinte parai pesos de armazenamento descritos acima com respeito a outros exemplos (por exemplo, o peso de armazenamento 303 da FIGURA 3) . Por exemplo, o peso de armazenamento 124 0 pode ser construído de betão, betão armado, de aço, ou outro material apropriadamente denso.

De acordo com um exemplo, a plataforma 1210 é amarrado ao chão 127 0 do corpo de água para evitar que o sistema 120 derive, devido a correntes de ar ou água. De acordo com um exemplo, a plataforma 1210 é amarrado ao chão 1270 via linhas de amarraçao 1250. De acordo com um exemplo, as linhas de amarração podem ser qualquer estrutura de ligação adequada, tal como, mas não limitados a cabos, cabos, ou correntes que poaem ser seguras ao chão por estacas, âncoras ou aiirlj.areo. Um ou maig cabos de transmissão elétricos 1260 pode ser proporcionado para transportar energia libertada pelo sistema 120. De acordo com um exemplo, os cabos de transmissão de 12 60 estendera-se desde a estação de energia 1210 para o chão 127 0, e a partir do C-hdO para escorar para COH6XdO a Uma rede cj.fi enercria (por exemplo, a rede de energia 204 da FIGURA 2).

Em operaçao, o srsrema ca Fr^URA 12 opera de forma semelhante aos sistemas descritos acima com respeito a outros exemplos (por exemplo, o sistema 300 de FIGURA 3). O aumento do peso de armazenamento 1240 usando uma grua 1201 armazena energia no sistema 120 na forma de eneraia potencial gravitacional. A redução do peso de armazenamento 1240 liberta a energia armazenada, e gera energia que pode ser levada a cabo pela transmissão 1260.

De acordo com um exemplo, o abaixamento de peso 1240 através da água a velocidades modestas minimiza (ou pelo menos reduz) as perdas de arrasto. Por exemplo, uma esfera de betão com um diâmetro de 10 metros pode ter uma massa de 1309 toneladas métricas e, correspondentemente, pode libertar mais de 6,3 megawatts-hora de energia quando é reduzido por meio de 3000 metros de água. Se o peso for reduzido a uma velocidade de 1 metro por segundo, a energia é libertada a uma taxa de mais de 7,5 megawatts durante esse período. Como tal, de acordo com um sistema modelado, estima-se que as perdas de arrasto podem constituir menos do que 0,3% da energia libertada. Um peso que tem uma forma calculado para proporcionar um melhor desempenho hidrodinâmico do que uma esfera (por exemplo, um peso em forma de cápsula com as extremidades arredondadas, tais como um peso que tem a forma de peso 1240) vai reduzir ainda mais as perdas de arrasto.

Como anteriormente descrito com referência à FIGURA 2, um peso de um sistema pode ser reduzido (ou levantado) , em duas ou mais velocidades diferentes. Como descrito acima com referência à FIGURA 3, num exemplo, com referência à FIGURA 12, uma velocidade em que o peso 1240 é levantado por guincho 1201 é controlado eletronicamente. Por exemplo, de acordo com um exemplo, um motor/gerador, para a condução de grua 1201, é controlado por um circuito de controlo acoplado com o motor/gerador para controlar a taxa a que o cabo de elevação 1230 é aspirado pelo guincho 1201. De acordo com um outro exemplo, um tal circuito de controlo pode ser acoplado com o guincho 1201 para controlar uma tal velocidade.

Com referência continuada à FIGURA 12, num exemplo, uma velocidade em que o peso 1240 é reduzido pelo guincho 1201 é controlado através da configuração de uma frequência de funcionamento de um gerador (por exemplo, o gerador 200 da FIGURA 2) juntamente com a grua. Configurando a frequência de funcionamento para ser de um certo valor correspondentemente, define a velocidade a que o peso 1240 é reduzido. Em alternativa, se um tal gerador é síncrono com uma rede de energia (por exemplo, a rede de energia 204 da FIGURA 2), a relação de engrenagem de uma caixa de velocidades pode ser configurada para controlar a velocidade a que o peso 1240 é reduzido. Por exemplo, de acordo comi um exemplo, uma caixa de velocidades pode ser acoplada entre o guincho 1201 e o gerador (ver, por exemplo, a FIGURA 21). Configurando a relação de engrenagem de uma caixa de velocidades tais que ser de um certo valor correspondente define a velocidade a que o peso 1240 é reduzido.

Com referência continuada à FIGURA 12, num exemplo alternativo, unia velocidade em que o peso 1240 é reduzido pelo guincho 1201 é controlado por um ou utilizando a estrutura mecânica. Por exemplo, de acordo com um exemplo, uma. estrutura de amortecimento (proporcionando, por exemplo, um ou mais níveis de amortecimento) é fornecido para controlar a taxa a que o cabo de elevação 1230 é arrastado para fora a partir do guincho 1201. Uma tal estrutura de amortecimento pode incluir, mas não se limita a, uma pinça ajustável configurável para aumentar a resistência a rotação do tambor do guincho 1201. De acordo com outro exemplo, o guincho 1201 inclui uma estrutura para a fixação de uma tal resistência (tal como, mas não limitado, um parafuso que pode ser apertado ou desapertado). A estrutura de amortecimento descrita acima pode ser operável manualmente (por exemplo, a partir de um local acessível a um operador humano) ou por um dispositivo eletronicamente controlável tal como, um atuador.

Semelhante ao sistema da FIGURA 7, um sistema baseado no mar de acordo com um exemplo, pode empregar dois ou ma.is pesos de armazenamento. Com referência à FIGURA 13, o sistema 130 inclui pesos 1340a, 1340b, 1340c, 1340d e 1340e. Semelhante ao sistema da FIGURA 7, os pesos 1340a a 13 4 0 e podem ser levantados e baixados individualmente. Quando levantados, os pesos podem ser suportados por uma cremalheira 1350 suspensa a partir da plataforma de 1310. De SLCordo com um exemplo da cremalheira 1350 é semelhante às cremalheiras tais como cremalheira 900, que foi descrita com referência à FIGURA 9. Para libertar energia, o guincho 1301 reduz os pesos de armazenamento, um de cada vez, e repousam sobre uma base 1380 colocado no chão do corpo de água. Como irá ser descrito em mais detalhe com respeito à FIGURA 15, de acordo com um exemplo, os pesos podem ser suportados pela cremalheira de armazenamento 1350 utilizando fechos. Como irá ser descrito em mais detalhe com respeito à FIGURA 16, de acordo com um exemplo, um gancho 1600 é usado para envolver cada peso de armazenamento 1340a, 1340b, 1340c, 1340d, 1340e para elevar e baixar o peso através da água.

De acordo com um exemplo, um cabo de guia 1370 (o qual pode ser semelhante, por exemplo, ao cabo de guia 1020 das FIGURAS 10Ά, 10B e 10C) pode ajudar a garantir que os pesos de armazenamento 1340a a 1340e estão adequadamente alinhados com. a ba.se de descanso 1380 e permite que o gancho 1600 rapidamente engate com um peso para retornar o peso para a cremalheira 1350. De acordo com um exemplo, dois ou mais sistemas tais como o sistema da FIGURA 13 são utilizados em cooperação (ou em conjunto) para proporcionar um ou mais níveis de potência de saída uniforme e./ou um ou mais níveis de disponibilidade de armazenamento.

Com referência à FIGURA 14A, é mostrado uma vista de topo de um peso de armazenamento 1440 de acordo com um. exemplo. De acordo com um exemplo, o peso 1440 é configurado para melhorar o desempenho subaquático. Um recetáculo de garra 1441 é fornecido para engatar comi o gancho (por exemplo, a garra 1600 da FIGURA 13) . Além disso, o recetáculo de garra 1441 define (pelo menos, em parte) o canal 1444 através do qual o gancho (por exemplo, a garra 1600 da FIGURA 13), o cabo de elevação, e o cabo de guia (por exemplo, cabo de 1370 da FIGURA 13) podem estender-se. O peso 1440 pode ser formado de tal modo que a maior parte (ou muito mais) da sua massa está localizada na sua periferia. Num exemplo, onde o peso tem uma secção transversal circular, a maioria (ou muito mais) do seu peso está localizado no seu rebordo 1442. Como tal, o peso é mais adequado para diminuir o arrasto. Em outros exemplos, a porção periférica do peso 1440 pode ter outras formas adequadas. De acordo com um exemplo, a. densidade do material que forma o aro 1442 pode ser maior do que a densidade do material que forma a porção interior 1443 do peso. De acordo com um outro exemplo, a porção interior 1443 é aberta (ou cavidade). 0 rebordo 1442 (e potencialmente outras partes do peso) podem ser construídos de betão armado ou de um material adequadamente forte, tal que o peso é mais capaz de suportar a pressão da água quando o peso é submerso significativamente abaixo da s up e r f í c i e d a água.

Com referência à FIGURA 14B, é mostrado uma vista de lado em corte transversal dos pesos 1440b, 1440C, 1440d e 1440e. De acordo com um exemplo, os pesos são configurados para descansar na base 1480. De acordo com um exemplo, cada um dos pesos é configurado de tal modo que o seu centro de gravidade está localizado abaixo do recetáculo de garra 1441 para melhorar a estabilidade do peso, uma vez que é reduzido ou levantado por meio de água. De acordo com um outro exemplo, o peso 1440 é simplificado para alisar a superfície das suas superfícies externas (tais como, mas não limitados a as superfícies que empurrsim diretcimente contra a água quando o peso é reduzido ou elevado) para minimizar (ou diminuir) o arrastamento do fluido.

Uma crernalneira de armazenamento é mostrada na FIGURA 15. De acordo com um exemplo, a cremalheira 150 possui uma estrutura 1560 que está configurada para proporcionar uma ou mais paredes adjacentes de extremidades opostas de cada um dos pesos. O quadro 1560 pode incluir trincos retrácteis (ou articuláveis) 1562 (por exemplo, fechos 1562a e 902b) que são controláveis para estender (ou girar) e se retrair para dentro (ou para trás) do quadro 1560.

Num exemplo, os trincos 1562 estão acoplados de modo articulado à armação. Numa outra forma, de reaiizaçao, os trincos são uma charneira entre uma primeira posição (de um. estado estendido) em que uma porção do trinco se prolonga lateralmente para além da largura da armação e uma segunda posição (de um estado retraído) na qual o trinco está geralmente alinhado com ou no interior etas fronteiras do quadro.

Os trincos são controláveis para serem colocados no estado estendido ou no estado retraído. De acordo com um exemplo, o controlo dos trincos é semelhante ao descrito com respeito aos fechos 902 da FIGURA 9. Por exemplo, as travas 1562 podem ter atuadores que são controláveis para rodar seletivamente o trinco. Num outro exemplo, os acionadores podem ser controlados manualmente através de, por exemplo, uma alavanca ou um interruptor que é capaz de ser operado manualmente, por exemplo, tal como descrito acima com respeito à FIGURA 9. De acordo com um outro exemplo adicional, os atuadores são eletronicamente controláveis de uma maneira semelhante ao controlo eletrónico dos atuadores dos trincos 902 da FIGURA 9.

Os trincos 1562a e 1562b são configurados para suportar pesos na cremalheira de armazenamento 150. Os fechos 1562a são mostrados num estado estendido para suportar o peso de armazenamento 1540. De acordo com urn exemplo, no estado estendido, os trincos envolvem uma característica de superfície (tais como, mas não se limitando a, uma superfície inferior) do peso. Os fechos 1562b são mostrados num estado retraído. No entanto, os fechos 1562b são extensíveis para apoiar um ao lado do outro do peso que é gerado.

De acordo com um outro exemplo, os fechos 1562 está configurada para se prolongar a partir de e retrair para dentro a armação 1560, similar à configuração dos fechos 902, que foram descritos com referência à FIGURA 9. A operaçao da garra 1600 é agora descrito em mais detalhe com rererência às FIGURAs .i.6A, 16B e 16C. Num exemplo, o gancho 1600 é semelhante à garra 1000, que foi descrita cora referência às FIGURAS 10A, 10B e 10C. Por exemplo, semelhante ao gancho 1000, a garra 1600 tem um corpo central 1600a e urn ou mais membros salientes 1600b. Além disso, o gancho 1600 também pode ter um canal interior, através do qual um conector tal como, mas não limitado a um cabo ou fio pode estender-se. Além disso, num exemplo, os membros protuberantes 1600b está acoplado rotativamente ao corpo central 1600a. Num outro exemplo, os membros protuberantes são uma charneira entre uma primeira posição (de um estado aberto) em que uma porção do membro prolonga-se lateralmente para além da largura do corpo central e uma segunda posição (de um estado fechado) na qual o membro é geralmente alinhado com ou no interior das fronteiras do corpo central.

De acordo com um exemplo, a operação dcL garra 1600 é semelhante à operação anteriormente descrita com referência à garra i000 das FIGURAS 10A, 10B e 10C. A garra 1600 pode ser posicionada na extremidade do cabo da grua 1661. O gancho 1600 é configurável para ser colocado num estado fechado ou num estado aberto de um modo semelhante ao descrito com respeito a garra 1000 das FIGURAS 10A, 10B e 10C. Além disso, num exemplo, o controlo do estado do gancho 1600 e o controlo do estado dos fechos (por exemplo, fechos 1562 da FIGURA 15) são coordenadas de um modo semelhante ao descrito com respeito a fechos 902 e garra 1000. O cabo de guia 1670 estende-se através de um canal na garra 1600 e, pelo menos, uma porção do cabo da grua 1661. A posição do cabo de guia 167 0 podem ser estavelmente fixados por fixação de uma extremidade do cabo de guia para a base 1680.

Com referência à FIGURA 16A, é mostrada o acoplamento de um peso que está a ser reduzido. A garra 1600 é, no seu estado aberto, Neste estado, as protuberâncias 1601 estendem-se desde o corpo da garra 1600 . As protuberâncias 1601 são configuradas para engatar o recipiente de garra 1641 do peso 1640. Como tal, quando o gancho 1600 é aberto, as saliências 1601 acoplam o recetáculo de garra 1641 e o

peso 1640 talvez reduzido com o cabo de guincho 1661. A

redução do peso 1640 é guiado pelo cabo de guia 1670. O cabo de guia 167 0 podem assegurar que 0 reso de armazenamento está corretamente alinhado com λ ba^e de descanso 1680 e também pode permitir que 0 gancho 1600 engate mais rapidamente com o peso, quando ge deseja q-e o peso seja devolvido para a cremalheira (p0r exemplo, a cremalheira 15 da FIGURA 15). Com referência à FIGURA 16B, o peso 1640 é reduzido para descansar na base 1680.

Coin referência à FIGURA 16C, o gancho 1600 é configurado para libertar o peso 1640 de modo que o cabo de garra 1600 e a grua 1661 possam ser levantados para recuperar o próximo peso. O gancho 1600 encontra-se numa posição fechada. Uma vez que o gancho 1000 está, no seu estado fechado, pode desengatar com o recetáculo de garra 1641 do peso 1640. Como tal, o gancho 1600 e o cabo de guincho 1661 podem ser elevados para deixar o peso 1640 restante na sua posição de descanso (por exemplo, na base 1680) .

Como tal, a garra 1600 pode ser usada para pesos inferiores individualmente por meio de água. Entende-se que, de um modo semelhante, a garra pode ser usada para elevar individualmente pesos através da água. Como anteriormente descrito com respeito à FIGURA 15, quando um peso é elevado para a cremalheira de armazenamento, pode ser suportado pelo suporte (por exemplo, usando os fechos mostrados na FIGURA 15).

De acordo com um exemplo, um sistema (por exemplo, o sistema da FIGURA 13) pode ser configurado para ser alimentado por energia renovável, bem como as fontes mais convencionais, tais como hidrocarbonetos, para levantar pesos, a intervalos desejados.

Com referência à FIGURA 17, um sistema 170 pode incluir um gerador de energia de turbina eólica 1700. O gerador 1700 é para a geração de energia para o acionamento do guincho para levantar os pesos 1720 1720 através da água. Como tal, a energia eólica capturada pelo gerador de energia de turbina eólica 1700 pode ser armazenada no sistema 170 como energia potencial gravitacional. A energia armazenada pode ser lançada num momento posterior (por exemplo, quando a demanda por energia é maior).

Locais oceânicos, incluindo sítios localizados relativamente distantes da terra, podem ser apropriados para uma turbina de vento, como turbinas eólicas 1700. Se o local está localizado relativamente distante da terra, a turbina eólica pode estar além do visível e/ou audível da terra. Portanto, os observadores em terra provavelmente tendem a não ver a turbina como uma "monstruosidade" e/ou como uma fonte significativa de poluição sonora. Além disso, os locais podem ser escolhidos para estar localizado longe de rotas conhecidos ou prováveis utilizadas por aves migratórias. Portanto, é menos provável que a operação da turbina vá afetar a vida selvagem. Esses locais podem ser selecionados para minimizar o impacto ambiental.

Além disso, porque o sistema da FIGURA 17proporciona uma superfície (por exemplo, uma superfície da estrutura de plataforma 1730 tal como uma superfície da potência 1710) de suporte da turbinei de 1700, uma plataforma separada para suportar a turbina eólica não é requerida, reduzindo assim os custos normalmente associados com a instalação de uma turbina eólica offshore. A plataforma 1730 pode ser configurada para ser suficientemente flutuante para suportar o peso da turbina 1700 de tal modo que as lâminas da turbina permanecem acima da água durante a operação. Um. balastro 1740 na parte inferior da plataforma 1730 ajuda a manter o sistema 170 numa posição operacional.

Tal como descrito anteriormente, pelo menos, parte da energia captada pela turbina eólica 1700 pode ser armazenada e subsequentemente libertada numa altura mais adequada, a fim de produzir um nível mais uniforme de energia de saída ao longo do tempo. Como tal, a turbina eólica é, assim, convertida a partir de uma fonte de energia relativamente intermitente que pode fornecer energia de apenas um valor relativamente bciixo (por exemplo, energia que é capturada durante períodos fora de pico) a uma fonte de energia despachável que fornece energia de um relativamente maior valor (por exemplo, energia que é fornecida durante os períodos de pico). Em outras palavras, a energia eólica que é capturado durante períodos de baixa demanda de energia, como de noite, pode ser armazenada no sistema. A energia armazenada pode ser libertada (por exemplo, num gradiente) em períodos de demanda de potência alta, quando a energia é muito mais valiosa.

De acordo com um exemplo, um sistema tal como o sistema da FIGURA 17 pode ser configurado para transporte e instalação conveniente no mar. As FIGURAS 18Ά e 18B respetivamente, mostram vistas de topo e lateral de um sistema de acordo com um exemplo. Como será descrito em mais detalhe abaixo, o sistema 180 pode ser posicionado no seu lado (por exemplo, na posição ilustrada na FIGURA 18B), por exemplo, para o transporte, armazenamento ou serviço, em terra e em doca seca. 0 sistema 180 pode ser configurado de um modo tal que o equipamento pesado tail como gruas pode nao ser necessário para mover o sistema.

Com referência à FIGURA 18, o sistema 180 inclui uma longarina 1850, os dispositivos de flutuação 1830, uma turbina eólica 1890 incluindo a torre 1810, torres de suporta 1800, pistão deslizável 1880 e tanque de lastro 1840 . De acordo com um exemplo, a longarina 1850 tem um cilindro 1860 dimensionado para receber a torre 1810. De acordo com um outro exemplo, a longarina 1850 é semelhante em estrutura à plataforma 1210, que foi descrita com referência à FIGURA 12. Por exemplo, a longarina 1850 podem incluir um ou mais membros de flutuação cilíndricos que podem ser semelhantes aos membros 1211, que também foram descritos com referência à FIGURA 12. Dispositivos de flutuação 1830 podem também ser semelhante aos membros 1211. A turbina eólica 1890 inclui lâminas e torre 1810 que suporta as pás da turbina. De acordo com uma forma de realização, os dispositivos de flutuação 1880 são semelhantes em estrutura aos membros 1211. Os suportes da torre podem incluir uma estrutura maleável, que pode ser configurada para ter uma forma em conformidade com um objeto adjacente (por exemplo, a torre 1810).

De acordo com um exemplo, o sistema 180 é configurado de um modo tal que a torre da turbina eólica 1810 é retraída para dentro de um cilindro (por exemplo, um cilindro central) 1860 da longarina 1850. Uma extremidade da torre 1810 é acoplada com um êmbolo que pode deslizar 1880. Em um exemplo, a. torre de suporte 1800 pode ser amovivelmente fornecida na entrada para o cilindro 1860 para suportar a torre 1810 (por exemplo, para minimizar a oscilação durante o transporte). Em um exemplo, urn tanque de lastro 1840 está localizado na extremidade oposta da longarina 1850. Num exemplo adicional, o r_i_ut.ua.doi cie estaoiiização 183U esrá. ligado de forma amovível a cada lado da longarina 1850 para estabilizar a plataforma durante o transporte. Com referência continuada à FIGURA 18A, o sistema ilustrado está pronto para ser transportado (por exemplo, rebocado) para um local de instalação (por exemplo, um local de instalação localizado no mar).

Com referência à FIGURA 18B, o sistema ilustrado está no local da instalação aquática e pronto para ser instalado no local.

Um procedimento para instalar a plataforma para a operação será agora descrito com referência às FIGURAS 19A, 19B e 19C. Com referência à FIGURA 19Ά, o tanque de lastro 1840 pode ser configurado para tomar ern água 1900 . À medida que o tanque de lastro 1840 continua a tomar em água, o centro de gravidade da longarina 1850 altera-se em conformidade. A mudança no centro de gravidade faz com que o final do lastro da longarina 1850 afunde na água (ver, por exemplo, as FIGURAS 19A e 19B). O tanque de lastro 1840 é configurado para tomar numa quantidade suficiente de água de modo a que a posição de equilíbrio da longarina seja uma posição de pé (ver, por exemplo, a FIGURA 19C) . Quando o mastro 1850 fica na posição vertical, como mostrado na FIGURA 19C, pode então ser posicionado na localização desejada e, em seguida, ancorado ao fundo da massa de água de modo a que a sua posição seja fixada. Um ou mais pesos de armazenamento podem ser acoplados para operação com o sistema de tal modo que a energia potencial gravitacional pode ser armazenada no sistema. Por exemplo, um ou mais pesos de armazenamento podem ser acoplado de acordo com uma configuração semelhante à ilustrada na FIGURA 17. 0 procedimento para instalar a plataforma para a operação sera agora aaicionalmente descrito com referência às FIGURAS 20Ά, 2UB e 2UC. Como descrito anteriormente, a torre 1810 esta posicionada num cilindro 1860 no centro da longarina 1850, e a extremidade inferior da torre 1810 é acoplada com um embolo que pode deslizar 1880. O pistão 1880 é levado a deslizar para cima, empurrando assim a torre 1810 num sentido para cima (ver, por exemplo, as FIGURAS 20B e 20C). De acordo com um exemplo, o pistão 1880 é levado a deslizar para cima, quando o ar é bombeado para dentro do cilindro 1860, no local abaixo do pistão 1880 (entre o pistão 1880 e o tanque de lastro 1840) . Um orifício de entrada de ar apropriado (não representado) pode ser fornecido sobre a longarina para ligação a uma fonte de ar pressurizado (não mostrado). O deslizamento do pistão 1880 pode ser continuado até que a torre 1810 atinge a sua posição completamente estendida. A entrada de ar pode ser selada depois do pistão 1880 ser deslizado para a sua posição estendida. De acordo com um exemplo, a torre 1810 atinge a sua posição completamente estendida quando o pistão 1880 chega ao fim da longarina 1850 (ver, por exemplo, a FIGURA 20C) . A torre 1810 pode ser aparafusada ou de outro modo apropriadamente fixada no lugar.

Sob técnicas conhecidas, uma torre de turbina eólica, que pode ser superior a 100 metros de altura, requer guindastes muito altos e caros paraL elevar a. torre e içar a nacela e as lâminas de turbina da torre. Isso seria especialmente difícil e caro na água em oceano profundo, onde as ondas podem ser grandes e os ventos podem ser fortes. Em contraste, o processo descrito com referência às FIGURAS 19A, I9B, 19C, 20A, 20B e 20C pode não exigir esses equipamentos, poupando assim tempo e despesa. Além disso, certas etapas do procedimento podem ser reversíveis. Por exemplo, a torre 1810 pode ser reduzida (por exemplo, retraída) de volta para dentro do cilindro I860 - por exemplo, para colocar a nacela mais perto da água, em que a substituição de componentes defeituosos pode ser realizada mais faciImente.

Como descrito anteriormente, as turbinas eólicas com sistemas de armazenamento de energia, tal como os descritos aqui com referência a certos exemplos, podem proporcionar economias de custo significativas. A energia eólica pode ser usada para transformar um rotor num motor/gerador para produzir energiaL elétrica a ser utilizada para levantar um ou mais pesos. Em alternativa, com referência à FIGURA 21, uma turbina eólica 2110 está diretamente acoplada mecanicamente com um sistema de armazenamento do eixo (por exemplo, um sistema semelhante ao sistema de armazenamento da FIGURA 13) , permitindo o uso direto de energia eólica para içar o peso de armazenamento 2130 através da grua 212 0. Isto é, a. rotação do rotor da turbina 2110 faz com que um ou mais engrenagens eta caixa de velocidades 2140 rode. A rotação das to j. i OJ" j. i cii j. i _i_ cí. 2 com que o tambor de guincho 2120 rode, aumentando assim o peso 2130. O acoplamento de um gerador de entre a turbina 2110 e o guincho 2120 pode não ser necessário, poupando-se assim custos e tornando o desenho do sistema 210 mais simples e menos complexo. Como descrito anteriormente, um tal sistema permite a libertação de energia eólica capturada (por exemplo, numa rede de energia), numa base conforme a necessidade, em vez de apenas quando o vento sopra. Corno resultado, o valor da energia do vento pode ser substancialmente aumentado.

Uma representação esquemática de um sistema combinado 220 de acordo com. um outro exemplo é mostrado na FIGURA 22. No sistema 22 0, a turbina de vento 22 0 0 aciona uma bomba hidráulica 2210, que bombeia o fluido hidráulico (por exemplo, fluido hidráulico, de alta pressão) através de uma mangueira de pressão 2220 num motor hidráulico 2230. 0 motor hidráulico 2230 conduz o guincho 2240 para levantar o peso de armazenamento 2250. De acordo com uma. forma de realização, quando o peso de armazenamento 2250 é reduzido, o guincho 2240 é rodado para fazer rodar um ou mais engrenagens da caixa de velocidades 2270. A rotaçáo das engrenagens é convertida em energia elétrica pelo gerador 2260. de acordo com um exemplo adicional, duas ou mars linhas hidráulicas, tal como da mangueira de pressão 2220 podem ser acoplados em conjunto para o motor de acionamento hidráulico 2230, facilitando desse modo a condução do guincho 2240 usando a saída de mais do que uma turbina de vento.

Uma forma de realização da invenção irá agora ser descrita com referência às FIGURAS 23A e 23B, O sistema 230 nas FIGURAS 23A e 23B inclui uma estrutura de veio 2 320, incluindo, por exemplo, mas não limitado a um tubo geralmente cilíndrico feito de um material adequadamente rígido, tal como, mas não limitados a plástico, metal, um material composto ou outros semelhantes. O tubo tem um canal central no qual um peso 2310 é suportada para movimento entre uma primeira posição (mostrada na FIGURA 23B) e uma segunda posição (mostrada na FIGURA 23A) . O sistema 230 também inclui uma bomba 2340, um oleoduto 2360 e um motor/gerador 2350. De acordo com uma forma de realização, o oleoduto inclui, mas não está limitado a uma estrutura de tubo, feito de um material adequadamente rígido, tal como, mas não limitados a plástico, metal, um material composto ou outros semelhantes. O peso 2310 é dimensionado para se mover dentro do canal da estrutura do eixo 2320. Numa forma de realização, o peso é feito de um material adequadamente denso, tal como, mas não limitados a betão, aço ou semelhante. Os selos de pressão 2320 são dimensionados para abranger, pelo menos, um intervalo entre o peso 2310 e a periferia interior da estrutura do eixo 2320 de modo a formar entre eles uma vedação à prova de água. De acordo com uma forma de realização, os selos de pressão são formados de um material durável e flexível, tal como, mas não limitados a plástico, borracha ou semelhante. A operação do sistema 2300 é semelhante à do sistema da FIGURA 2 em que o sistema 2300 também armazena energia potencial gravitacional usando um peso de armazenamento que é forçado a ser elevado e baixado. No que respeita à forma de realização da FIGURA 23A, o peso 2310 é posicionado no canal de estrutura de veio 2320 que facilita a entrada e a saída de um fluido hidráulico. Para facilidade de descrição, a estrutura do eixo 2320 será referido como um tubo de armazenamento. De acordo com uma forma de realização, o fluido hidráulico é agua.

Com referência continuada à FIGURA 23A, o peso 2310 é dimensionado para ser posicionado de modo deslizante dentro do tubo 2320. De acordo com uma forma de realização, o peso 2310 é dimensionado para encaixar de modo deslizante, mas dentro dos limites do tubo 2320. Como tal, o tamanho do peso pode ser maximizado para aumentar a quantidade de energia potencial gravitacional que pode ser captada pelo peso, sem afetar significativamente a liberdade do peso de se mover dentro do tubo 2320. de acordo com uma outra forma de realização, uma vedação de pressão 2330 podem ser proporcionados no peso 2310 para impedir que o fiuiao hidráulico flua para além da vedação 2330. Conforme mostrado na FIGURA 23A, a vedação 2330 é disposta na parte inferior final 2310a do peso 2310. Em outras formas de realização, a vedação 2330 pode ser disposta na extremidade superior 2310b do peso 2310, ou entre a extremidade inferior 2310a e a extremidade superior 2310b.

Com referência continuada à FIGURA 23A, uma bomba (ou uma bomba de turbina) 2340 está ligado através de condutas 2360 para o topo e fundo do tubo 2320, e está ligado através de um veio de transmissão para um motor/gerador elétrico 2350. Como mostrado na FIGURA 23A, a bomba 2340 está posicionado perto da extremidade superior do tubo 2320. Em outras formas de realização, a bomba 2340 está posicionado perto da extremidade inferior do tubo 2320, ou entre as extremidades superior e inferior. O motor/gerador 2350 também está ligado a uma fonte externa de energia elétrica, tal como a rede de energia 2380, por exemplo, através da subestação 2370. r.;m operação, quando a energia elétrica, é fornecida pela fonte externa 2380 para o motor/gerador 2350, o motor/gerador 2350 leva a bomba 2340 a aumentar sl pressão ao fluido hiaráulico ao longo da direção indicada nas setas da FIGURA 23Ά no oleoduto 2360. Como um resultado, a pressão no líquido por baixo peso 2310 é aumentada, obrigando o peso 23i0 a subir para a extremidade superior 0-0 eixo 2320. Como tal, a energia potencial gravitacional é armazenada no sistema 230 (ver, por exemplo, a configuração da FIGURA 23B; . De acordo com uma forma de realização, quanao o peso 2310 atinge uma posição elevada (tal como, mas não limitado a, à posição da FIGURA 23B), trincos, como aescrito acima, as válvulas no tubo 23 60 ou no tubo 2 3 60, uma fecnaaura em que a turbina d£L bomba ou outra estrutura adequada são operaaas oa.ra manter a pressão do fluido nidráulico que suporta o peso 2310. Por exemplo, semelhante às patiihas aescritas anteriormente, essas estruturas podem ser operadas manualmente e/ou eletronicamente.

De acordo com outras formas de realização, ar ou ura material gasoso pode ser usado em vez de (ou em combinação com,) um liquido no eixo 2320 para empurrar o peso 2310 numa direção ascendente. De acordo com estas formas de realização, um compressor de ar pode ser usado em lugar de (ou além de) da bomba 2340 para aumentar a pressão do ar, elevando desse modo o peso 2310. A libertação de energia armazenada no sistema 230 irá ser agora descrita em mais detalhe com referência à FIGURA 23B. Numa forma de realização, as estruturas de manutenção (por exemplo, trincos, válvulas ou fechaduras) são operados para libertar a pressão do fluido hidráulico que suporta o peso 2310. Quando o peso 2310 é permitido cair para a extremidade inferior do veio 2320, a massa do peso obriga o liquido a fluir para fora através do tubo 2320 e através da tubagem 2360 no sentido das setas indicadas na FIGURA 23B na calha 2360. O fluxo do líquido aciona a bomba 2340, o que faz com que o gerador 2350 produza energia elétrica a ser transmitida, por exemplo, para a rede de energia 2380. Em formas de realização que emprega uma substância gasosa (tais como, mas não se limitando a, ar) em vez de um líquido, o peso 2310 ao cair faz com que o ar sob o peso 2310 e na calha 2360 seja pressurizado. 0 ar pressurizado aciona a bomba/ turbina 234 0, o que faz com que o gerador 2350 produza energia elétrica.

De acordo com uma forma de realização empregando um líquido como o material pressurizado, o líquido é selecionado/ configurado para reduzir as perdas de energia operacionais que podem ser efetuadas no sistema. Por exemplo, numa forma de realização, a composição do líquido ê modificada pela adição de óxido de polietileno ou uma substância semelhante a líquido (por exemplo, água), a fim de diminuir a turbulência que pode ser experimentada pelo peso 2310 em movimento e para diminuir a quantidade de atrito provocado pelo deslizamento da vedação de pressão 2330 contra o tubo 2320. De acordo com ainda outra forma de reaxizaçao, um outro líquido diferente da água pode ser usado. Por exemplo, pode ser usado petróleo, porque tem uma densidade inferior à da água. Portanto, o uso de petróleo pode aumentar a flutuabilidade negativa e capacidade de armazenamento eficaz proporcionada pelo peso 2310 numa base de metros cúbicos. Além disso, a substituição de água com petróleo iria diminuir o atrito provocado pelo deslizamento de vedação de pressão 2330 contra o tubo 2320.

Como anteriormente descrito com referência à FIGURA 2, um peso de um sistema pode ser reduzido (ou levantado) , em. duas ou mais velocidades diferentes. Com referência à FIGURA 23A, numa forma de realização, uma velocidade em que o peso 2 310 é levantado pelo fluido é controlado eletronicamente. Por exemplo, de acordo com uma forma de realização, o motor/ gerador 2350 para acionar a bomba da turbina 2340 é controlado por um circuito de controlo acoplado com o motor/ gerador para controlar o nível de pressão do fluido que é produzido. De acordo com uma outra forma de realização, um tal circuito de controlo pode ser acoplado com a bomba de turbina 2340 para controlar uma tal velocidade.

Com referência continuada à FIGURA 23A, numa forma de realização, uma velocidade em que o peso 2310 é reduzido ao longo do tubo 2320 é controlado através da configuração de uma frequência de funcionamento do gerador 2350. Configurando a frequência de funcionamento para ser de um certo valor correspondentemente, define a velocidade a que o peso é reduzido 2310. Em alternativa, se o gerador 2350 é síncrono com a rede de energia 2380, a relação de engrenagem de uma caixa de velocidades pode ser configurada para controlar a velocidade a que o peso 2310 é reduzido. Por exemplo, de acordo com uma forma de realização, uma caixa de velocidades pode ser ligada entre a bomba de turbina 2340 e o gerador 2350 (semelhante à configuração ilustrada na FIGURA 21) . Configurando a relação de engrenagem de uma tal caixa de velocidades para ser de um certo valor correspondente define a velocidade a que o peso 2310 é reduzido.

Com referência continuada à FIGURA 23A, numa forma de realização alternativa, uma velocidade em que o peso 2310 é reduzido ao longo do tubo 2320 é controlado por ou utilizando a estrutura mecânica. Por exemplo, de acordo com uma forma de realização, uma estrutura de amortecimento (proporcionando, por exemplo, um ou mais níveis de amortecimento) é fornecida para controlar a taxa à qual o fluido é forçado a sair do tubo 2320 e no tubo 2360, Uma tal estrutura de amortecimento pode incluir, mas não se limita a, uma válvula de controlo do fluxo de entrada no tubo 2360. De acordo com outra forma de realização, a bomba de turbina inclui uma estrutura para fixar uma taxa de fluxo de entrada do tubo 2360 e para a bomba de turbina. A estrutura de amortecimento descrita acima pode ser operável manualmente (por exemplo, a partir de um local acessível a um operador humano) ou por um dispositivo eletronicamente controlável, tais como, mas não limitado a um atuador de válvula.

De acordo com uma outra forma de realização (semelhante às respetivas formas de realização das FIGURAS 7 e 13), vários pesos são utilizados. Em alguns casos, as bombas (ou uma bomba de turbinas) , tais como, a bomba 2340 da FIGURA 23A pode acomodar apenas até um certo nível de pressão de água ou de "cabeça". Uma vez que o nível de pressão da água produzida por um peso (por exemplo, o peso 2310 da FIGURA 23A) é determinada pela densidade e altura do peso, um peso suficientemente grande e denso pode potencialinente produzir mais água do que a pressão da bomba pode confortavelmente manusear. Ao utilizar múltiplos pesos, cada um dos quais é dimensionado para produzir um nível de pressão de água que pode ser acomodado pela bomba, aumentos incrementais na pressão da água podem ser mantidos a níveis confortáveis.

Na forma de realização ilustrada nas FIGURAS 23A e 23B, são mostrados um tubo 2320 e um tubo 2360. Em outras formas de realização, uma configuração em paralelo de dois ou mais tubos semelhantes ao tubo 2320 (cada um tendo um peso semelhante ao peso 2310 nele contido) podem ser acoplados entre a bomba de turbina 234 0 e o tubo 2360. Em outras formas de realização, uma configuração em paralelo de dois ou mais tubos semelhantes ao tubo 2360 pode ser acoplado entre o tubo 2320 da bomba de turbina 2340. Em ainda outras formas de realização, uma configuração em paralelo de dois ou mais tubos semelhantes ao tubo 2320 (cada um tendo um peso semelhante ao peso 2310 nele contido) podem ser acoplados entre a bomba de turbina 2340 e uma configuração em paralelo de dois ou mais tubos semelhantes ao tubo 2360. A operação das formas de realização descritas neste parágrafo, pode ser semelhante à operação anteriormente descrita com referência às FIGURAS 23Ά e 23B.

Com referencia a FIGURA 24, é mostrado um sistema que emprega, vários pesos. O sistema 240 inclui o motor/gerador 2450, bomba de turbina 2440, tubo 2420, tubo de retorno 2460 e selos de pressão 2330. Numa forma de realização, uma ou mars destas estruturas é semelhante à estrutura (s) correspondente no sistema da FIGURA 23. O sistema 240 ramoem inclui uma piuraiictade de pesos 2410a, 2410b, 2410c, 2410a e 24i0e. íai como descrito com outros pesos na presenue memória descritiva, os pesos 2410a-e podem ser formados de um material adequadamente denso (por exemplo, aço, betão ou semelhantes) . Numa forma de realização, cada um dos pesos inclui uma válvula 2412. Cada um dos pesos 2410a, 2410b, 2410c, 2410d e 2410e define um canal interior 2411 através do qual uma substância líquida, tais como, mas não limitado a, a água pode passar. De acordo com uma forma de realização, os pesos 2410a-2410e podem ser suportados por um suporte de armazenamento (não mostrado) localizado na parte superior do tubo 2420 e semelhante para a cremalheira 900 descrita com referência à FIGURA 9. Além disso, um tal tipo de armação pode incluir trincos (por exemplo, fechos semelhantes aos fechos 902, que foram descritos com referência à FIGURA 9) que são configuráveis para segurar os pesos no lugar na plataforma.

Em conjunto com fechos semelhantes aos fechos 902 da FIGURA 9, as válvulas 2412 são configuráveis para posicionar os pesos, como desejado. Válvulas 2412 de pesos 2410a-2410d são mostrados num estado aberto. De acordo com uma forma de realização, no estado aberto, as válvulas foram conf igurcidas para recolher (ou rodar) psLra abrir o Ccinal interior 2411 numa das extremidades (por exemplo, a extremidade inferior do canal) de tal modo que o líquido pode entrar no canal na extremidade. Como tal, os pesos correspondentes não estão configurados para o movimento controlado, conjuntamente com o tubo 2420. A válvula 2412 do peso 2410e é mostrado num estado fechado. De acordo com uma forma de realização, no estado fechado, a válvula foi configurada para estender (ou rodar) para fechar o canal interior 2411 numa das extremidades (por exemplo, a extremidade inferior do canal) cie tal modo que o líquido não possa entrar no canal nessa extremidade. Semelhante ao controlo dos membros salientes da garra 1000, tal como descrito com referência à FIGURA 10, as válvulas 2412 são controláveis para serem colocadas no estado aberto ou fechado. De acordo com uma forma de realização, as válvulas têm atuadores que, numa outra forma de realização, são controláveis manualmente ou eletronicamente.

Como descrito acima, cada um dos pesos pode incluir uma válvula operável 2412, que (no seu estado aberto) fornece a entrada do líquido para dentro do volume interior 2411. Quando a válvula 2412 é fechada, a válvula 2412 impede a entrada do líquido para dentro do volume interno. 0 armazenamento de energia e a libertação da energia armazenada no sistema da FIGURA 24 pode ser realizada de um modo semelhante ao descrito com referência às FIGURAS 23A e 23B.

Com referência à FIGURA 24, durante ambas as fases de armazenamento de energia e de libertação de energia de funcionamento, a válvula 2412 na massa (ou peso) que é selecionada para ser elevada (ou reduzida) no eixo 2420 é colocada no seu estado fechado (ver, por exemplo, a válvula 2412 do peso 2410e da FIGURA 24, o qual está num estado fechado. Como resultado, o peso 2410e move-se numa direção descendente ao longo dos tubos 2420 aumentando, desse modo, gradualmente a pressão do líquido fornecido à bomba de turbina 2440.

Além disso, durante ambas as fases de armazenamento de energia e de libertação de energia de funcionamento, a válvula 2412 na massa (ou peso) que é selecionada para permanecer estacionária é colocada no seu estado aberto (ver, por exemplo, a válvula 2412 do peso 2410a na. FIGURA 24) . Como um resultado, a posição do peso 2410a no tubo 2420 permanece geralmente estável.

Em formas de realização descritas acima, a pressão de liquido é produzida por debaixo de um corpo (por exemplo, o peso 2310 da FIGURA 23A) que é formado de um material que tem uma densidade mais elevada do que a do liquido que flui no tubo. Além disso, a pressão do liquido pode ser produzida por cima de um corpo - por exemplo, um corpo formado por um material que tem uma densidade que é inferior à do liquido que flui no tubo. Essa pressão pode ser formada no sistema 250, que vai agora ser descrito com referência à FIGURA 25. O sistema inclui motor/gerador 2550, bomba de turbina de 2,540, peso 2510, selos de pressão 2530 e tubo 2520. Numa forma de realização, uma ou mais destas estruturas é semelhante à estrutura (s) correspondente no sistema da FIGURA 23. O sistema também inclui uma estrutura de veio 2560. O eixo 2560 inclui, por exemplo, mas não limitado a um tubo geralmente cilíndrico feito de um material rígido adequado, tal como, mas não limitado a metais, plástico, um material composto ou outros semelhantes. O eixo 2560 tem um canal central no qual um recipiente 2570 é suportada para movimento entre uma primeira posição (mostrada, na A FIGURA 25) e uma segunda posição numa extremidade superior do tubo 2560 (não mostrado) . O recipiente 2570 pode ter uma forma de uma cápsula, cilindro, esfera, uma caixa, ou outras formas.

De acordo com uma forma de realização, o recipiente 2570 é um recipiente geralmente oco, estanque à água, fechado que contém um material menos denso do que o líquido de pressurização (por exemplo, ar). De acordo com uma forma de realização, o recipiente 2570 é um reservatório de ar, e a pressão do ar no interior do recipiente 257 0 pode ser configurado para compensar a pressão externa do líquido para impedir o recipiente 257 0 de entrar em colzLpso. Os selos de pressão 2580 estão posicionados no recipiente 2570. semelhantes era função aos selos 2330 da FIGURA 23, os selos de pressão 2580 de uma forma de realização são dimensionadas para, pelo menos, cobrir uma abertura entre o recipiente 2570 e a periferia interior do tubo 2560 de modo a formar entre eles uma vedação à. prova de água.

Com referência à FIGURA 25, para liberar a energia armazenada, um sistema facilita o movimento descendente do peso 2510, que, semelhante ao peso 2310 da FIGURA 23A, é composto de um material que é mais denso do que o líquido, sob o peso 2510. A força de pressurização causado pelo movimento descendente do peso 2510 ao longo do veio 252 0 pode ser aumentada pela força de pressurização causada pelo movimento para cima do recipiente flutuante 2570 ao longo do eixo 2560. o recipiente 2570 inclui um material que é menos denso que o líquido que flui nos veios 2520 e 2560.

Numa forma cie realização alternativa, o sistema emprega o recipiente flutuante 2570, mas não o peso em 2510, o armazenamento de energia e a libertação da energia armazenada. Semelhante às formas de realização anteriormente descrito, o recipiente 2570 desta forma de realização alternativa contém, um material que tem uma densidade mais baixa do que o líquido circundante. A energia é armazenada quando a turbina aumenta a pressão do fluido ao longo de uma direção oposta às setas indicadas na FIGURA 23A no eixo de 2540. Como um resultado, a pressão no fluido acima do recipiente 2530 é aumentada, empurrando o recipiente 2530 para a extremidade inferior do veio 2540, como tal, a energia é armazenada no sistema 250 (ver, por exemplo, a configuração da FIGURA 25).

Com referência à FIGURA 26, é mostrada uma outra forma cie realização. As características desta forma de realização incluem uma estrutura integrada que pode ser configurada relativamente compacta. Nesta forma de realização, um sistema 260 inclui o motor/gerador 2650, bomba de turbina 2640, um tubo de retorno 2660 e vedantes de pressão 2630. Numa forma de realização, uma ou mais destas estruturas é semelhante à estrutura (s) correspondente no sistema da FIGURA 23. O sistema 260 também inclui um tubo 2620. 0 tubo 2620 de armazenamento inclui, sem limitação, um tubo geralmente cilíndrico feito de um material adequadamente rígido, tais como, mas não limitados a plástico, metal, um material composto ou outros semelhantes. O tubo cilíndrico do tubo de armazenamento 2620 define um canal interior, através do qual, pelo menos, uma porção do tubo de retorno 2660 se estende. Numa forma de realização, o peso 2610 é dimensionado para se mover no interior do tubo 2620, e, como tal, tem uma forma geralmente em conformidade com um volume interno do tubo 2 620. De acordo com uma forma de realização, os selos de pressão deslizantes 2630 estão posicionados no peso 2610 psLra abranger, pelo menos, um intervalo entre o peso 2610e o tubo de armazenamento 2620. Os selos 2630 impedem que o fluido pressurizado flua para além da vedação.

Na configuração ilustrada na FIGURA 26, a energia é libertada quando o peso 2 610 se move numa direção para baixo ao longo do tubo 2620. A massa do peso 2610 obriga o líquido a fluir para fora através do tubo 2620 e através do tubo 2660 no sentido das setas indicadas na A FIGURA 26 no tubo 2660. O fluxo do líquido aciona a bomba 2640, o que faz com que o motor/gerador 2650 produza energia elétrica a ser transmitida, por exemplo, a uma rede de energia.

De acordo com uma outra forma de realização, o tanque de pressão 2670 é fornecido numa extremidade do tubo de armazenamento 2620. 0 tanque de pressão 2670 pode conter ar comprimido ou um gás adequado. Como tal, o tanque de pressão 2670 permite que a pressão absoluta na saída da turbina seja aumentada, impedindo assim a cavitação e o dano resultante para os componentes de turbinas.

De acordo com uma forma de realização, a energia eólica pode ser utilizada para dirigir os sistemas, incluindo sistemas tais como o sistema 260 da FIGURA 26. Com referência à FIGURA 27, é mostrada uma representação esquemática de uma forma de realização de um sistema de energia eólica 270. De acordo com esta forma de realização, a turbina eólica 2700 aciona uma bomba hidráulica 2770 para bombear fluido hidráulico (por exemplo, água) por meio de uma mangueira de pressão 2780 e para retornar ao tubo 2760. A pressão de água força o peso 2710 a mover-se ao longo de tubos de armazenamento 2720. A utilização da bomba hidráulica 2770 pode ajudar a eliminar as perdas de eficiência associadas com o uso de uma bomba elétrica (por exemplo, as perdas de eficiência efetuadas através da conversão de energia eólica a eletricidade (em funcionamento a bomba elétrica) e, em seguida, converter a energia elétrica de volta à energia mecânica (na bomba elétrica)) . Além disso, a pressão do fluido fornecido pela turbina eólica 2700 para bombear a turbina 2740 (via mangueira de pressão 2780) pode ser combinada com a pressão do fluido fornecido a. partir do sentido descendente movendo o peso de armazenamento 2710 para bombear a turbina 2740 (via tubo de retorno 27 60) pcira conduzir a bomba de turbina, girando assim o motor/gerador 2750 e fornecimento de energia elétrica, por exemplo, a uma rede de energia. Isso ajuda a eliminar a necessidade de um gerador acoplado diretamente à torre de turbina eólica. Porque um tal gerador pode ser pesado e/ou caro, eliminando a necessidade de um tal gerador diminui os requisitos estruturais e/ou os custos do sistema.

De acordo com uma outra forma de realização, com referência à FIGURA 28, um sistema 280 similar ao sistema 260 da FIGURA 2 6 pode ser configurado para instalação num local aquático. De acordo com uma forma de realização, o tubo de armazenamento 2820 pode ser configurado para descansar no chão do corpo aquático (por exemplo, um oceano). As linhas de guia 2890 (que, de acordo com uma forma de realização, são semelhantes às linhas de ancoragem 1250 da FIGURA 12) servem para ancorar o sistema para o chão e ajudar a manter o sistema numa. orientação geralmente vertical. De acordo com uma outra forma de realização, uma ou mais câmaras de flutuação 2892 são fornecidos na (ou perto) da extremidade superior do sistema para auxiliar na manutenção da orientação geralmente vertical do sistema. De acordo com uma forma de realização, as câmaras de flutuação 2892 são membros flutuantes que são gera.lmen.te ocos e que contêm um material que tem uma densidade menor do que a da água. De acordo com uma forma de realização, a câmara de flutuação 2892 é formada de um material rígido, durável, tal como, mas não limitados a plástico, metal, um material composto ou outros semelhantes. De acordo com uma forma de realização, com referência à FIGURA 28, o topo do sistema é posicionado acima da superfície do mar para, por exemplo, proporcionar uma plataforma na qual uma turbina eólica pode ser suportada. De acordo com outras formas de realização, o sistema pode ser completamente submerso no corpo aquático, para reduzir a suscetibilidade do sistema apo vento e às forças de maré.

Com referência à FIGURA 2 9, vai agora ser descrito um método de armazenagem de energia de acordo com uma forma de realização. Como mostrado no passo 2 91, um peso de aLrmazenamento é elevado contra a gravidade, a partir de uma primeira elevação para uma segunda elevação durante um período fora de pico, quando a procura de energia é mais baixa em relação a um período de pico. Como tal, a energia potencial gravitacional do peso de armazenamento é aumentada. Como mostrado no passo 292, a energia potencial gravitacional do peso de armazenamento é mantida para libertação durante um período de pico. De acordo com uma outra forma de realização, conforme ilustrado na etapa 293, a energia potencial gravitacional do peso de armazenamento é libertada durante o período de pico. 0 peso de armazenamento pode ser reduzido com a gravidade de tal modo que a sua energia potencial gravitacional é libertada.

Formas de realização da presente invenção são dirigidos para sistemas de armazenamento de energia que poderá servir como fontes confiáveis, de carga de base despacháveis , bem como as fontes de alimentação intermitente. Em formas de realização particulares, os sistemas podem aproveitar a energia produzida por fontes de energia renováveis, tais como, a recolhida por coletores solares e as turbinas eólicas. De acordo com formas de realização da presente divulgação, uma fração significativa da produção a partir de fontes de energia solar e/ou eólica é dirigida para as unidades de armazenamento de energia de grande escala, o que pode, em seguida, libertar essa energia em um momento posterior (por exemplo, numa base conforme o necessário).

Embora certas formas de realização que foram descritos acima são dirigidas para sistemas de energia, através da qual "fora de pico" é armazenado para subsequente utilização no "pico", formas de realização da invenção também são dirigidas para sistemas de regulação de frequência, ou regulação, da geração de energia. Em tais sistemas, as diferenças entre os níveis da energia gerada e os níveis de energia exigidos são equilibrados para reduzir ou minimizar tais diferenças. De acordo com tais formas de realização, o percurso ao longo cio qual um peso de armazenamento (por exemplo, um peso semelhante ao peso de armazenamento 2 02 da FIGURA 2) pode viajar para ter um comprimento vertical adequado, tal como, mas não limitado a um comprimento de cerca de 200 metros ou miais. Numa forma de realização particular, o comprimento vertical do caminho é entre cerca de 200 metros e 400 metros.

Lisboa, 10 de Agosto cie 2017.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema (230; 240; 250; 260) para o armazenamento de energia, o sistema (230; 240; 250; 260) compreendendo: pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610); uma estrutura de veio (2320; 2420; 2520; 2620) que tem um volume interior contendo um fluido, pelo menos, um corpo, (2310; 2410; 2510; 2610) disposto no interior do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520 ; 2620) para movimento com gravidade a partir de uma primeira posição de elevação para uma segunda posição de elevação dentro do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620), para forçar o fluido para fora de uma primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) pelo movimento de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação, a primeira parte do volume interior da estrutura do eixo (2320; 2420; 2520; 2620) localizada verticalmente por baixo de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610); um oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) acoplado em comunicação de fluxo de fluido com a estrutura do eixo (2320; 2420; 2520; 2620), para a receção de fluido forçado para fora da primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620), quando o corpo, pelo menos, (2310; 2410; 2510; 2610) se move a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação dentro do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620); um gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650), acoplado operativamente com a conduta (2360; 2460; 2560; 2660) para receber uma força de acionamento de fluido recebido pelo gasoduto (2360; 2460; 2560; 2660) a partir do primeiro parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620), para acionar o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) para gerar eletricidade com o movimento de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2,510; 2,610) a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação; e em que o oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) liga uma segunda parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620), estando a segunda parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) localizada verticalmente acima de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610); em que o sistema compreende ainda: (a) uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) acoplada em comunicação fluida com a conduta (2360; 2460; 2560; 2660) e mecanicamente ligada com o gerador de energia elétrica (2350; 2450; 2550; 2650), para receber pressão do fluido a partir do oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) e acionar o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) para gerar eletricidade com o movimento de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) por ação da gravidade a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação; ou (b) uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) acoplada em comunicação de fluido com a conduta (2360; 2460; 2560; 2660) e mecanicamente ligada com o gerador de energia elétrica (2350; 2450; 2550; 2650), em que o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) tem um modo de motor elétrico para acionar a bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) para forçar o fluido para dentro da tubagem (2360; 2460; 2560; 2660) e aumentar a pressão do fluido na primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) por uma quantidade suficiente para movimentar o corpo, pelo menos, (2,310; 2,410; 2,510; 2,610) a partir da segunda elevação posição para a primeira posição de elevação; e em que o oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) está acoplada a uma extremidade da primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e numa segunda extremidade a uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640).
2. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) acoplada em comunicação de fluido com a conduta e mecanicamente ligada com o gerador de energia elétrica (2350; 2450 ; 2550; 2650), em que a tubagem (2360; 2460; 2560; 2660) está acoplada a uma extremidade da primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e numa segunda extremidade para a bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640), para a transmissão de pressão do fluido entre a primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e a bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640); ou compreendendo ainda, pelo menos, uma vedação (2330; 2530; 2630), disposta para inibir o fluxo de fluido entre, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610), entre a primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e uma segunda parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) que está localizado verticalmente acima de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610).
3. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 1, em que, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) compreende um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) que tem uma passagem de escoamento de fluido que se estende através do corpo (2310; 2410; 2510; 2610) e uma válvula de fluido (2412) situado no interior da passagem para permitir ou inibir o fluxo de fluido através da passagem seletivamente; de preferência, em que a válvula de fluido (2412) é controlada para ser fechada para inibir o fluxo de fluido através da passagem, quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) se move com a gravidade a partir da segunda posição de elevação até à primeira posição; mais preferencialmente, em que a válvula de fluido (2412) é controlada para ser aberta para permitir o fluxo de fluido através da passagem, quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) é mantido na segunda posição de elevação; ou, em que a válvula de fluido (2412) é controlada para ser aberta para permitir o fluxo de fluido através da passagem, quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) é mantido na segunda posição de elevação.
4. Sistema (230; 240; 250; 260) tal como recitado na reivindicação 1, em que o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) é disposto numa terceira posição de elevação que é mais elevado em altura do que a segunda posição de elevação; ou, em que o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) é disposto numa terceira posição de elevação que é mais elevado em altura do que a primeira posição de elevação.
5. Sistema (230; 240; 250; 260) para o armazenamento de energia de acordo com a reivindicação 1, em que, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) compreende uma pluralidade de corpos, e em que o sistema compreende ainda uma estrutura de suspensão de cada um dos corpos e liberta seletivamente os corpos para movimento individual com gravidade a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação.
6. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 5, em que a estrutura de suspensão compreende uma pluralidade de fechos (902), cada um dos fechos (902) seletivamente configuráveis para engatar um dos corpos (2310; 2410; 2510; 2610); ou em que o oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) está acoplado a uma extremidade da primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e numa segunda extremidade a uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640).
7. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 5, que compreende ainda uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) acoplada em comunicação de fluido com a conduta e mecanicamente ligado com o gerador de energia elétrica (2350; 2450; 2550; 2650), em que a tubagem (2360; 2460; 2560; 2660) está acoplada a uma extremidade da primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e numa segunda extremidade para a bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640), para a transmissão de pressão do fluido entre a primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e a bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) .
8. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 5, que compreende ainda pelo menos uma vedação (2330; 2530; 2630), disposta para inibir o fluxo de fluido entre, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610), entre a primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e uma segunda parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) que se encontra na vertical acima de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) .
9. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 5, em que a segunda porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) que está localizado verticalmente acima de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610), está em comunicação de fluxo de fluido com a conduta (2360; 2460; 2560; 2660); de um modo preferido, compreendendo ainda uma turbina da bomba (2340; 2440; 2540; 2640), disposta em comunicação de fluxo de fluido entre a segunda porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e da tubagem (2360; 2460; 2560; 2660); mais preferencialmente, em que o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) está operativamente acoplado à turbina da bomba (2340; 2440; 2540; 2640) para dirigir seletivamente a turbina da bomba (2340; 2440; 2540; 2640).
10. Sistema (230; 240; 250; 260) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por cada corpo (2310; 2410; 2510; 2610) incluir uma passagem de escoamento de fluido através da qual o fluido flui quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) é suspenso, o sistema inclui ainda uma válvula (2412) associado com a passagem de escoamento de fluido de cada corpo (2310; 2410; 2510; 2610) para seletivamente abrir e fechar a passagem de escoamento de fluido; de preferência, em que a válvula (2412) é operada para abrir seletivamente a passagem de fluido de fluxo de um dos corpos (2310; 2410; 2510; 2610), quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) está suspenso estacionário e fecha seletivamente a passagem de escoamento de fluido do corpo (2310; 2410; 2510; 2610), quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) é libertado para o movimento a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação.
11. Método para o armazenamento de energia, compreendendo o método: Providenciar, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) dentro de um volume interior de um recipiente de fluido (2320; 2420; 2520; 2620) para o movimento com a gravidade dentro do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) a partir de uma primeira posição de elevação para uma segunda posição de elevação, para forçar o fluido para fora de uma primeira parte do volume interior do recipiente de fluido (2320; 2420; 2520; 2620) pelo movimento de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação, a primeira parte do volume interior do recipiente de fluido (2320; 2420; 2520; 2620) localizada verticalmente por baixo de pelo menos um corpo (2310; 2410; 2510; 2610); acoplamento de um oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660), em comunicação de escoamento de fluidos com a estrutura do eixo (2320; 2420; 2520; 2620), para a receção de fluido forçado para fora da primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2,320; 2420; 2520; 2620), quando, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) se move a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação dentro do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620); acoplamento de um gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) com a tubagem para receber uma força de acionamento de fluido recebido pelo oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) a partir da primeira parte do volume interior da estrutura do veio ( 2320; 2420; 2520; 2620), para acionar o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) para gerar eletricidade com o movimento de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) a partir da primeira posição de elevação para a segunda posição de elevação; e o acoplamento de uma bomba (2340; 2440; 2540; 2640), em comunicação de escoamento de fluidos com a tubagem (2360; 2460; 2560; 2660), para deslocar controlavelmente, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) contra a gravidade, a partir da segunda posição de elevação para a primeira posição de elevação para aumentar a energia potencial gravitacional de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610); o método compreendendo ainda: (a) acoplamento de uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) em comunicação de fluido com a conduta (2360; 2460; 2560; 2660) e com o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650), para receber pressão do fluido a partir do oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) e acionar o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) para gerar eletricidade com o movimento de, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) por gravidade a partir da primeira posição de elevação até à segunda posição de elevação; ou, (b) o acoplamento de uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) em comunicação de fluido com a conduta (2360; 2460; 2560; 2660) e com o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650); e fornecendo o gerador elétrico de energia (2350; 2450; 2550; 2650) com um modo de motor elétrico para acionar a bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640) para forçar o fluido para dentro da tubagem (2360; 2460; 2560; 2660) e aumentar a pressão do fluido na primeira parte do volume interior da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) por uma quantidade suficiente para movimentar, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) a partir da segunda elevação posição para a primeira posição de elevação; em que o oleoduto (2360; 2460; 2560; 2660) está acoplado a uma extremidade da primeira porção da estrutura do veio (2320; 2420; 2520; 2620) e numa segunda extremidade a uma bomba de fluido ou turbina (2340; 2440; 2540; 2640).
12. Método da reivindicação 11, em que, pelo menos, um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) compreende um corpo (2310; 2410; 2510; 2610) que tem uma passagem de escoamento de fluido que se estende através do corpo (2310; 2410; 2510; 2610) e uma válvula de fluido (2412) situada no interior da passagem para permitir ou inibir o fluxo de fluido através da passagem seletivamente; de preferência, que compreende ainda a configuração da válvula de fluido (2412) para ser fechada para inibir o fluxo de fluido através da passagem, quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) se move com a gravidade a partir da segunda posição de elevação para a primeira posição de elevação, e para ser aberta para permitir o fluxo de fluido através da passagem, quando o corpo (2310; 2410; 2510; 2610) é mantido na segunda posição de elevação. Lisboa, 10 de Agosto de 2017.