水中に圧縮流体エネルギを貯蔵するシステムおよび同システムを配置する方法
水中に圧縮流体エネルギを貯蔵するシステムおよび方法は、水域の水底に配置された流体格納容器を含む圧縮流体貯蔵システムを含み、流体格納容器は、水底で容器を安定させるために容器内に配置された堆積物を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年９月２３日出願の米国特許出願第１２／８８８，９７１号、２００９年９月２３日出願の米国仮特許出願第６１／２４５，２７９号、２０１０年３月１日出願の米国仮特許出願第６１／３０９，４１５号、２０１０年７月１４日出願の米国仮特許出願第６１／３６４，３６４号、および２０１０年７月１４日出願の米国仮特許出願６１／３６４，３６８号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許の開示は本明細書に援用される。
【０００２】
本発明の実施形態は、概略的には、圧縮流体エネルギ貯蔵に関し、より詳細には、水中貯蔵装置に圧縮流体を貯蔵し、水中貯蔵装置からエネルギを抽出する方法および装置に関する。圧縮された流体が空気である実施形態では、かかる発明は、圧縮空気エネルギ貯蔵（ＣＡＥＳ）システムとして公知のエネルギ貯蔵システムのクラスに属するが、本明細書では、任意の圧縮流体エネルギ貯蔵システムを一般的に指すものとしてＣＡＥＳを使用する。
【０００３】
再生可能なエネルギ（ＲＥ）源は、次第に少なくなる再生不可能なエネルギ源と高い炭素放出との時代の従来の動力源に対する代替物となる。しかし、多くの形態の再生可能エネルギは、需要がビークのときに入手できないことから、ＲＥ源が十分に利用されないことも多い。例えば、ＲＥ源は、所望しないピーク外の時間中に最も入手可能性が高くなり得、あるいは人口密集地または電力が最も必要とされる場所から離れた領域に配置されており、ピークの時間中に他のすべてのピークにある動力源とともに配電網を共有しなければならないことがあり得る。
【０００４】
ＲＥ源には、例として、水力、地熱、海洋温度差発電（ＯＴＥＣ）があり得る。水力は、例えば、貯水池と組み合わせた場合に、変化する電力負荷に合わせて、または負荷に追従して流量を増減できる１つのＲＥ源である。地熱およびＯＴＥＣも良好なベースロードＲＥ源であるが、それらの使用に当たって所在地の可変性が限定されがちである。当然のことながら、海洋温度差発電機は、海洋の温度躍層にまたがって従来から利用されているが、それに加えて、表面水と深層水との間に温度差がある淡水域に適用することもできる。ＲＥ源には、例として、ソーラ、風、波、および潮もあり得る。しかし、これらの動力源には、電力を供給できるのが間欠的であるという傾向がある。したがって、これらの動力源が配電網によるエネルギ供給に実質的に寄与するには、エネルギ貯蔵が望ましい。
【０００５】
例えば、風力エネルギは、ｋＷｈ当たりのコストに関してコスト効率を高くし得るが、エネルギが必要なときにエネルギを発生させないことがある。風力エネルギでは、主に、配電網の需要に応じて送電できないだけでなく、風力レベルに応じて制御不能に変動するその電力出力のタイミングに起因して、適度な配電網浸透レベルであっても障害に直面する。コスト効率の高い貯蔵が利用できない限り、この問題は、あらゆる種類のより多くのＲＥ源が配電網に加えられるとともに悪化する。エネルギの需要と供給とを調整するエネルギ貯蔵を行わない場合、再生可能エネルギの割合が２０％を超えると、多くの場合、配電網は安定性を失う。
【０００６】
配電網用のコスト効率の高い貯蔵が、電力供給の初期から求められてきたが、まだ利用できていない。１日全体を通した、および季節間の電力需要の変動により、一部の期間だけ利用される発電資産を有することが必要となり、これは、最大容量未満で使用される資産の資本費、運転費、および保守費を上昇させ得る。さらに一部の発電資産は、出力を絞るか、または停止させることが困難であり、短期間で最大出力に戻すことが困難である。エネルギ貯蔵は、電力の需要と供給に、より良好に合わせるための一時保管領域を提供することができ、動力源がより高い適応力で、ひいてはより高い効率で機能するのを可能にする。
【０００７】
大規模なエネルギシステムに対して、いくつかの先行貯蔵技術のコストパラメータを考慮してもよく、各技術はそれ自体の原価作用因を有する。例えば、揚水式発電は、何十年にもわたって使用されており、他の配電網エネルギ貯蔵のアイデアを評価する基準とされることが多い。揚水式発電は、エネルギ容量の観点から効率的であり、貯蔵されるエネルギの収集時に燃料を全く消費しないが、限定された所在地にしか配置することができず、単位電力当たりの資本費が高い。通常、かなりの高低差および２つの貯水池が必要とされる。また、北アメリカにおける実現可能な現場のほとんどはすでに開発されたと考えられ、コストに関係なく、揚水発電がエネルギ貯蔵容量を大きく増やすのに寄与できるとは思えない。揚水発電はまた、発電コスト（＄／ｋＷ）の点でかなり高価であるが、それでもなお、単位エネルギ当たりのコスト（＄／ｋＷｈ）がかなり安価であるために、利用できる場合は幅広く使用されている。
【０００８】
ＣＡＥＳは、公知のエネルギ貯蔵技術の多くの欠点を解決する魅力的なエネルギ貯蔵技術である。ＣＡＥＳの従来の手法は、個別設計したガスタービン発電装置を使用するものであり、コンプレッサを駆動し、地下の洞窟または帯水層に圧縮空気を貯蔵する。エネルギは、圧縮空気をコンプレッサの下流のタービンシステムに射出することで収集され、圧縮空気は、天然ガスを燃料とする燃焼空気と混合されるか、またはそれによって加熱され、膨張してタービンを通過する。適度な容積の空洞または帯水層を利用するために、システムは高圧で動作する。そのため、貯蔵および取り出しプロセス時に一定容積および可変圧力で動作するシステムとなり、そのような広範な圧力にわたって動作することが必要となるため、結果として、コンプレッサおよびタービンシステムに余分なコストがかかる。地下のＣＡＥＳは地理的な制約を受ける。洞窟は、動力源、負荷地点、または配電網送電線の近くにないかもしれない。対照的に、工業化世界において９０％を超える電気負荷が、水中ＣＡＥＳが実用的であるのに十分な水深の近くにある。水中ＣＡＥＳでは、地下ＣＡＥＳが受ける地理的制約の多くが取り除かれる。
【０００９】
また、流体の効率的な圧縮および膨張のための重要な因子は、圧縮中に発生する熱と、膨張中に必要とされる熱とに対処することである。従来のＣＡＥＳは、天然ガスの燃焼を使用して（多くの場合、ガスタービン排気ガスからの熱を吸収することで）空気を再加熱し、圧縮の熱を周囲環境に放散する。そのようなシステムは、断熱運転を可能にするために、熱貯蔵装置を含むことができる。そのようなシステムはまた、圧縮および膨張段階用の個別の装置を有することが多く、したがって、資本経費がより高くなり、さらには天然ガスの使用により、運転コストがより高くなり、複雑さが増す。その結果として、購入したピーク外電力を利用して空気貯蔵器に畜圧すると、発電装置は、ピーク需要期間中に電力を生成できるが、設備が増え、燃料費がより高くなる。
【００１０】
したがって、外部燃料を必要とすることなく、従来の動力源との競合力がある、より効率的かつコスト効率の高い様式で、圧縮流体エネルギ貯蔵システムにエネルギを貯蔵および回生する装置および方法を設計することが望ましい。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の一態様によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の水底に配置された流体格納容器を含み、流体格納容器は、容器を水底で安定させるために容器内に配置された堆積物を含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、圧縮流体貯蔵システムを配置する方法は、堆積混合物を可撓性の流体貯蔵バッグ内に圧送することを含み、堆積混合物は水域の水底から収集された堆積物を含む。方法はまた、堆積混合物が可撓性流体貯蔵バッグ内に積もって、堆積混合物からの堆積物が可撓性流体貯蔵バッグを水底で安定させることを可能にすることと、流体ホースを介して可撓性流体貯蔵バッグを圧縮ユニットに接続することとを含み、圧縮ユニットは、貯蔵するために、圧縮流体を可撓性流体貯蔵バッグに送るように構成される。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の下の水底に配置された流体貯蔵システムを含み、流体貯蔵システムは、堆積物バラストを部分的に充填された複数の可撓性流体貯蔵チューブを含む。所定の量の流体を第１の圧力から、より高い第２の圧力に加圧するように構成された流体圧力変換システムが組み込まれる。システムはまた、流体圧力変換システムに接続され、流体圧力変換システムに所定の量の流体を加圧させるように構成された動力源と、流体圧力変換システムと流体貯蔵システムとの間で加圧流体を移動させるように構成された加圧流体搬送システムとを含む。
【００１４】
他の様々な特徴および利点が、下記の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。
【００１５】
図面は、本発明を実施するために現時点で考えられる実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態の実施形態の一般的な機能を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、図１に示した機能を有するシステムを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、海に配置されたシステムの基本構成要素を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、陸に配置されたシステムの基本構成要素を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリの等角図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを形成するために使用される材料の構成要素を示している。
【図９】図９は、本発明の実施形態によるチューブ作製技術を示している。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを配置する技術を図解で示している。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブに貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する表面積変化を示す等角図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブに貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する表面積変化を示す等角図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブ用の構造支持体を示す等角図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブに貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する形状変化を示す等角図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリの配列を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリの配列を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、海洋、海、湖、貯水池、湾、港、入り江、川、または他の任意の人工もしくは天然水域の水底に圧縮流体貯蔵容器を配置または設置することを含む。本明細書において、「海」とは任意のかかる水域を指し、「海底」とは海の底を指す。本明細書において、「流体」とは、空気、ＣＯ２などの圧縮可能な任意のガスまたは液体、さらには超臨界流体を指す。本明細書において、「堆積物」（例えば、「海底堆積物」）とは、海の底または海底からの海洋物質を指し、例として、砂利、砂、沈泥、粘土、マッド、海底に積もった有機または他の材料があり得る。
【００１８】
本システムの開示された実施形態では、圧縮流体は、水域の中（または「下」とも称される）のバッグに貯蔵される。周囲の水の静水圧は、コンプレッサを介してバッグに加圧充填される圧縮流体に対する主要な抑制パラメータになる。従来の「揚水発電」の貯蔵では、水はかなり高い地理的高度を通って揚水される。対照的に、本開示のシステムの実施形態では、水域の水準は、基本的に、下方に流体を補給する機構によって高められる。その技術は、海洋、または陸上の湖もしくは貯水池に同等にうまく適合する。本開示のシステムは、多くの場合、（水深に基づいて）従来のＣＡＥＳよりも低い圧力比で動作し、これらの低い圧力比と、大きなヒートシンクとして水を使用することとにより、いくつかの実施形態で説明するように、膨張段階の直前か、または膨張段階中に化石燃料で流体を再加熱する必要がなくなる。また、本システムは、ほぼ一定の貯蔵圧力で動作し、より単純でより効率的なコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）構造を可能にする。
【００１９】
ここで図１を参照すると、本開示のシステムの実施形態の一般的な機能が示されている。システム１０は、本発明の実施形態において、例として、風力、（例えば、「ソルターカム式波力発電装置」による）波力、流力、潮力、またはソーラパワーなどの再生可能なエネルギ源から取り込むことができる入力動力１２を含む。別の実施形態では、入力動力１２は配電網から取り込んでもよい。再生可能エネルギ（ＲＥ）源の場合、そのような動力源は間欠動力を供給することがある。配電網の場合、システム１０は配電網に接続することができて、深夜または早朝時間中などのピーク外の時間中に電力を引き込むことができ、圧縮流体エネルギとして貯蔵することができ、次いで、システム１０から引き出されたエネルギを額面以上（すなわち、電気エネルギの裁定取引）で売ることができるピークの時間中に回生できるか、または安価なベースロード電力を貯蔵することでピーキング能力が得られるように、石炭などのベースロード発電システムを増強するために回生できる方式で制御することができる。別の使用方法として、石炭などの従来の動力源の代わりに、概ね静的なモードで低コスト電力を供給するベース電源としてシステム１０を使用し、負荷が変動し、システム１０からの供給量を超えたときに一時的な電力を供給するピーク電力システムとして従来の動力源（例えば、天然ガス、ディーゼルなど）を使用し、こうして平均電力コストを削減する方法がある。
【００２０】
また、システム１０は上記の動力源に限定されるのではなくて、間欠的に利用できる動力源、または低コストの、もしくはピーク外の時間中に引き出すことができ、電気負荷のピーク時または発電所の供給停止時間中などの望ましい期間中に売ることができる動力源を含む任意の動力源に適用することができる。さらに、システム１０は、単一の入力動力１２に限定されるのではなくて、システム１０に接続することができる複数の動力源を含んでもよい。言い換えると、組み合わせた複数の動力源を入力動力１２として単一のシステム内に含むことができる。入力動力１２は、流体吸入口１６からの流体を圧縮するために、機械力１４に連結されている。
【００２１】
流体圧縮１８は、回転方向に応じて流体を圧縮することも膨張させることもできる、Ｗａｎｋｅｌタイプのコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）などの装置から得てもよい。ただし、本発明はそのように限定されるものではなく、本発明の実施形態に応じて、流体を圧縮するのに機械力を使用する任意のコンプレッサを実装することができ、本発明の実施形態に応じて、機械エネルギを発生させるために流体を減圧する任意の膨張機を実装することができる。本発明の実施形態では、Ｃ／Ｅは、０．２ＭＷ〜３ＭＷの電力を発生させることができるが、本発明はそのように限定されるものではなく、０．０００１ＭＷ程度の低い電力、および５ＭＷ以上の高い電力を含むことがあり得るシステム要求に見合った任意の範囲の電力を発生させることができる。したがって、流体圧縮１８は、機械力１４が流体入力１６を使用した結果として起こる。流体圧縮１８は、１つまたは複数のサイクルで行うことができ、当技術分野で公知のように、ポンプおよび熱交換器を介して段間で冷却を行うことができる。冷却は、圧縮流体と冷却用流体との間の直接接触を通じて行うこともできる。流体圧縮１８からの流体は、流体入力２２を介して圧縮流体貯蔵器２０に送られる。また、圧縮流体貯蔵器２０は、バラストとして堆積物を使用して、湖、（自然の、または人工の）貯水池、または海などの水域内で、かつ流体を圧縮し、後で膨張させるために貯蔵することができる水深で安定することができるバッグ、または他の共形流体格納装置とすることができる。したがって、流体塊が、流体の量に応じて、かつ水域内の水深に応じてほぼ等圧で貯蔵される。
【００２２】
流体貯蔵バッグまたはチューブは５０℃と見積もることができる。本発明の実施形態による１つのコンプレッサ構造では、圧縮熱は回収および貯蔵され、膨張機から流体ホースに入る流体の予測される出口温度は、水温よりも約５．５℃だけ高い。周囲水だけを使用して圧縮段を冷却し、最終段後に熱交換器がない場合、流体ホースに入る流体の温度は周囲温度を３０℃超えることがある、言い換えると、海面温度が１５℃の場合に４５℃を超えることがある。何らかの理由でチューブ温度限界を超える場合、温度アラームによりコンプレッサを停止することができる。１つまたは複数の温度センサをＣＡＥＳシステムの流体貯蔵チューブの長手方向に配置することができ、それにより、流体貯蔵チューブの温度を観測することができる。例えば、温度アラームは、温度限界に達したか、または超えたことをシステムオペレータに知らせることができる。さらに、システムコンプレッサに対するアラームシャットダウンにより、コンプレッサは、影響を受ける流体チューブに圧縮流体を供給するのを止めて、流体貯蔵チューブ、または影響を受ける流体貯蔵チューブに接続された流体ホースの損傷を軽減するか、または防止することができる。バッグは、可変容積構造により一定の圧力を受け、したがって、バッグ内でのさらなる加熱は起こらない。
【００２３】
貯蔵されたエネルギをシステム１０から引き出すのが望ましい場合、流体出力２４を介して圧縮流体貯蔵器２０から圧縮流体を引き出すことができ、流体膨張２６が起こる。当技術分野で公知のように、流体膨張２６により利用可能なエネルギが得られ、利用可能なエネルギは、例えば、機械装置に送ることができ、機械装置は、発電３０用の機械力２８を抽出することができ、発電３０は、配電網、または電力を送電するのが望ましい他の装置に送ることができる。排出流体３２は、一般標準の圧力または周囲圧力で環境に放出される。本発明の実施形態では、機械力２８は、例として、Ｗａｎｋｅｌタイプの膨張機から発生させることができる。さらに、説明するように、流体圧縮１８用の機械力１４と流体膨張２６から得られる機械力２８とは、同じ装置（すなわち、圧縮／膨張装置または「Ｃ／Ｅ」装置）によるか、またはシステム１０内の異なる、もしくは分離した装置を介したものとすることができる。
【００２４】
原則的には、Ｃ／Ｅは、等温運転、断熱運転、またはそれらの組み合わせで使用することができる。別の例では、別個の熱交換器を使用せず、熱貯蔵器を使用しないＣ／Ｅを実装することができる。当技術分野で公知のように、流体が圧縮されると流体は熱くなり、流体が膨張すると流体は冷える。したがって、本発明の実施形態は、流体圧縮１８からの流体を冷却する強制対流冷却３４と、流体膨張２６からの流体を加熱する強制対流加熱３６とを含む。流体貯蔵は、概ね周囲の温度および圧力で（すなわち、説明したように水域内の深部で）行われるため、流体圧縮１８用の冷却３４も流体膨張２６後の加熱３６もシステム１０を囲む大量の流体（すなわち、湖水または海水）を使用して行うことができる。したがって、システム１０は、一部の実施形態において、圧縮段階中に流体を周囲の近くまで冷却し、膨張段階中に流体を周囲の近くまで加熱する概ね等温の様式で動作することができる。他の実施形態では、システム１０は、圧縮からのエネルギが制御された熱伝達プロセスを経て熱貯蔵タンクに貯蔵され、さらに、膨張後に流体を加熱するエネルギが、貯蔵タンクに貯蔵されたエネルギから引き出される、周囲の環境との熱交換が比較的少ない概ね断熱の様式で動作することができる。そのような方式では、システムには、圧縮流体の顕熱を調整、または回収する方法が含まれる。もっとも、当技術分野ではよく知られているように、どちらの場合も、ポンプおよび熱交換器を使用して、システム内の所望の位置で冷却することができる。
【００２５】
さらに別の実施形態では、流体圧縮１８からのエネルギがそれ自体貯蔵されるのではなくて、水面温度と深部の温度との間の自然の温度差を利用して、水がシステム１０に選択的に引き込まれる。そのような実施形態では、流体圧縮１８中に深部（すなわち、水面よりも十分に下の部分）から得られた比較的冷たい水を使用して冷却３４を行うことができ、流体膨張２６中に水面に近い部分から得られた比較的温かい水を使用して加熱３６を行うことができる。この様式でこの温度差を利用することは、実際上、エネルギ貯蔵サイクルに熱エンジンサイクルを加えることであり、したがって、水域からの熱エネルギ入力により、保存されたエネルギよりも多くのエネルギが抽出されると考えられる。
【００２６】
システム１０は、システム１０の構成要素に制御可能に接続できるコントローラまたはコンピュータ３８を含む。
【００２７】
ここで図２を参照すると、複数の、図１のシステム１０などのシステムを本発明の実施形態に従って配置することができる。さらなる図を参照して下記にさらに詳細に説明するように、各システム１０は、一体の、または双方向のコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）ユニットを含むことができ、コンプレッサ／膨張機ユニットは、水域の水面よりも十分に下に配置された流体貯蔵チューブアセンブリに接続されている。各Ｃ／Ｅは、エネルギ源および発電機に接続されている。エネルギ源は、風力もしくは波力などの再生可能資源とするか、またはエネルギを配電網もしくは太陽電池アレイなどの再生可能資源から引き出すモータとして動作する発電機自体から得ることができる。
【００２８】
したがって、図２は、図１、ならびに次の図およびイラストに示すようなシステム１０を複数有する全システム５０を示している。各システム１０は、動力入力５４を有するように構成され、さらに、発電機５６（またはモータ／発電機）に連結されたＣ／Ｅ５２を含む。各発電機５６は、それぞれの電力出力５８を有するように構成されている。一実施形態では、各電力出力５８は、負荷または電力系統に個別に接続されるが、示したような別の実施形態では、２つ以上の発電機５６からの複数の電力出力５８を統合して、統合した電力出力６０を負荷または電力系統に出力することができる。
【００２９】
各Ｃ／Ｅ５２は、流体貯蔵チューブアセンブリ６２に接続され、流体貯蔵チューブアセンブリ６２は、さらに説明するように、深部に配置され、それぞれのＣ／Ｅ５２から圧縮流体を受け取るように構成されている。本発明の実施形態によれば、各Ｃ／Ｅ５２は、チューブまたはパイプ６４を介して複数の流体所蔵チューブアセンブリ６２に接続することができる。したがって、単一のＣ／Ｅ５２は、多数の流体貯蔵アセンブリ６２に接続することができ、例として、搬送管の数量と、流体貯蔵チューブアセンブリ６２が配置される地形とによって限定されることがある。全システム５０の動作は、コンピュータまたはコントローラ６６によって制御することができ、当業者には、各システム１０が、全体にわたって分布する制御弁、圧力センサ、温度センサなどを含むことができると分かるであろう。コントローラ６６は、動力が動力源から入手できる場合に、流体を加圧し、加圧流体をＣ／Ｅ５２、すなわち加圧段から流体貯蔵チューブアセンブリ６２に進ませ、動力が流体貯蔵チューブアセンブリ６２から引き出されるのが選択として望ましい場合に、加圧流体を流体貯蔵チューブアセンブリ６２からＣ／Ｅ５２、すなわち膨張段に進ませ、加圧流体を膨張させるように構成されている。
【００３０】
したがって、全システム５０は、複数のシステム１０を有するモジュールの方式で配置することができる（図２にはシステム１０が２つだけ示されている）。結果的に、このモジュール方式により、システムの一部が作動を停止し、一方、システムの残りの部分は運転を続けるのを可能にすることで、システムの障害許容力と、現場において最小限の全システム中断時間でユニットを交換する能力とが付与される。モジュール方式はまた、別のシステムが異なるモードで同時に動作する（すなわち、一方のシステムがエネルギを収集／貯蔵し、他方が動力を発生させる）のを可能にする。したがって、図２に示すように、複数のＣＥが連動してモジュール式を可能にする。また、例えば、個々の流体貯蔵チューブアセンブリ６２をそのそれぞれのＣ／Ｅ５２から切り離す、または分離することができる方式で各システム１０を制御することができる。結果として、運転中に、個々のシステム１０または個々の特定のシステム１０の構成要素を、障害解決、修理、または定期保守のために運転から外すことができる。したがって、点検のために全システム５０を停止する必要がないことから、モジュール方式によって点検が容易になり、全体的な信頼性が高まる。
【００３１】
さらに、全システム５０がモジュール方式であるため、運転中に、さらなるシステム１０を全システム５０に漸次追加するか、またはさらなる貯蔵器を各システム１０に追加することができる。したがって、電力需要は長い間に変わる（すなわち、所与の配電領域での人口増加または人口減少）ため、図２に示すものと同じモジュールの方式で、長期にわたり、システム要求の変化に合わせて動力および／または貯蔵容量を追加したり、あるいは取り除いたりすることができる。したがって、モジュールシステムは拡張可能であり、全システムの中断時間および運転に及ぼす影響を最小限にして、他のシステムを構築し、稼働させることができる。
【００３２】
さらに、全システム５０のシステム１０は、互いから切り離した方式で同時に運転することができる。例えば、一連のシステム１０の一部では、システム１０の１つが強い風を受けることがあり、したがって、圧縮モードで運転されて、そのそれぞれの流体貯蔵チューブアセンブリ６２にエネルギを貯蔵することができる。一方、それと同時に、システム１０の別の１つが風をほとんど受けないか、または全く受けない領域に存在することがあり、したがって、膨張モードで運転されて、そのそれぞれの流体貯蔵チューブアセンブリ６２からエネルギを引き出すことができる。
【００３３】
したがって、全システム５０は、複数の運転モードを可能にする自由度の高い方式で運転することができ、さらに、全システム５０を停止する必要なしに、保守、修理、および作業のために全システムの一部を一時的に停止するか、または永続的に運用から外すことを可能にするようにモジュールの方式で構成することができる。
【００３４】
さらに、全システム５０の構成および動作は、決して所与の例に限定されるものではない。例えば、風力エネルギの代わりに、システム１０は、さらなる例として、波エネルギ源または水流源に接続することができる。システム１０は、それぞれ複数のＣ／Ｅ５２を使用してもよく、Ｃ／Ｅ５２が、それらの間で流体貯蔵器を共有するように構成されてもよい。したがって、一例では、一方のシステム１０の１つのＣ／Ｅ７０を他方のシステムの流体貯蔵チューブアセンブリ７２と別々に接続するように補助搬送管６８を配置および構成することができる。そのような方式では、例えば、１つのＣ／Ｅ７０の修理または保守中に、流体貯蔵チューブアセンブリ７２の貯蔵容量を使用することができる。さらに、搬送管６８に例が示されるように、経路の変更により、モジュール性と、システムの障害許容力と、動力容量の漸次拡張性と、Ｃ／Ｅユニットの現場交換性と、一方のＣ／Ｅを圧縮モードで、他方のＣ／Ｅを膨張モードで運転できることとを含むさらなる利点を得るための複数のＣ／Ｅ５２、７０の協同使用が可能になる。これらの利点により、グレースフルデグラデーションと、システム全体の単一障害点がないことと、動力要求および貯蔵要求が大きくなったときに容量を追加する適応性とを備えたシステムが得られる。経路の変更はまた、原動機（例として、風力発電機、（例えば、「ソルターカム式波力発電装置」を介する）波力発電機、流力発電機、潮力発電機、および海洋温度差発電機など）からの動力が、流体を圧縮する第１のＣ／Ｅを通過し、任意選択で貯蔵され、膨張モードで第２のＣ／Ｅを通過し、配電網用の電力を発生させる貫流運転モードを可能にする。そのような実施形態は、システムの立ち上げおよび立ち下げ時間をなくし、遅延することなく、要求に応じてすぐにでも動力を取り込み、動力を送出する待機運転モードを可能にする。
【００３５】
ここで図３を参照すると、海に配置されたシステム１０の基本構成要素が示されている。システム１０の構成要素は、水面に近いプラットフォーム９８に配置することができる。したがって、図３は、海１００および海底１０２を示している。海１００には、海洋、湖、またはダムを設けた川などにある貯水池が含まれ、この実施形態およびすべての実施形態では、海１００は、いかなる特定の水域にも限定されない。システム１０は、標準的な深さ１０６に配置された可撓性の流体バッグまたは流体バッグアセンブリ１０４と、発電機１１０に連結された単方向または双方向流体圧力変換装置、またはコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）１０８と、熱伝達システム（図１を参照して説明したポンプおよび熱交換器は図示されていない）とを含む。Ｃ／Ｅ１０８は、複数の膨張および圧縮段を含むことができ、熱交換器一式（図示せず）は、圧縮段間または膨張段間で流体をそれぞれ冷却または再加熱することができる。加圧流体を搬送するチューブが循環水中に浸されるか、またはより一般的には、フィン付きチューブの内部を流れる加圧流体が、内部のフィン付きチューブ熱交換器を通り過ぎる。システム１０は、実質的に、ほぼ等温または断熱モードで動作するように構成することができる。
【００３６】
図３のシステム１０は、それらに限定されるものではないが、制御システム、コンピュータ、およびシステム１０の構成要素を機械的に連結する１つまたは複数のクラッチなどの他の装置を含むことができると当業者には分かるであろう。バッグ１０４はバラストを積まれているため、膨張したときも水面に浮かぶことはない。
【００３７】
流体ホースまたはパイプ、あるいは加圧流体搬送システム１１２は、海１００の水面で、または水面近くで流体貯蔵バッグアセンブリ１０４をＣ／Ｅ１０８に接続する。Ｃ／Ｅ１０８は、一実施形態では、風力タービンが使用するのと同じ発電機である発電機１１０にクラッチを用いて連結される（図４を参照のこと）。発電機１１０は、エネルギを貯蔵するときに、コンプレッサモードのＣ／Ｅ１０８を駆動するモータとして良好に機能することができる、すなわち、風が吹いている場合に、発電機１１０に風力を導入することができる。したがって、例えば、配電網のピーク需要期間中など、システムからの最大電力が望まれる場合、貯蔵した流体がＣ／Ｅ１０８を通って膨張し、発電機１１０へのトルクが増大する。実施形態では、発電機１１０はＡ／Ｃ（交流）発電機であり、他の実施形態では、発電機１１０はＤＣ（直流）発電機である。
【００３８】
送電線間の変換ステーションにコストがかかるために、ＤＣ送電が陸上での送電に使用されることは多くない。しかし、ＤＣ送電線の効率は、特に塩水中で、Ａ／Ｃ線よりも高くすることができる。ＤＣ送電の他の利点として、より明瞭な電力流れ解析と、ＤＣ線によって接続された、独立した配電網セクション間を同期させる必要がないこととがある。送電線の静電容量に起因して、送電線が水中に延びる場合にＤＣ送電のさらなる利益を得ることができる。したがって、今日、多くのＤＣ送電システムが存在している。
【００３９】
Ｃ／Ｅ１０８は、流体を圧縮することも膨張させることもできる。一実施形態では、Ｃ／Ｅ１０８は、仕事が入力された場合に流体を圧縮し、仕事を取り出すために流体を膨張させることができる単一の構成要素である。そのような実施形態では、単一の流体ホースまたはパイプ１２が流体貯蔵チューブアセンブリ１０４とＣ／Ｅ１０８との間に配置され、流体は、流体ホースまたはパイプ１１２を使用して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に送り込まれ、これから引き出される。したがって、動力がＣ／Ｅ１０８に入力される（１１４）と、Ｃ／Ｅ１０８は流体を圧縮するように動作し、流体ホースまたはパイプ１１２を介して圧縮流体を流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に送り、その中にエネルギを貯蔵する。動力１１４は、風、波動、潮汐運動などの再生可能資源を介して供給されてよく、または、例えば、配電網からエネルギを引き出すことができるモータとして運転される発電機１１０を介して供給されてもよい。また、Ｃ／Ｅ１０８は、圧縮および貯蔵されたエネルギを流体ホースまたはパイプ１１２を介して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４から引き出すことで逆回りに動作することができる。したがって、その運動を反転させることで、Ｃ／Ｅ１０８は、動作または回転の方向に基づいて、流体を二者択一的に圧縮するか、または膨張させることができる。一実施形態では、発電機１１０は電力を供給することに留意されたい。あるいは、発電機１１０を使用することなく、膨張機から直接機械力を利用することができる。
【００４０】
一方、別の実施形態では、Ｃ／Ｅ１０８の圧縮機能と膨張機能とは分離される。この実施形態では、膨張機１１６は、流体ホースまたはパイプ１１２を介して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に接続され、コンプレッサ１１８は、同じ流体ホース１１２、または、それに代えて、別の流体ホース、パイプ、もしくはパイプシステム１２０を介して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に接続される。したがって、この実施形態では、動力は、例えば、圧縮流体を流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に間欠的に供給できる再生可能エネルギ源から、別の流体ホースまたはパイプ１２０を介して、コンプレッサ１１８に入力する（１１４）ことができる。この実施形態では、エネルギは、流体貯蔵チューブアセンブリ１０４から流体ホースまたはパイプ１１２を介して膨張機１１６に同時に引き出すことができる。したがって、動力の貯蔵および引出しを同時に行うシステムの柔軟性をもたらすが、この実施形態は、分離したコンプレッサ１１８および膨張機１１６（さらなるコンプレッサおよび膨張機は図示せず）を有するだけの費用をかけてそのようにする。
【００４１】
ここで図４を参照すると、陸上に配置されたシステム１０の基本構成要素が示されている。図３のシステム１０とほぼ同様に、図４のシステム１０は、配電網、１つまたは複数の再生可能エネルギシステム、またはその両方から動力を受け取ることができる。このシステムはまた、Ｃ／Ｅ装置で圧縮されたエネルギを水中の等圧流体貯蔵バッグまたはチューブアセンブリに貯蔵し、やはりＣ／Ｅ装置を介して流体貯蔵チューブアセンブリからエネルギを抽出することができる。システムは、等温または断熱モードで動作するように構成可能である。
【００４２】
水面からバッグまでの流体流路が剛性であるべきか、または可撓性であるべきかの重要な因子は、水面ユニットが浮動しているか、または海底に固定されているかである。より深い水深では、多くのＲＥ収集方式は、浮動および錨留めベースを使用する。そのため、風または波の方向が変わった場合、ベースの位置は、係留索が新たな方向で張った状態になるまで移動する。
【００４３】
剛性流体パイプは、沖合海事産業で一般的に使用される直径を有する単なる鋼製パイプとすることができるため、通常あまり高価でない。深い、または長いパイプにするために現場継手（現場継手は製造場ではなく現場で連結される）が必要とされるため、展開技術が若干必要とされることがある。可撓性ホースは、より容易に岸で完全に組み立てられ、より容易に配置されるが、より複雑で費用のかかる構造を必要とする。そのようなホースは、一実施形態において、圧力負荷を担持する、金属またはガラス繊維のような高強度材料からなる編組の被覆を備えた流体シールを形成する比較的可撓性のライナを有する。２．５ＭＷのＣ／Ｅユニット（海上風力タービンと同様の容量）用のこれらのホースの直径は、一実施形態では、１００ｍの深度にあるバッグに対して直径を約２８ｃｍ（１１インチ）とすることができ、１１０万パスカル（１６５ＰＳＩ）の動作圧力を有する。海上プラットフォームは、浮動する係留プラットフォームと、底部堆積物への「剛性」連結体（例えば、ドリルシャフト）とに対応するため、可撓性ホースは、厳密には、そのような係留プラットフォームに必要とされない。パイプの全長にわたる偏向歪みは、パイプの構造上の性能の限界内にうまく収まることができる。また、内部流体と外部圧力との間の圧力差は、深度とともに変わることに留意されたい。パイプ／ホースの底部付近では圧力差は小さく、これが、薄いプラスチックバッグが海底で加圧流体を保持できる理由であり、可撓性の全く補強されていないホースをバッグの近くで使用でき、剛性の単純なパイプを上側部分で使用できる複合型の、または組み合わせの問題解決策を示唆している。
【００４４】
図４は、圧縮流体の移送用および貯蔵用以外の構成要素が陸地１２２に配置されたシステム１０を示している。したがって、このシステムでは、海上での設定および運転に関連するコストをなくすことで資本費を削減することができる。しかし、１００フィートまたはさらに深い水中での運転が望ましい場合に、運転場所がより限定されることがある。したがって、そのような望ましい深さに達するために、より長い距離にわたって加圧流体を搬送することが必要であり得る。さらに、多くの場合、環境上、美観上、および他の理由からＲＥ動力システムを人口集中地域から十分に離れて配置することが望ましい。さらに、風力などの再生可能エネルギは通常、陸の形状物および他の風障害物から距離を置いた位置ではるかに大きな動力を供給する。そういうものとして、図４は、本発明の実施形態による、陸上で動作するように構成されたシステム１０を示している。図４のシステム１０は、上記した図１〜３の要素を組み込むことができる。一実施形態では、双方向Ｃ／Ｅ１０８は、流体ホースまたはパイプ１１２を通して流体を貯蔵器まで進ませる圧縮段階中に第１の回転方向１２６に動作して、第１の流れ方向で流体を圧縮するように構成されたシャフト１２４を含む。この実施形態では、Ｃ／Ｅ１０８のシャフト１２４は、貯蔵器からの流体を膨張させ、その流体を第２の流れ方向１３２でＣ／Ｅ１０８に通すことで、第１の回転方向１２６と反対の第２の回転方向１３０で動作することができる。クラッチ１３４は、この実施形態では、シャフト１２４を発電機１１０に連結して、発電機１１０による貯蔵器からのエネルギの抽出を可能にし、動力が、発電機１１０以外の動力源によってＣ／Ｅ１０８に入力される場合に、発電機１１０を切り離す。また、図４を参照すると、双方向運転が示されているが、当然ながら、本明細書に開示したすべてのシステムは、単方向にも良好に構成することができる。
【００４５】
図５は、本発明の実施形態による、海底１４２に配置された流体貯蔵チューブアセンブリ１４０を示している。このタイプの配置は、拘束力として静水圧を使用することで、容器構造部を最小限にすることができ、海が等温運転用のヒートシンクになる。図５の流体貯蔵チューブアセンブリ１４０は、複数の流体容器、チューブ、またはバッグ１４４を有するように示されているが、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０は、バッグ１４４を１つだけ有してもよい。流体バッグ１４４は、海底堆積物１４６を流体貯蔵バッグ１４４の内部に置くことで安定するため、膨らんだ場合に浮き上がることはない。バッグ１４４は、レベルが同じでないバッグ、すなわち、均一でないバラスト敷設に対して上乗せ分の安定余裕をもたらし、流体を海水およびバラスト材料から分離する特別な特徴を有する。一実施形態では、バッグの断面積の約半分は、沈泥または堆積物１４６で満たされる。
【００４６】
図５に示すように、流体貯蔵容器１４４は、平行な列をなして配置することができ、複数のバッグ１４４が、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０を構成することができる。一実施形態では、アセンブリ１４０の流体貯蔵チューブ１４４は、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０に出入りする圧縮流体が、すべての流体貯蔵チューブの間で分割され得るように、平行な配列で流体的にまたは空気的に互いに接続される。図５、図６、および図７を参照すると、流体貯蔵チューブ１４４は、バラストがむき出しになったバラストバッグ１５０の内側に流体チャンバ１４８を含み、テーパの付いた端部１５２を含む。実施形態では、流体チャンバ１４８は、バラストバッグ１５０に対して開放することができるし、またはバラストバッグ１５０に対して閉じることもできる。テーパの付いた端部１５２により、バッグ１５０のバラスト敷設部が、圧縮流体を収容する流体チャンバ１４８を越えて延びるのが可能になる。テーパ付き端部１５２は、端部キャップ１５４とともに堆積物バラストの減少を抑制するのに寄与する。流体貯蔵チューブ１４４の反対側の端部も同様に水流に対して開放され、テーパが付いてもよく、または本明細書で説明するように閉じられてもよい。
【００４７】
水中流体貯蔵容器１４４は、予測される構造負荷に対応し、長年の海底耐久性を有しながら、相当する鋼および複合材の圧力容器よりもはるかに低コストで構築されるように設計される。図８は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを構築するために使用される材料の例を示している。図８は必ずしも一定の縮尺で示されていない。本明細書で説明する流体貯蔵チューブは、両側の一般的な熱可塑性材料層１６０内に（例えば、熱間圧延などによって）、例えば、繊維１５８が約５５％封入された繊維強化ポリマーマトリクス１５６とされるフィルムまたは壁材で構築することができる。そのようなマトリクス１５６構造体は、例えば、約０．１４ｍｍ（０．０５５インチ）の厚さとすることができる。このタイプのマトリクス１５６は、薄く、安価で、拡張可能であり、非常に頑強な海洋用途の容器を可能にする。熱可塑性材料１６０は、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、またはポリエステル、さらにはフッ素重合体などのプラスチックとすることができる。他の材料も考えられる。材料は、混合材料プラスチック、または使用もしくは運転から外された流体貯蔵チューブからのリサイクルプラスチックで作ることもでき、そのような流体貯蔵チューブは、取り外した流体貯蔵チューブが設置現場に全く残らないように設備から取り外される。他のリサイクル可能なプラスチック資源も考えられる。
【００４８】
繊維１５８は、例えば、ガラス、炭素、または金属繊維などの材料から構築することができ、方向性をもつ複合積層板の中で向きを合わされ、その方向は、例として、主応力の１つまたは複数の方向と一致することができる。例えば、ガラス繊維は非常に高価であり、通常、長期間の水浸に対する耐性が非常に高い。ガラス繊維はまた、特に、その耐久性、信頼性、長寿命性、海洋環境に対する適合性、および塩水に対する耐性のために、海洋産業で幅広く使用されている。様々なタイプのガラス繊維はそれぞれ、異なる用途でそれら独自の利点を有する。一例では、ガラス繊維は、引張り強度に対して最適化できる比較的高価なＳ−２ガラス材料とすることができる。別の例では、ガラス繊維は、Ｅ−ガラス材料とすることができる。
【００４９】
繊維１５８は、複合材容器１４４の重要な構造要素である。繊維の引張り強度は、使用される熱可塑性マトリクスよりも１００倍程度高くなり得る。繊維の張力は、堆積物バラストの重量とともに流体の浮力に対抗し、そして、容器内に接線方向の応力が発生する。これらの張力は、チューブの直径のまわりに担持されさえすればよい。したがって、直径が数メートルのチューブは、何百メートルの長さであっても、数メートルの距離にわたって応力を受ける。この応力の局所化により、薄く、コスト効率の高い繊維入りポリマーマトリクスが可能になり、その一方で、それでもなお、何千トンものバラストおよび浮力を単一のチューブ内に保持する。使用される任意の繊維材料に対して、その構造は海水から繊維１５８を保護する。プラスチックのみで材料強度を得ようとすると、製造コストが大幅に上がり、結果として得られた厚さでは十分な可撓性がない。
【００５０】
実際に海水に触れる繊維強化熱可塑性ポリマーマトリクス１５６のマトリクス材料は、海水環境で広範に使用されている。繊維１５８は、繊維強化熱可塑性ポリマーマトリクス１５６に埋め込まれ、次いで、繊維１５８を完全に封入するために上部１６２および底部１６４に薄板を積層されるため、通常の条件下では海水に直接触れない。外側薄板１６２、１６４の材料は通常、繊維１５８を完全に封入する薄い「表面板」の熱可塑性材料１６０と同じである。
【００５１】
各流体貯蔵チューブ１４４の重要な機能は、内部の圧縮流体用の蒸気バリアまたは物理的分離バリヤを提供することである。流体貯蔵チューブ１４４の壁を通じて流体を外部環境に送り出す圧力差は通常非常に小さい。すなわち、流体は流体力学的平衡状態で貯蔵されるため、流体を薄膜１５６から押し出す圧力差は非常に小さい。流体貯蔵チューブ１４４は、長年にわたって塩水中で安定し、深水部に見られる凍結温度近くで可撓性を有し、製造および配置コストが安くなるように設計される。
【００５２】
繊維強化ポリマーマトリクス１５６材料はまた、修復可能なように設計される。例えば、穴または裂け目が材料１５６にできた場合、穴のまわりの材料１５６を再接合するか、または同じ材料のパッチもしくは穴のまわりの材料に貼り付け可能な別のパッチを張り付けることにより応急処置を施すことができる。深部に配置されている場合、そのようなパッチは、ダイバーではなく、遠隔操作車両によって施すことができる。
【００５３】
図９は、本発明の実施形態によるチューブ作製技術を示している。非常に長いバッグ１４４は、螺旋溶着技術を使用して単一シートのガラス強化プラスチック１５６から作製することができる。ガラス強化プラスチックからなる１枚の連続するシートを、螺旋パターンで、またはチューブを形成する方向に、縁部間で重ね溶着する螺旋溶着技術を使用して、任意の長さおよび任意の直径の流体貯蔵チューブを構築することができる。直径は、流体貯蔵チューブ材料の応力との相関関係に基づいて前もって求めることができる。封入されたマトリクス内の強度の高い繊維１５８は通常一軸繊維であり、製造プロセス時に、中心または軸方向のチューブ軸１６８に沿うのではなく、製造されるチューブの円周方向またはθ方向１６６に沿ってより接近して配置されるという意味で、封入されたマトリクス内で向きを合わされる。例えば、繊維１５８は、中心円筒軸に対して実質的に平行な方向よりも、実質的に円筒状チューブ軸のまわりのθ方向により高い強度が得られるように配置される。この様式で、繊維１５８は通常、円筒の輪のまわりに円周方向に延びており、そのため、非常に大きい曲げ半径を有する。これは、環状構成のより容易な配置を可能にする。
【００５４】
さらに、主封入繊維１５８を補助する軸方向繊維１７０をむしろ流体貯蔵チューブ１４４の長軸１６８に平行な方向に向け、円筒軸に沿った二次応力方向１６８の二次応力を調整する助けとすることができる。
【００５５】
図１０では、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブ１４４を配置する技術が示されている。流体貯蔵チューブ１４４は、水よりもはるかに重くすることができるスプールアセンブリ１７２に巻き取られる。配置する場合、流体ホース１１２および浚渫機１７４がホース１７６を介して流体貯蔵チューブ１４４の端部に取り付けられる。浚渫機１７４および流体貯蔵チューブ１４４が海底に配置されると、浚渫機１７４は、海底から堆積物と水との混合物を取り出し、堆積混合物を流体貯蔵チューブ１４４に導入するように制御され、これにより、流体貯蔵チューブ１４４がスプールアセンブリ１７２から展開される。チューブ１４４が堆積混合物で十分に膨らむと、チューブ１４４の内部の堆積物は、チューブ１４４の底部に沈降して、チューブ１４４を海底に維持するバラストを形成することができ、浚渫機１７４への接続が解除される。さらに、流体ホース１１２が、例えば、図２〜４に示すようなシステムのコンプレッサ／膨張機に接続される。代替の実施形態では、スプール１７２が巻きを解かれると、チューブ１４４が遠端で開放されて、より多くの混合体がチューブ１４４の全長を貫流し、チューブ１４４の遠端から出ていくときに、より多くの浚渫材料がチューブ１４４を通り、チューブ内で沈降するのを可能にする。別の実施形態では、浚渫装置は、水面上に据えることができて、バッグの近くまたは遠くから堆積物を収集し、その堆積物を流体貯蔵容器に圧送し、水上で駆動されるモータまたはエンジンから動力を供給される。さらに別の実施形態では、流体ホース１１２および浚渫ホース１７６は、最初に浚渫材料用になり、後で圧縮可能流体用になる単一のチューブを含む。
【００５６】
この様式で配置することは、配置コストを低く維持する助けとなる。配置は、ダイバーの必要性をなくすことができるように、水面から完全に行われるように設計される。そのような配置装置の組立は、水面において船のデッキで行うことができ、次いで、海底に配置することができる。流体貯蔵チューブ１４４は、スプールアセンブリ１７２に巻き取られ、解放可能に投下されるか、時限投下されるか、または当業者に公知のものと同様に投下されるかのいずれかである。図１０は、流体貯蔵チューブ１４４の完全に閉じた端部を示しているが、本明細書に開示した端部キャップを有する流体バッグは、完全に展開されると（図示せず）、バッグの内部空間が、例えば、チューブ１４４の遠端でチューブ１４４の外の水と流体連通できるようにも企図される。
【００５７】
図１１〜１４は、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０を海底１４２に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。図１１に示すように、バラストがむき出しになった複数のバラストバック１５０が海底１４２の上に並んで配置されている。バッグ１５０は、例えば、図１０に示した技術によって堆積物１７８を充填することができる。堆積物のみのバラストバッグ１８０は、端部にある流体バッグを支持して、断面形状の変形を最小限にするために、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０の一端または両端に配置することができ、他の流体チューブにバラストを補給することもできる。
【００５８】
図１２は、むき出しのバラストが内部流体に暴露された状態で、並んで配置され、一部が海底１４２に埋め込まれた複数の閉じた流体チューブ１５０を示している。例えば、堆積物をチューブ１５０に導入するために使用される浚渫作業の一部として、図１０を参照して説明した技術は、チューブ１５０が置かれるチャネル１８２を浚渫することを含むことができる。この場合に、スプールアセンブリ１７２からのチューブ１５０の展開には、形成されたチャネル１８２の中にチューブ１５０が置かれるようにチューブ１５０を展開することが含まれる。この様式で、チューブ１５０の堆積物部分の断面形状が海底１４２の近くで維持され、横方向に固定する別個のバラストバッグ１８０は必要とされない。図１２の構成は、流体チューブ１５０の下の堆積物を漸進的に移動させ、流体チューブ１５０を海底１４２の中に沈ませることにより得ることもできる。
【００５９】
図１３および図１４は、図１１および図１２に示すバッグ１５０と同様の構成で、バラストが閉じ込められたバラストバッグ１８４の横に並んだ配置を示している。バラストが閉じ込められたバラストバッグ１８４は、薄膜１９０によって流体またはドーム部分１８８から遮断された堆積物部分１８６を含む。流体部分１８８から遮断された堆積物部分１８６を有する場合、埋め込まれない設置において、バッグ１８４の緊張を利用してバラストの形状の平坦化または変化を最小限にする。また、堆積物部分１８６を遮断することで、加圧流体が流体部分１８８に出入りするときにバラストの減少が最小限になる。流体貯蔵容器の形状は、圧縮流体部が海水から切り離されてもそうでなくても変わる。近くの水は、水が容器壁の内側にあるか、または外側にあるかによって、その位置と、結果として生じるバッグに作用する応力とを様々な形で調整する。（水が容器内にある、または容器内にない）どちらの実施形態とも実用的である。
【００６０】
図１５および図１６は、本発明の実施形態による、海底の中に部分的に沈められた、バラストがむき出しのバラストバック１５０の流体部分またはドーム部分における、貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する表面積の変化を示している。図１６は、図１５に示すバッグの末端を圧縮流体および水の様々な充填レベルで示している。端部キャップ１５４は、バッグ１５０のドーム１９４内の圧縮流体の量の変化に応じて、水および流体がバッグ開口１９２を通過するように設計されている。圧縮流体１９６は、流体ホース１１２を介してチューブ１５０に流入し、水１９８は、チューブ１５０の外に移動する。チューブ１５０内の圧縮流体１９６の量により、圧縮流体１９６が末端キャップ１５４の底部に達した場合、圧縮流体１９６は、バッグ開口１９２を通って外部環境の水中に放出される。チューブ１５０内の圧縮流体の量が減少すると、水１９８が末端キャップ１５４の下から流入し、圧縮流体１９６塊と置き換わる。また、余分な圧縮流体１９６もバッグ開口１９２から出ることができる。
【００６１】
バッグ開口１９２の大きさは（バッグの長手方向の任意の角度の付いた斜面とともに）ドーム１９４が保持できる圧縮流体１９６の量を求めるのに役立つ。バッグ１５０の末端２００は、その頭部端２０２よりも低い位置に設置することができる。図１５および図１６に示すように、１つには、バッグ１５０に作用する水圧と、バッグ１５０の壁が折れ曲がるのを回避する傾向があることとに起因して、貯蔵される圧縮流体１９６の量が増えてもバッグ１５０の表面積は大きく増大しない。流体貯蔵バッグ１５０は、堆積物１７８、水１９８、および圧縮流体１９６を収容する。圧縮流体の量が増加すると、水量は減少し、そのため、より多くの圧縮流体１９６がバック１５０内にある状態でバッグ１５０が形状を若干変化させるときに起こる容積変化を除いて、表面積または総容積はほとんど変化しない。バッグがさらに膨らむとともに、バッグ内の圧縮流体１９６の量は増えるが、バッグ１５０の表面積はほとんど変化しない。
【００６２】
内部の流体１９６の量が変化すると、バッグ１５０は曲がるが、通常、最小および最大膨張時でも鋭利な折り目または曲がりはない。結果的に、流体チューブ１５０は可撓性であるが、流体１９６が流体チューブから取り出されたときにつぶれることはない。これらの特徴は、浸食および生物汚染剥離の主要問題となり得る折り目を回避するのに寄与する。
【００６３】
図１５はまた、動的な不安定性を軽減するために、バッグ１５０の堆積物部分にバッグ１５０の全長に沿って配置できる１つまたは複数の隔壁２０４を示している。隔壁２０４は、堆積物１７８を複数の領域に分割して、流体貯蔵チューブ１５０の一端から他端への堆積物１７８の移動を抑制するか、またはなくす。この手法は、堆積物１７８の長手方向の移動を最小限にする。隔壁２０４は、ポリマー、繊維、セメント、コンクリート、または当技術分野で公知の他の材料を含むことができる。
【００６４】
隔壁２０４は、バッグまたは流体貯蔵チューブ１５０の壁に取り付けられてもよく、または隔壁の質量および／または近くの堆積物１７８の質量によって所定の位置に保持されてもよい。
【００６５】
図１７は、末端キャップ１５４に連結され、バッグ１５０の上部でドーム１９４に連結された複数のガセット２０６を示している。配置するために巻き取られた場合に、ガセット２０６により、ドーム形状部が容器１５０の上部に折り重なるのが可能になり、展開された場合に、ドーム１９４がこれらのガセット２０６によって支持される。
【００６６】
図１８は、本発明の実施形態による、図１５に示すバッグ１５０の頭部端２０２を示している。示すように、流体ホース１１２は、圧縮流体の入口と出口との境界面および流体ホースがドーム１９４の頭部端２０２に存在するように、バッグ１５０の閉じた頭部端２０２に挿入しながら取り付けられる。閉じた頭部端２０２は、例えば、重ね溶着または当技術分野で公知の他の技術を使用して組み立てられて、バッグ１５０内の圧縮流体の量が少ない場合にしわまたは折り目ができないようなドームタイプの形状を形成する。
【００６７】
一実施形態では、図１５〜１８の流体貯蔵チューブ１５０は、流体貯蔵チューブ１５０の末端２００が頭部端２０２よりも高い水圧の位置に配置されるように、頭部から尾部に向かって、下り坂によって偏向させて配置することができる。環境が許す状況において、バッグの末端２００は、斜面の若干下の方に置くことができる。バッグ１５０の末端２００は、海水に開放された状態にしておくこともできる。バッグ１５０が膨張すると、水はバッグ１５０の尾部２００から出ていき、それに対して、圧縮流体がバッグ１５０から抽出されると、水はチューブに再度流入して、バッグ全体の容積を維持する。全長５００メートル、直径６ｍのバッグ１４４が２％の下り坂に置かれた場合、この幾何学的形態により、流出が始まる前に、流体バッグ１４４を８５％満たすことが可能になる。このように、流体バッグ１４４は封止されるのではなくて、８５％の膨張容積で流体静力学的に安定を保つ。バッグ１４４の上部は数ｐｓｉをよりも大きい超過圧力を受けることはない。超過充填すると、バッグ１４４が破裂するのではなくて、安全な気泡が海面に浮かぶ。
【００６８】
さらに、挿入／配置ツールが、バッグ１４４の末端２００を他のバッグ部分よりも深く堆積物に挿入して、基本的に、流体容器１４４の最終部分に局所的な傾斜を生じさせる。そのため、傾斜が非常に浅い、または実質的に水平であるとしても、バッグ１４４のこの端部２００にある流体−水境界線を上方に調整して、その境界を端部キャップ１５４の縁部から離れる方向に移動させることができる。この様式で、当技術分野で公知の家庭用排水管のＰトラップに多少似た形状を有するように、端部２００を成形することもできる。これは、水が、管理された形で流れるが、内部の流体を閉じ込めるのを可能にする。この実施形態では、端部２００は、峡谷、溝、または他の窪みの下り坂に沿って設置することができる。一実施形態では、溝は流体バッグ１４４を配置する前に形成することができる。所望するならば、バッグ１４４に出入りする良好な水の流れを保証するために、さらなる形状を追加して、この陥没した端部２００を通る水の通路を形成することができる。
【００６９】
図１９は、本発明の実施形態による流体チューブアセンブリ２０８の垂直偏向配置を示している。流体チューブアセンブリ２０８が、上り坂方向２１０を有する海底に配置されて示されている。中央流体ホース２１２は、概ね傾斜方向２１０に沿って配置され、流体チューブアセンブリ２０８の流体チューブ２１４は、複数の分岐ホース２１６を介して中央流体ホース２１２に接続されている。中央流体ホース２１２は、流体貯蔵チューブアセンブリ２０８を、例えば、図２〜４に示すようなシステムのコンプレッサ／膨張機に接続する。流体チューブ２１４は、上記の本発明の実施形態に従って構築することができ、封止された頭部端２１８および開放された末端２２０を有する。中央流体ホース２１２からの圧縮流体は頭部端２１８に流入し、頭部端２１８を通って中央流体ホース２１２に戻る。圧縮流体が頭部端２１８を通って流入することで、流体チューブ２１４内の圧縮流体の量が貯蔵容積を超える場合、余分な圧縮空気は周囲の水域に出ていくことができる。頭部端２１８よりも高い水圧の位置に（したがって、より深い水深に）流体チューブ２１４の末端２２０を配置して垂直偏向させることで、水平配置の流体チューブと比較して、（開放された末端の例において）より大量の圧縮流体を流体チューブ２１４に貯蔵することが可能になる。さらに、そのような杉綾模様で流体チューブ２１４を配置することで、貯蔵した圧縮流体をより大きい割合で回収し、電力を発生させるために使用することが可能になる。
【００７０】
図２０は、本発明の別の実施形態による、図１９の流体チューブアセンブリ２０８の垂直偏向配置を示している。流体貯蔵チューブアセンブリ２０８が、一方の側の第１の上り坂方向２２２と、他方の側の第２の上り坂方向２２４とを有する海底尾根に配置されて示されている。この様式では、流体チューブ２１４の末端２２０は、頭部端２１８よりも高い水圧の位置に配置されている。さらに、各流体貯蔵チューブ２１４は、各流体貯蔵チューブ２１４を、例えば、図２〜４に示すシステムのコンプレッサ／膨張機に接続するために延びる専用の流体ホース２２６に接続されている。別の実施形態では、図２０に示す流体貯蔵チューブアセンブリ２０８は、その代わりとして、図１９を参照して上記に説明した中央流体ホースおよび分岐ホースを使用して、システムのコンプレッサ／膨張機に接続できることが企図される。さらに、図１９に示す流体貯蔵チューブアセンブリ２０８は、図２０を参照して説明した専用流体ホースを使用して、システムのコンプレッサ／膨張機に接続できることが企図される。
【００７１】
この水中での本発明の実施形態は、地下のＣＡＥＳよりも広範な潜在的用途を有する。本発明の実施形態は、ほぼすべての主要な沿岸人口密集地に近接する沖合に配置することができ、さらに、内陸の人口密集地に近接する湖および貯水池に配置することもできる。ＣＡＥＳシステムは通常、適切な地形の用地を含むが、そのような用地は、多くの主要な動力源、需要地、または送電線の近くで得られないことが多い。送電線の混雑および容量制限があるために、エネルギ貯蔵施設を需要地から遠く離れて配置することは実行不可能である。したがって、地下のＣＡＥＳは地理的により限定され、配電網規模のエネルギ貯蔵のニーズに対して普遍的な問題解決策を提供する潜在的可能性がない。
【００７２】
本発明の実施形態は、それらに限定するものではないが、従来の風力、波および海底タービンなどの水運動システム、ならびに海洋温度差発電（ＯＴＥＣ）システムを含む既存の海洋ＲＥシステムを用いた構造および運転を含む。ただし、本発明の実施形態はさらに、既存のＲＥシステムを利用しない、遠く離れて海洋環境に配置できる独立型貯蔵システムを含む。
【００７３】
さらに、ＲＥシステムの悪影響を低減するか、またはなくすために、一実施形態では、バッグは底生ゾーンに配置される。通常、底生ゾーンは、海洋または湖などの水域の、底生生物と呼ばれる生物が住む生態学的領域である。底生生物は通常、水域の底部または水底と緊密な関係で暮らし、底生生物の多くは永続的に底部に付着する。底生領域は海岸線で始まり、大陸棚の表面に沿って下方に延びる。大陸棚の縁部、通常約２００メートルの水深で、海底に向かって深く延びる大陸斜面として周知の深い斜面が始まる。したがって、本発明の実施形態によれば、底生ゾーンであるが、光合成生物による生物付着を最小限にする、光合成が通常可能な深さより下にシステムを配置するのが望ましい。構築材料は通常非毒性である。海底のわずかな部分を貯蔵に割り当てて、底生生物に大きな生息地を提供し、その一方で、貯蔵容量の目的も達成する。
【００７４】
ＣＯ２が作動流体を構成する場合、海水による大きな自由表面により、大量のＣＯ２が海水に溶ける。深部でのそのような溶解には、大気からの人為起源の炭素の大部分の最終的な到着地である海洋深層水中にＣＯ２ガスを隔離することが含まれる。海洋物理学に従事する同業者には、５００メートル以上の深部の水は、例えば、地球の極に向かう横移流の影響、または安定した海水の密度勾配にわたっての垂直拡散の両方を原因として、通常何百年ものタイムスケールで水面に出現すると分かるであろう。そのようなタイムスケールは、カーボンクレジットの資格を得るための１００年のＵ．Ｎ．Ｆ．Ｃ．Ｃ．Ｃ（気候変動に関する国際連合枠組条約）要件よりも長い。したがって、そのような手法は、この様式で深層水に溶けた一部のＣＯ２に対するＣＯ２隔離の有効な方法をなす。残りの部分はエネルギを回生するのに利用可能である。
【００７５】
したがって、本発明の一実施形態によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の水底に配置された流体格納容器を含み、流体格納容器は、容器を水底で安定させるために容器内に配置された堆積物を含む。
【００７６】
本発明の別の実施形態によれば、圧縮流体貯蔵システムを配置する方法は、堆積混合物を可撓性の流体貯蔵バッグ内に圧送することを含み、堆積混合物は水域の水底から収集された堆積物を含む。方法はまた、堆積混合物が可撓性流体貯蔵バッグ内に積もって、堆積混合物からの堆積物が可撓性流体貯蔵バッグを水底で安定させることを可能にすることと、流体ホースを介して可撓性流体貯蔵バッグを圧縮ユニットに接続することとを含み、圧縮ユニットは、貯蔵するために、圧縮流体を可撓性流体貯蔵バッグに送るように構成される。
【００７７】
本発明のさらに別の実施形態によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の下の水底に配置された流体貯蔵システムを含み、流体貯蔵システムは、堆積物バラストを部分的に充填された複数の可撓性流体貯蔵チューブを含む。所定の量の流体を第１の圧力から、より高い第２の圧力に加圧するように構成された流体圧力変換システムが組み込まれる。システムはまた、流体圧力変換システムに接続され、流体圧力変換システムに所定の量の流体を加圧させるように構成された動力源と、流体圧力変換システムと流体貯蔵システムとの間で加圧流体を移動させるように構成された加圧流体搬送システムとを含む。
【００７８】
本明細書は、最良のモードを含めて、例を使用して本発明を開示し、さらに、任意の装置またはシステムを作製および使用することと、任意の統合した方法を行うこととを含めて、すべての当業者が本発明を実施することを可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含むことができる。そのような他の例が、特許請求の範囲の文字的言語と異なることのない構造要素を有する場合に、または特許請求の範囲の文字的言語と実質なく相違する等価の構造要素を含む場合に、そのような他の例は請求項の範囲内であるものとする。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年９月２３日出願の米国特許出願第１２／８８８，９７１号、２００９年９月２３日出願の米国仮特許出願第６１／２４５，２７９号、２０１０年３月１日出願の米国仮特許出願第６１／３０９，４１５号、２０１０年７月１４日出願の米国仮特許出願第６１／３６４，３６４号、および２０１０年７月１４日出願の米国仮特許出願６１／３６４，３６８号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許の開示は本明細書に援用される。
【０００２】
本発明の実施形態は、概略的には、圧縮流体エネルギ貯蔵に関し、より詳細には、水中貯蔵装置に圧縮流体を貯蔵し、水中貯蔵装置からエネルギを抽出する方法および装置に関する。圧縮された流体が空気である実施形態では、かかる発明は、圧縮空気エネルギ貯蔵（ＣＡＥＳ）システムとして公知のエネルギ貯蔵システムのクラスに属するが、本明細書では、任意の圧縮流体エネルギ貯蔵システムを一般的に指すものとしてＣＡＥＳを使用する。
【０００３】
再生可能なエネルギ（ＲＥ）源は、次第に少なくなる再生不可能なエネルギ源と高い炭素放出との時代の従来の動力源に対する代替物となる。しかし、多くの形態の再生可能エネルギは、需要がビークのときに入手できないことから、ＲＥ源が十分に利用されないことも多い。例えば、ＲＥ源は、所望しないピーク外の時間中に最も入手可能性が高くなり得、あるいは人口密集地または電力が最も必要とされる場所から離れた領域に配置されており、ピークの時間中に他のすべてのピークにある動力源とともに配電網を共有しなければならないことがあり得る。
【０００４】
ＲＥ源には、例として、水力、地熱、海洋温度差発電（ＯＴＥＣ）があり得る。水力は、例えば、貯水池と組み合わせた場合に、変化する電力負荷に合わせて、または負荷に追従して流量を増減できる１つのＲＥ源である。地熱およびＯＴＥＣも良好なベースロードＲＥ源であるが、それらの使用に当たって所在地の可変性が限定されがちである。当然のことながら、海洋温度差発電機は、海洋の温度躍層にまたがって従来から利用されているが、それに加えて、表面水と深層水との間に温度差がある淡水域に適用することもできる。ＲＥ源には、例として、ソーラ、風、波、および潮もあり得る。しかし、これらの動力源には、電力を供給できるのが間欠的であるという傾向がある。したがって、これらの動力源が配電網によるエネルギ供給に実質的に寄与するには、エネルギ貯蔵が望ましい。
【０００５】
例えば、風力エネルギは、ｋＷｈ当たりのコストに関してコスト効率を高くし得るが、エネルギが必要なときにエネルギを発生させないことがある。風力エネルギでは、主に、配電網の需要に応じて送電できないだけでなく、風力レベルに応じて制御不能に変動するその電力出力のタイミングに起因して、適度な配電網浸透レベルであっても障害に直面する。コスト効率の高い貯蔵が利用できない限り、この問題は、あらゆる種類のより多くのＲＥ源が配電網に加えられるとともに悪化する。エネルギの需要と供給とを調整するエネルギ貯蔵を行わない場合、再生可能エネルギの割合が２０％を超えると、多くの場合、配電網は安定性を失う。
【０００６】
配電網用のコスト効率の高い貯蔵が、電力供給の初期から求められてきたが、まだ利用できていない。１日全体を通した、および季節間の電力需要の変動により、一部の期間だけ利用される発電資産を有することが必要となり、これは、最大容量未満で使用される資産の資本費、運転費、および保守費を上昇させ得る。さらに一部の発電資産は、出力を絞るか、または停止させることが困難であり、短期間で最大出力に戻すことが困難である。エネルギ貯蔵は、電力の需要と供給に、より良好に合わせるための一時保管領域を提供することができ、動力源がより高い適応力で、ひいてはより高い効率で機能するのを可能にする。
【０００７】
大規模なエネルギシステムに対して、いくつかの先行貯蔵技術のコストパラメータを考慮してもよく、各技術はそれ自体の原価作用因を有する。例えば、揚水式発電は、何十年にもわたって使用されており、他の配電網エネルギ貯蔵のアイデアを評価する基準とされることが多い。揚水式発電は、エネルギ容量の観点から効率的であり、貯蔵されるエネルギの収集時に燃料を全く消費しないが、限定された所在地にしか配置することができず、単位電力当たりの資本費が高い。通常、かなりの高低差および２つの貯水池が必要とされる。また、北アメリカにおける実現可能な現場のほとんどはすでに開発されたと考えられ、コストに関係なく、揚水発電がエネルギ貯蔵容量を大きく増やすのに寄与できるとは思えない。揚水発電はまた、発電コスト（＄／ｋＷ）の点でかなり高価であるが、それでもなお、単位エネルギ当たりのコスト（＄／ｋＷｈ）がかなり安価であるために、利用できる場合は幅広く使用されている。
【０００８】
ＣＡＥＳは、公知のエネルギ貯蔵技術の多くの欠点を解決する魅力的なエネルギ貯蔵技術である。ＣＡＥＳの従来の手法は、個別設計したガスタービン発電装置を使用するものであり、コンプレッサを駆動し、地下の洞窟または帯水層に圧縮空気を貯蔵する。エネルギは、圧縮空気をコンプレッサの下流のタービンシステムに射出することで収集され、圧縮空気は、天然ガスを燃料とする燃焼空気と混合されるか、またはそれによって加熱され、膨張してタービンを通過する。適度な容積の空洞または帯水層を利用するために、システムは高圧で動作する。そのため、貯蔵および取り出しプロセス時に一定容積および可変圧力で動作するシステムとなり、そのような広範な圧力にわたって動作することが必要となるため、結果として、コンプレッサおよびタービンシステムに余分なコストがかかる。地下のＣＡＥＳは地理的な制約を受ける。洞窟は、動力源、負荷地点、または配電網送電線の近くにないかもしれない。対照的に、工業化世界において９０％を超える電気負荷が、水中ＣＡＥＳが実用的であるのに十分な水深の近くにある。水中ＣＡＥＳでは、地下ＣＡＥＳが受ける地理的制約の多くが取り除かれる。
【０００９】
また、流体の効率的な圧縮および膨張のための重要な因子は、圧縮中に発生する熱と、膨張中に必要とされる熱とに対処することである。従来のＣＡＥＳは、天然ガスの燃焼を使用して（多くの場合、ガスタービン排気ガスからの熱を吸収することで）空気を再加熱し、圧縮の熱を周囲環境に放散する。そのようなシステムは、断熱運転を可能にするために、熱貯蔵装置を含むことができる。そのようなシステムはまた、圧縮および膨張段階用の個別の装置を有することが多く、したがって、資本経費がより高くなり、さらには天然ガスの使用により、運転コストがより高くなり、複雑さが増す。その結果として、購入したピーク外電力を利用して空気貯蔵器に畜圧すると、発電装置は、ピーク需要期間中に電力を生成できるが、設備が増え、燃料費がより高くなる。
【００１０】
したがって、外部燃料を必要とすることなく、従来の動力源との競合力がある、より効率的かつコスト効率の高い様式で、圧縮流体エネルギ貯蔵システムにエネルギを貯蔵および回生する装置および方法を設計することが望ましい。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の一態様によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の水底に配置された流体格納容器を含み、流体格納容器は、容器を水底で安定させるために容器内に配置された堆積物を含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、圧縮流体貯蔵システムを配置する方法は、堆積混合物を可撓性の流体貯蔵バッグ内に圧送することを含み、堆積混合物は水域の水底から収集された堆積物を含む。方法はまた、堆積混合物が可撓性流体貯蔵バッグ内に積もって、堆積混合物からの堆積物が可撓性流体貯蔵バッグを水底で安定させることを可能にすることと、流体ホースを介して可撓性流体貯蔵バッグを圧縮ユニットに接続することとを含み、圧縮ユニットは、貯蔵するために、圧縮流体を可撓性流体貯蔵バッグに送るように構成される。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の下の水底に配置された流体貯蔵システムを含み、流体貯蔵システムは、堆積物バラストを部分的に充填された複数の可撓性流体貯蔵チューブを含む。所定の量の流体を第１の圧力から、より高い第２の圧力に加圧するように構成された流体圧力変換システムが組み込まれる。システムはまた、流体圧力変換システムに接続され、流体圧力変換システムに所定の量の流体を加圧させるように構成された動力源と、流体圧力変換システムと流体貯蔵システムとの間で加圧流体を移動させるように構成された加圧流体搬送システムとを含む。
【００１４】
他の様々な特徴および利点が、下記の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。
【００１５】
図面は、本発明を実施するために現時点で考えられる実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態の実施形態の一般的な機能を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、図１に示した機能を有するシステムを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、海に配置されたシステムの基本構成要素を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、陸に配置されたシステムの基本構成要素を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリの等角図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを形成するために使用される材料の構成要素を示している。
【図９】図９は、本発明の実施形態によるチューブ作製技術を示している。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを配置する技術を図解で示している。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリを海底に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブに貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する表面積変化を示す等角図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブに貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する表面積変化を示す等角図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブ用の構造支持体を示す等角図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブに貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する形状変化を示す等角図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリの配列を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブアセンブリの配列を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、海洋、海、湖、貯水池、湾、港、入り江、川、または他の任意の人工もしくは天然水域の水底に圧縮流体貯蔵容器を配置または設置することを含む。本明細書において、「海」とは任意のかかる水域を指し、「海底」とは海の底を指す。本明細書において、「流体」とは、空気、ＣＯ２などの圧縮可能な任意のガスまたは液体、さらには超臨界流体を指す。本明細書において、「堆積物」（例えば、「海底堆積物」）とは、海の底または海底からの海洋物質を指し、例として、砂利、砂、沈泥、粘土、マッド、海底に積もった有機または他の材料があり得る。
【００１８】
本システムの開示された実施形態では、圧縮流体は、水域の中（または「下」とも称される）のバッグに貯蔵される。周囲の水の静水圧は、コンプレッサを介してバッグに加圧充填される圧縮流体に対する主要な抑制パラメータになる。従来の「揚水発電」の貯蔵では、水はかなり高い地理的高度を通って揚水される。対照的に、本開示のシステムの実施形態では、水域の水準は、基本的に、下方に流体を補給する機構によって高められる。その技術は、海洋、または陸上の湖もしくは貯水池に同等にうまく適合する。本開示のシステムは、多くの場合、（水深に基づいて）従来のＣＡＥＳよりも低い圧力比で動作し、これらの低い圧力比と、大きなヒートシンクとして水を使用することとにより、いくつかの実施形態で説明するように、膨張段階の直前か、または膨張段階中に化石燃料で流体を再加熱する必要がなくなる。また、本システムは、ほぼ一定の貯蔵圧力で動作し、より単純でより効率的なコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）構造を可能にする。
【００１９】
ここで図１を参照すると、本開示のシステムの実施形態の一般的な機能が示されている。システム１０は、本発明の実施形態において、例として、風力、（例えば、「ソルターカム式波力発電装置」による）波力、流力、潮力、またはソーラパワーなどの再生可能なエネルギ源から取り込むことができる入力動力１２を含む。別の実施形態では、入力動力１２は配電網から取り込んでもよい。再生可能エネルギ（ＲＥ）源の場合、そのような動力源は間欠動力を供給することがある。配電網の場合、システム１０は配電網に接続することができて、深夜または早朝時間中などのピーク外の時間中に電力を引き込むことができ、圧縮流体エネルギとして貯蔵することができ、次いで、システム１０から引き出されたエネルギを額面以上（すなわち、電気エネルギの裁定取引）で売ることができるピークの時間中に回生できるか、または安価なベースロード電力を貯蔵することでピーキング能力が得られるように、石炭などのベースロード発電システムを増強するために回生できる方式で制御することができる。別の使用方法として、石炭などの従来の動力源の代わりに、概ね静的なモードで低コスト電力を供給するベース電源としてシステム１０を使用し、負荷が変動し、システム１０からの供給量を超えたときに一時的な電力を供給するピーク電力システムとして従来の動力源（例えば、天然ガス、ディーゼルなど）を使用し、こうして平均電力コストを削減する方法がある。
【００２０】
また、システム１０は上記の動力源に限定されるのではなくて、間欠的に利用できる動力源、または低コストの、もしくはピーク外の時間中に引き出すことができ、電気負荷のピーク時または発電所の供給停止時間中などの望ましい期間中に売ることができる動力源を含む任意の動力源に適用することができる。さらに、システム１０は、単一の入力動力１２に限定されるのではなくて、システム１０に接続することができる複数の動力源を含んでもよい。言い換えると、組み合わせた複数の動力源を入力動力１２として単一のシステム内に含むことができる。入力動力１２は、流体吸入口１６からの流体を圧縮するために、機械力１４に連結されている。
【００２１】
流体圧縮１８は、回転方向に応じて流体を圧縮することも膨張させることもできる、Ｗａｎｋｅｌタイプのコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）などの装置から得てもよい。ただし、本発明はそのように限定されるものではなく、本発明の実施形態に応じて、流体を圧縮するのに機械力を使用する任意のコンプレッサを実装することができ、本発明の実施形態に応じて、機械エネルギを発生させるために流体を減圧する任意の膨張機を実装することができる。本発明の実施形態では、Ｃ／Ｅは、０．２ＭＷ〜３ＭＷの電力を発生させることができるが、本発明はそのように限定されるものではなく、０．０００１ＭＷ程度の低い電力、および５ＭＷ以上の高い電力を含むことがあり得るシステム要求に見合った任意の範囲の電力を発生させることができる。したがって、流体圧縮１８は、機械力１４が流体入力１６を使用した結果として起こる。流体圧縮１８は、１つまたは複数のサイクルで行うことができ、当技術分野で公知のように、ポンプおよび熱交換器を介して段間で冷却を行うことができる。冷却は、圧縮流体と冷却用流体との間の直接接触を通じて行うこともできる。流体圧縮１８からの流体は、流体入力２２を介して圧縮流体貯蔵器２０に送られる。また、圧縮流体貯蔵器２０は、バラストとして堆積物を使用して、湖、（自然の、または人工の）貯水池、または海などの水域内で、かつ流体を圧縮し、後で膨張させるために貯蔵することができる水深で安定することができるバッグ、または他の共形流体格納装置とすることができる。したがって、流体塊が、流体の量に応じて、かつ水域内の水深に応じてほぼ等圧で貯蔵される。
【００２２】
流体貯蔵バッグまたはチューブは５０℃と見積もることができる。本発明の実施形態による１つのコンプレッサ構造では、圧縮熱は回収および貯蔵され、膨張機から流体ホースに入る流体の予測される出口温度は、水温よりも約５．５℃だけ高い。周囲水だけを使用して圧縮段を冷却し、最終段後に熱交換器がない場合、流体ホースに入る流体の温度は周囲温度を３０℃超えることがある、言い換えると、海面温度が１５℃の場合に４５℃を超えることがある。何らかの理由でチューブ温度限界を超える場合、温度アラームによりコンプレッサを停止することができる。１つまたは複数の温度センサをＣＡＥＳシステムの流体貯蔵チューブの長手方向に配置することができ、それにより、流体貯蔵チューブの温度を観測することができる。例えば、温度アラームは、温度限界に達したか、または超えたことをシステムオペレータに知らせることができる。さらに、システムコンプレッサに対するアラームシャットダウンにより、コンプレッサは、影響を受ける流体チューブに圧縮流体を供給するのを止めて、流体貯蔵チューブ、または影響を受ける流体貯蔵チューブに接続された流体ホースの損傷を軽減するか、または防止することができる。バッグは、可変容積構造により一定の圧力を受け、したがって、バッグ内でのさらなる加熱は起こらない。
【００２３】
貯蔵されたエネルギをシステム１０から引き出すのが望ましい場合、流体出力２４を介して圧縮流体貯蔵器２０から圧縮流体を引き出すことができ、流体膨張２６が起こる。当技術分野で公知のように、流体膨張２６により利用可能なエネルギが得られ、利用可能なエネルギは、例えば、機械装置に送ることができ、機械装置は、発電３０用の機械力２８を抽出することができ、発電３０は、配電網、または電力を送電するのが望ましい他の装置に送ることができる。排出流体３２は、一般標準の圧力または周囲圧力で環境に放出される。本発明の実施形態では、機械力２８は、例として、Ｗａｎｋｅｌタイプの膨張機から発生させることができる。さらに、説明するように、流体圧縮１８用の機械力１４と流体膨張２６から得られる機械力２８とは、同じ装置（すなわち、圧縮／膨張装置または「Ｃ／Ｅ」装置）によるか、またはシステム１０内の異なる、もしくは分離した装置を介したものとすることができる。
【００２４】
原則的には、Ｃ／Ｅは、等温運転、断熱運転、またはそれらの組み合わせで使用することができる。別の例では、別個の熱交換器を使用せず、熱貯蔵器を使用しないＣ／Ｅを実装することができる。当技術分野で公知のように、流体が圧縮されると流体は熱くなり、流体が膨張すると流体は冷える。したがって、本発明の実施形態は、流体圧縮１８からの流体を冷却する強制対流冷却３４と、流体膨張２６からの流体を加熱する強制対流加熱３６とを含む。流体貯蔵は、概ね周囲の温度および圧力で（すなわち、説明したように水域内の深部で）行われるため、流体圧縮１８用の冷却３４も流体膨張２６後の加熱３６もシステム１０を囲む大量の流体（すなわち、湖水または海水）を使用して行うことができる。したがって、システム１０は、一部の実施形態において、圧縮段階中に流体を周囲の近くまで冷却し、膨張段階中に流体を周囲の近くまで加熱する概ね等温の様式で動作することができる。他の実施形態では、システム１０は、圧縮からのエネルギが制御された熱伝達プロセスを経て熱貯蔵タンクに貯蔵され、さらに、膨張後に流体を加熱するエネルギが、貯蔵タンクに貯蔵されたエネルギから引き出される、周囲の環境との熱交換が比較的少ない概ね断熱の様式で動作することができる。そのような方式では、システムには、圧縮流体の顕熱を調整、または回収する方法が含まれる。もっとも、当技術分野ではよく知られているように、どちらの場合も、ポンプおよび熱交換器を使用して、システム内の所望の位置で冷却することができる。
【００２５】
さらに別の実施形態では、流体圧縮１８からのエネルギがそれ自体貯蔵されるのではなくて、水面温度と深部の温度との間の自然の温度差を利用して、水がシステム１０に選択的に引き込まれる。そのような実施形態では、流体圧縮１８中に深部（すなわち、水面よりも十分に下の部分）から得られた比較的冷たい水を使用して冷却３４を行うことができ、流体膨張２６中に水面に近い部分から得られた比較的温かい水を使用して加熱３６を行うことができる。この様式でこの温度差を利用することは、実際上、エネルギ貯蔵サイクルに熱エンジンサイクルを加えることであり、したがって、水域からの熱エネルギ入力により、保存されたエネルギよりも多くのエネルギが抽出されると考えられる。
【００２６】
システム１０は、システム１０の構成要素に制御可能に接続できるコントローラまたはコンピュータ３８を含む。
【００２７】
ここで図２を参照すると、複数の、図１のシステム１０などのシステムを本発明の実施形態に従って配置することができる。さらなる図を参照して下記にさらに詳細に説明するように、各システム１０は、一体の、または双方向のコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）ユニットを含むことができ、コンプレッサ／膨張機ユニットは、水域の水面よりも十分に下に配置された流体貯蔵チューブアセンブリに接続されている。各Ｃ／Ｅは、エネルギ源および発電機に接続されている。エネルギ源は、風力もしくは波力などの再生可能資源とするか、またはエネルギを配電網もしくは太陽電池アレイなどの再生可能資源から引き出すモータとして動作する発電機自体から得ることができる。
【００２８】
したがって、図２は、図１、ならびに次の図およびイラストに示すようなシステム１０を複数有する全システム５０を示している。各システム１０は、動力入力５４を有するように構成され、さらに、発電機５６（またはモータ／発電機）に連結されたＣ／Ｅ５２を含む。各発電機５６は、それぞれの電力出力５８を有するように構成されている。一実施形態では、各電力出力５８は、負荷または電力系統に個別に接続されるが、示したような別の実施形態では、２つ以上の発電機５６からの複数の電力出力５８を統合して、統合した電力出力６０を負荷または電力系統に出力することができる。
【００２９】
各Ｃ／Ｅ５２は、流体貯蔵チューブアセンブリ６２に接続され、流体貯蔵チューブアセンブリ６２は、さらに説明するように、深部に配置され、それぞれのＣ／Ｅ５２から圧縮流体を受け取るように構成されている。本発明の実施形態によれば、各Ｃ／Ｅ５２は、チューブまたはパイプ６４を介して複数の流体所蔵チューブアセンブリ６２に接続することができる。したがって、単一のＣ／Ｅ５２は、多数の流体貯蔵アセンブリ６２に接続することができ、例として、搬送管の数量と、流体貯蔵チューブアセンブリ６２が配置される地形とによって限定されることがある。全システム５０の動作は、コンピュータまたはコントローラ６６によって制御することができ、当業者には、各システム１０が、全体にわたって分布する制御弁、圧力センサ、温度センサなどを含むことができると分かるであろう。コントローラ６６は、動力が動力源から入手できる場合に、流体を加圧し、加圧流体をＣ／Ｅ５２、すなわち加圧段から流体貯蔵チューブアセンブリ６２に進ませ、動力が流体貯蔵チューブアセンブリ６２から引き出されるのが選択として望ましい場合に、加圧流体を流体貯蔵チューブアセンブリ６２からＣ／Ｅ５２、すなわち膨張段に進ませ、加圧流体を膨張させるように構成されている。
【００３０】
したがって、全システム５０は、複数のシステム１０を有するモジュールの方式で配置することができる（図２にはシステム１０が２つだけ示されている）。結果的に、このモジュール方式により、システムの一部が作動を停止し、一方、システムの残りの部分は運転を続けるのを可能にすることで、システムの障害許容力と、現場において最小限の全システム中断時間でユニットを交換する能力とが付与される。モジュール方式はまた、別のシステムが異なるモードで同時に動作する（すなわち、一方のシステムがエネルギを収集／貯蔵し、他方が動力を発生させる）のを可能にする。したがって、図２に示すように、複数のＣＥが連動してモジュール式を可能にする。また、例えば、個々の流体貯蔵チューブアセンブリ６２をそのそれぞれのＣ／Ｅ５２から切り離す、または分離することができる方式で各システム１０を制御することができる。結果として、運転中に、個々のシステム１０または個々の特定のシステム１０の構成要素を、障害解決、修理、または定期保守のために運転から外すことができる。したがって、点検のために全システム５０を停止する必要がないことから、モジュール方式によって点検が容易になり、全体的な信頼性が高まる。
【００３１】
さらに、全システム５０がモジュール方式であるため、運転中に、さらなるシステム１０を全システム５０に漸次追加するか、またはさらなる貯蔵器を各システム１０に追加することができる。したがって、電力需要は長い間に変わる（すなわち、所与の配電領域での人口増加または人口減少）ため、図２に示すものと同じモジュールの方式で、長期にわたり、システム要求の変化に合わせて動力および／または貯蔵容量を追加したり、あるいは取り除いたりすることができる。したがって、モジュールシステムは拡張可能であり、全システムの中断時間および運転に及ぼす影響を最小限にして、他のシステムを構築し、稼働させることができる。
【００３２】
さらに、全システム５０のシステム１０は、互いから切り離した方式で同時に運転することができる。例えば、一連のシステム１０の一部では、システム１０の１つが強い風を受けることがあり、したがって、圧縮モードで運転されて、そのそれぞれの流体貯蔵チューブアセンブリ６２にエネルギを貯蔵することができる。一方、それと同時に、システム１０の別の１つが風をほとんど受けないか、または全く受けない領域に存在することがあり、したがって、膨張モードで運転されて、そのそれぞれの流体貯蔵チューブアセンブリ６２からエネルギを引き出すことができる。
【００３３】
したがって、全システム５０は、複数の運転モードを可能にする自由度の高い方式で運転することができ、さらに、全システム５０を停止する必要なしに、保守、修理、および作業のために全システムの一部を一時的に停止するか、または永続的に運用から外すことを可能にするようにモジュールの方式で構成することができる。
【００３４】
さらに、全システム５０の構成および動作は、決して所与の例に限定されるものではない。例えば、風力エネルギの代わりに、システム１０は、さらなる例として、波エネルギ源または水流源に接続することができる。システム１０は、それぞれ複数のＣ／Ｅ５２を使用してもよく、Ｃ／Ｅ５２が、それらの間で流体貯蔵器を共有するように構成されてもよい。したがって、一例では、一方のシステム１０の１つのＣ／Ｅ７０を他方のシステムの流体貯蔵チューブアセンブリ７２と別々に接続するように補助搬送管６８を配置および構成することができる。そのような方式では、例えば、１つのＣ／Ｅ７０の修理または保守中に、流体貯蔵チューブアセンブリ７２の貯蔵容量を使用することができる。さらに、搬送管６８に例が示されるように、経路の変更により、モジュール性と、システムの障害許容力と、動力容量の漸次拡張性と、Ｃ／Ｅユニットの現場交換性と、一方のＣ／Ｅを圧縮モードで、他方のＣ／Ｅを膨張モードで運転できることとを含むさらなる利点を得るための複数のＣ／Ｅ５２、７０の協同使用が可能になる。これらの利点により、グレースフルデグラデーションと、システム全体の単一障害点がないことと、動力要求および貯蔵要求が大きくなったときに容量を追加する適応性とを備えたシステムが得られる。経路の変更はまた、原動機（例として、風力発電機、（例えば、「ソルターカム式波力発電装置」を介する）波力発電機、流力発電機、潮力発電機、および海洋温度差発電機など）からの動力が、流体を圧縮する第１のＣ／Ｅを通過し、任意選択で貯蔵され、膨張モードで第２のＣ／Ｅを通過し、配電網用の電力を発生させる貫流運転モードを可能にする。そのような実施形態は、システムの立ち上げおよび立ち下げ時間をなくし、遅延することなく、要求に応じてすぐにでも動力を取り込み、動力を送出する待機運転モードを可能にする。
【００３５】
ここで図３を参照すると、海に配置されたシステム１０の基本構成要素が示されている。システム１０の構成要素は、水面に近いプラットフォーム９８に配置することができる。したがって、図３は、海１００および海底１０２を示している。海１００には、海洋、湖、またはダムを設けた川などにある貯水池が含まれ、この実施形態およびすべての実施形態では、海１００は、いかなる特定の水域にも限定されない。システム１０は、標準的な深さ１０６に配置された可撓性の流体バッグまたは流体バッグアセンブリ１０４と、発電機１１０に連結された単方向または双方向流体圧力変換装置、またはコンプレッサ／膨張機（Ｃ／Ｅ）１０８と、熱伝達システム（図１を参照して説明したポンプおよび熱交換器は図示されていない）とを含む。Ｃ／Ｅ１０８は、複数の膨張および圧縮段を含むことができ、熱交換器一式（図示せず）は、圧縮段間または膨張段間で流体をそれぞれ冷却または再加熱することができる。加圧流体を搬送するチューブが循環水中に浸されるか、またはより一般的には、フィン付きチューブの内部を流れる加圧流体が、内部のフィン付きチューブ熱交換器を通り過ぎる。システム１０は、実質的に、ほぼ等温または断熱モードで動作するように構成することができる。
【００３６】
図３のシステム１０は、それらに限定されるものではないが、制御システム、コンピュータ、およびシステム１０の構成要素を機械的に連結する１つまたは複数のクラッチなどの他の装置を含むことができると当業者には分かるであろう。バッグ１０４はバラストを積まれているため、膨張したときも水面に浮かぶことはない。
【００３７】
流体ホースまたはパイプ、あるいは加圧流体搬送システム１１２は、海１００の水面で、または水面近くで流体貯蔵バッグアセンブリ１０４をＣ／Ｅ１０８に接続する。Ｃ／Ｅ１０８は、一実施形態では、風力タービンが使用するのと同じ発電機である発電機１１０にクラッチを用いて連結される（図４を参照のこと）。発電機１１０は、エネルギを貯蔵するときに、コンプレッサモードのＣ／Ｅ１０８を駆動するモータとして良好に機能することができる、すなわち、風が吹いている場合に、発電機１１０に風力を導入することができる。したがって、例えば、配電網のピーク需要期間中など、システムからの最大電力が望まれる場合、貯蔵した流体がＣ／Ｅ１０８を通って膨張し、発電機１１０へのトルクが増大する。実施形態では、発電機１１０はＡ／Ｃ（交流）発電機であり、他の実施形態では、発電機１１０はＤＣ（直流）発電機である。
【００３８】
送電線間の変換ステーションにコストがかかるために、ＤＣ送電が陸上での送電に使用されることは多くない。しかし、ＤＣ送電線の効率は、特に塩水中で、Ａ／Ｃ線よりも高くすることができる。ＤＣ送電の他の利点として、より明瞭な電力流れ解析と、ＤＣ線によって接続された、独立した配電網セクション間を同期させる必要がないこととがある。送電線の静電容量に起因して、送電線が水中に延びる場合にＤＣ送電のさらなる利益を得ることができる。したがって、今日、多くのＤＣ送電システムが存在している。
【００３９】
Ｃ／Ｅ１０８は、流体を圧縮することも膨張させることもできる。一実施形態では、Ｃ／Ｅ１０８は、仕事が入力された場合に流体を圧縮し、仕事を取り出すために流体を膨張させることができる単一の構成要素である。そのような実施形態では、単一の流体ホースまたはパイプ１２が流体貯蔵チューブアセンブリ１０４とＣ／Ｅ１０８との間に配置され、流体は、流体ホースまたはパイプ１１２を使用して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に送り込まれ、これから引き出される。したがって、動力がＣ／Ｅ１０８に入力される（１１４）と、Ｃ／Ｅ１０８は流体を圧縮するように動作し、流体ホースまたはパイプ１１２を介して圧縮流体を流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に送り、その中にエネルギを貯蔵する。動力１１４は、風、波動、潮汐運動などの再生可能資源を介して供給されてよく、または、例えば、配電網からエネルギを引き出すことができるモータとして運転される発電機１１０を介して供給されてもよい。また、Ｃ／Ｅ１０８は、圧縮および貯蔵されたエネルギを流体ホースまたはパイプ１１２を介して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４から引き出すことで逆回りに動作することができる。したがって、その運動を反転させることで、Ｃ／Ｅ１０８は、動作または回転の方向に基づいて、流体を二者択一的に圧縮するか、または膨張させることができる。一実施形態では、発電機１１０は電力を供給することに留意されたい。あるいは、発電機１１０を使用することなく、膨張機から直接機械力を利用することができる。
【００４０】
一方、別の実施形態では、Ｃ／Ｅ１０８の圧縮機能と膨張機能とは分離される。この実施形態では、膨張機１１６は、流体ホースまたはパイプ１１２を介して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に接続され、コンプレッサ１１８は、同じ流体ホース１１２、または、それに代えて、別の流体ホース、パイプ、もしくはパイプシステム１２０を介して流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に接続される。したがって、この実施形態では、動力は、例えば、圧縮流体を流体貯蔵チューブアセンブリ１０４に間欠的に供給できる再生可能エネルギ源から、別の流体ホースまたはパイプ１２０を介して、コンプレッサ１１８に入力する（１１４）ことができる。この実施形態では、エネルギは、流体貯蔵チューブアセンブリ１０４から流体ホースまたはパイプ１１２を介して膨張機１１６に同時に引き出すことができる。したがって、動力の貯蔵および引出しを同時に行うシステムの柔軟性をもたらすが、この実施形態は、分離したコンプレッサ１１８および膨張機１１６（さらなるコンプレッサおよび膨張機は図示せず）を有するだけの費用をかけてそのようにする。
【００４１】
ここで図４を参照すると、陸上に配置されたシステム１０の基本構成要素が示されている。図３のシステム１０とほぼ同様に、図４のシステム１０は、配電網、１つまたは複数の再生可能エネルギシステム、またはその両方から動力を受け取ることができる。このシステムはまた、Ｃ／Ｅ装置で圧縮されたエネルギを水中の等圧流体貯蔵バッグまたはチューブアセンブリに貯蔵し、やはりＣ／Ｅ装置を介して流体貯蔵チューブアセンブリからエネルギを抽出することができる。システムは、等温または断熱モードで動作するように構成可能である。
【００４２】
水面からバッグまでの流体流路が剛性であるべきか、または可撓性であるべきかの重要な因子は、水面ユニットが浮動しているか、または海底に固定されているかである。より深い水深では、多くのＲＥ収集方式は、浮動および錨留めベースを使用する。そのため、風または波の方向が変わった場合、ベースの位置は、係留索が新たな方向で張った状態になるまで移動する。
【００４３】
剛性流体パイプは、沖合海事産業で一般的に使用される直径を有する単なる鋼製パイプとすることができるため、通常あまり高価でない。深い、または長いパイプにするために現場継手（現場継手は製造場ではなく現場で連結される）が必要とされるため、展開技術が若干必要とされることがある。可撓性ホースは、より容易に岸で完全に組み立てられ、より容易に配置されるが、より複雑で費用のかかる構造を必要とする。そのようなホースは、一実施形態において、圧力負荷を担持する、金属またはガラス繊維のような高強度材料からなる編組の被覆を備えた流体シールを形成する比較的可撓性のライナを有する。２．５ＭＷのＣ／Ｅユニット（海上風力タービンと同様の容量）用のこれらのホースの直径は、一実施形態では、１００ｍの深度にあるバッグに対して直径を約２８ｃｍ（１１インチ）とすることができ、１１０万パスカル（１６５ＰＳＩ）の動作圧力を有する。海上プラットフォームは、浮動する係留プラットフォームと、底部堆積物への「剛性」連結体（例えば、ドリルシャフト）とに対応するため、可撓性ホースは、厳密には、そのような係留プラットフォームに必要とされない。パイプの全長にわたる偏向歪みは、パイプの構造上の性能の限界内にうまく収まることができる。また、内部流体と外部圧力との間の圧力差は、深度とともに変わることに留意されたい。パイプ／ホースの底部付近では圧力差は小さく、これが、薄いプラスチックバッグが海底で加圧流体を保持できる理由であり、可撓性の全く補強されていないホースをバッグの近くで使用でき、剛性の単純なパイプを上側部分で使用できる複合型の、または組み合わせの問題解決策を示唆している。
【００４４】
図４は、圧縮流体の移送用および貯蔵用以外の構成要素が陸地１２２に配置されたシステム１０を示している。したがって、このシステムでは、海上での設定および運転に関連するコストをなくすことで資本費を削減することができる。しかし、１００フィートまたはさらに深い水中での運転が望ましい場合に、運転場所がより限定されることがある。したがって、そのような望ましい深さに達するために、より長い距離にわたって加圧流体を搬送することが必要であり得る。さらに、多くの場合、環境上、美観上、および他の理由からＲＥ動力システムを人口集中地域から十分に離れて配置することが望ましい。さらに、風力などの再生可能エネルギは通常、陸の形状物および他の風障害物から距離を置いた位置ではるかに大きな動力を供給する。そういうものとして、図４は、本発明の実施形態による、陸上で動作するように構成されたシステム１０を示している。図４のシステム１０は、上記した図１〜３の要素を組み込むことができる。一実施形態では、双方向Ｃ／Ｅ１０８は、流体ホースまたはパイプ１１２を通して流体を貯蔵器まで進ませる圧縮段階中に第１の回転方向１２６に動作して、第１の流れ方向で流体を圧縮するように構成されたシャフト１２４を含む。この実施形態では、Ｃ／Ｅ１０８のシャフト１２４は、貯蔵器からの流体を膨張させ、その流体を第２の流れ方向１３２でＣ／Ｅ１０８に通すことで、第１の回転方向１２６と反対の第２の回転方向１３０で動作することができる。クラッチ１３４は、この実施形態では、シャフト１２４を発電機１１０に連結して、発電機１１０による貯蔵器からのエネルギの抽出を可能にし、動力が、発電機１１０以外の動力源によってＣ／Ｅ１０８に入力される場合に、発電機１１０を切り離す。また、図４を参照すると、双方向運転が示されているが、当然ながら、本明細書に開示したすべてのシステムは、単方向にも良好に構成することができる。
【００４５】
図５は、本発明の実施形態による、海底１４２に配置された流体貯蔵チューブアセンブリ１４０を示している。このタイプの配置は、拘束力として静水圧を使用することで、容器構造部を最小限にすることができ、海が等温運転用のヒートシンクになる。図５の流体貯蔵チューブアセンブリ１４０は、複数の流体容器、チューブ、またはバッグ１４４を有するように示されているが、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０は、バッグ１４４を１つだけ有してもよい。流体バッグ１４４は、海底堆積物１４６を流体貯蔵バッグ１４４の内部に置くことで安定するため、膨らんだ場合に浮き上がることはない。バッグ１４４は、レベルが同じでないバッグ、すなわち、均一でないバラスト敷設に対して上乗せ分の安定余裕をもたらし、流体を海水およびバラスト材料から分離する特別な特徴を有する。一実施形態では、バッグの断面積の約半分は、沈泥または堆積物１４６で満たされる。
【００４６】
図５に示すように、流体貯蔵容器１４４は、平行な列をなして配置することができ、複数のバッグ１４４が、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０を構成することができる。一実施形態では、アセンブリ１４０の流体貯蔵チューブ１４４は、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０に出入りする圧縮流体が、すべての流体貯蔵チューブの間で分割され得るように、平行な配列で流体的にまたは空気的に互いに接続される。図５、図６、および図７を参照すると、流体貯蔵チューブ１４４は、バラストがむき出しになったバラストバッグ１５０の内側に流体チャンバ１４８を含み、テーパの付いた端部１５２を含む。実施形態では、流体チャンバ１４８は、バラストバッグ１５０に対して開放することができるし、またはバラストバッグ１５０に対して閉じることもできる。テーパの付いた端部１５２により、バッグ１５０のバラスト敷設部が、圧縮流体を収容する流体チャンバ１４８を越えて延びるのが可能になる。テーパ付き端部１５２は、端部キャップ１５４とともに堆積物バラストの減少を抑制するのに寄与する。流体貯蔵チューブ１４４の反対側の端部も同様に水流に対して開放され、テーパが付いてもよく、または本明細書で説明するように閉じられてもよい。
【００４７】
水中流体貯蔵容器１４４は、予測される構造負荷に対応し、長年の海底耐久性を有しながら、相当する鋼および複合材の圧力容器よりもはるかに低コストで構築されるように設計される。図８は、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブを構築するために使用される材料の例を示している。図８は必ずしも一定の縮尺で示されていない。本明細書で説明する流体貯蔵チューブは、両側の一般的な熱可塑性材料層１６０内に（例えば、熱間圧延などによって）、例えば、繊維１５８が約５５％封入された繊維強化ポリマーマトリクス１５６とされるフィルムまたは壁材で構築することができる。そのようなマトリクス１５６構造体は、例えば、約０．１４ｍｍ（０．０５５インチ）の厚さとすることができる。このタイプのマトリクス１５６は、薄く、安価で、拡張可能であり、非常に頑強な海洋用途の容器を可能にする。熱可塑性材料１６０は、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、またはポリエステル、さらにはフッ素重合体などのプラスチックとすることができる。他の材料も考えられる。材料は、混合材料プラスチック、または使用もしくは運転から外された流体貯蔵チューブからのリサイクルプラスチックで作ることもでき、そのような流体貯蔵チューブは、取り外した流体貯蔵チューブが設置現場に全く残らないように設備から取り外される。他のリサイクル可能なプラスチック資源も考えられる。
【００４８】
繊維１５８は、例えば、ガラス、炭素、または金属繊維などの材料から構築することができ、方向性をもつ複合積層板の中で向きを合わされ、その方向は、例として、主応力の１つまたは複数の方向と一致することができる。例えば、ガラス繊維は非常に高価であり、通常、長期間の水浸に対する耐性が非常に高い。ガラス繊維はまた、特に、その耐久性、信頼性、長寿命性、海洋環境に対する適合性、および塩水に対する耐性のために、海洋産業で幅広く使用されている。様々なタイプのガラス繊維はそれぞれ、異なる用途でそれら独自の利点を有する。一例では、ガラス繊維は、引張り強度に対して最適化できる比較的高価なＳ−２ガラス材料とすることができる。別の例では、ガラス繊維は、Ｅ−ガラス材料とすることができる。
【００４９】
繊維１５８は、複合材容器１４４の重要な構造要素である。繊維の引張り強度は、使用される熱可塑性マトリクスよりも１００倍程度高くなり得る。繊維の張力は、堆積物バラストの重量とともに流体の浮力に対抗し、そして、容器内に接線方向の応力が発生する。これらの張力は、チューブの直径のまわりに担持されさえすればよい。したがって、直径が数メートルのチューブは、何百メートルの長さであっても、数メートルの距離にわたって応力を受ける。この応力の局所化により、薄く、コスト効率の高い繊維入りポリマーマトリクスが可能になり、その一方で、それでもなお、何千トンものバラストおよび浮力を単一のチューブ内に保持する。使用される任意の繊維材料に対して、その構造は海水から繊維１５８を保護する。プラスチックのみで材料強度を得ようとすると、製造コストが大幅に上がり、結果として得られた厚さでは十分な可撓性がない。
【００５０】
実際に海水に触れる繊維強化熱可塑性ポリマーマトリクス１５６のマトリクス材料は、海水環境で広範に使用されている。繊維１５８は、繊維強化熱可塑性ポリマーマトリクス１５６に埋め込まれ、次いで、繊維１５８を完全に封入するために上部１６２および底部１６４に薄板を積層されるため、通常の条件下では海水に直接触れない。外側薄板１６２、１６４の材料は通常、繊維１５８を完全に封入する薄い「表面板」の熱可塑性材料１６０と同じである。
【００５１】
各流体貯蔵チューブ１４４の重要な機能は、内部の圧縮流体用の蒸気バリアまたは物理的分離バリヤを提供することである。流体貯蔵チューブ１４４の壁を通じて流体を外部環境に送り出す圧力差は通常非常に小さい。すなわち、流体は流体力学的平衡状態で貯蔵されるため、流体を薄膜１５６から押し出す圧力差は非常に小さい。流体貯蔵チューブ１４４は、長年にわたって塩水中で安定し、深水部に見られる凍結温度近くで可撓性を有し、製造および配置コストが安くなるように設計される。
【００５２】
繊維強化ポリマーマトリクス１５６材料はまた、修復可能なように設計される。例えば、穴または裂け目が材料１５６にできた場合、穴のまわりの材料１５６を再接合するか、または同じ材料のパッチもしくは穴のまわりの材料に貼り付け可能な別のパッチを張り付けることにより応急処置を施すことができる。深部に配置されている場合、そのようなパッチは、ダイバーではなく、遠隔操作車両によって施すことができる。
【００５３】
図９は、本発明の実施形態によるチューブ作製技術を示している。非常に長いバッグ１４４は、螺旋溶着技術を使用して単一シートのガラス強化プラスチック１５６から作製することができる。ガラス強化プラスチックからなる１枚の連続するシートを、螺旋パターンで、またはチューブを形成する方向に、縁部間で重ね溶着する螺旋溶着技術を使用して、任意の長さおよび任意の直径の流体貯蔵チューブを構築することができる。直径は、流体貯蔵チューブ材料の応力との相関関係に基づいて前もって求めることができる。封入されたマトリクス内の強度の高い繊維１５８は通常一軸繊維であり、製造プロセス時に、中心または軸方向のチューブ軸１６８に沿うのではなく、製造されるチューブの円周方向またはθ方向１６６に沿ってより接近して配置されるという意味で、封入されたマトリクス内で向きを合わされる。例えば、繊維１５８は、中心円筒軸に対して実質的に平行な方向よりも、実質的に円筒状チューブ軸のまわりのθ方向により高い強度が得られるように配置される。この様式で、繊維１５８は通常、円筒の輪のまわりに円周方向に延びており、そのため、非常に大きい曲げ半径を有する。これは、環状構成のより容易な配置を可能にする。
【００５４】
さらに、主封入繊維１５８を補助する軸方向繊維１７０をむしろ流体貯蔵チューブ１４４の長軸１６８に平行な方向に向け、円筒軸に沿った二次応力方向１６８の二次応力を調整する助けとすることができる。
【００５５】
図１０では、本発明の実施形態による流体貯蔵チューブ１４４を配置する技術が示されている。流体貯蔵チューブ１４４は、水よりもはるかに重くすることができるスプールアセンブリ１７２に巻き取られる。配置する場合、流体ホース１１２および浚渫機１７４がホース１７６を介して流体貯蔵チューブ１４４の端部に取り付けられる。浚渫機１７４および流体貯蔵チューブ１４４が海底に配置されると、浚渫機１７４は、海底から堆積物と水との混合物を取り出し、堆積混合物を流体貯蔵チューブ１４４に導入するように制御され、これにより、流体貯蔵チューブ１４４がスプールアセンブリ１７２から展開される。チューブ１４４が堆積混合物で十分に膨らむと、チューブ１４４の内部の堆積物は、チューブ１４４の底部に沈降して、チューブ１４４を海底に維持するバラストを形成することができ、浚渫機１７４への接続が解除される。さらに、流体ホース１１２が、例えば、図２〜４に示すようなシステムのコンプレッサ／膨張機に接続される。代替の実施形態では、スプール１７２が巻きを解かれると、チューブ１４４が遠端で開放されて、より多くの混合体がチューブ１４４の全長を貫流し、チューブ１４４の遠端から出ていくときに、より多くの浚渫材料がチューブ１４４を通り、チューブ内で沈降するのを可能にする。別の実施形態では、浚渫装置は、水面上に据えることができて、バッグの近くまたは遠くから堆積物を収集し、その堆積物を流体貯蔵容器に圧送し、水上で駆動されるモータまたはエンジンから動力を供給される。さらに別の実施形態では、流体ホース１１２および浚渫ホース１７６は、最初に浚渫材料用になり、後で圧縮可能流体用になる単一のチューブを含む。
【００５６】
この様式で配置することは、配置コストを低く維持する助けとなる。配置は、ダイバーの必要性をなくすことができるように、水面から完全に行われるように設計される。そのような配置装置の組立は、水面において船のデッキで行うことができ、次いで、海底に配置することができる。流体貯蔵チューブ１４４は、スプールアセンブリ１７２に巻き取られ、解放可能に投下されるか、時限投下されるか、または当業者に公知のものと同様に投下されるかのいずれかである。図１０は、流体貯蔵チューブ１４４の完全に閉じた端部を示しているが、本明細書に開示した端部キャップを有する流体バッグは、完全に展開されると（図示せず）、バッグの内部空間が、例えば、チューブ１４４の遠端でチューブ１４４の外の水と流体連通できるようにも企図される。
【００５７】
図１１〜１４は、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０を海底１４２に配置することを企図された本発明の実施形態を示している。図１１に示すように、バラストがむき出しになった複数のバラストバック１５０が海底１４２の上に並んで配置されている。バッグ１５０は、例えば、図１０に示した技術によって堆積物１７８を充填することができる。堆積物のみのバラストバッグ１８０は、端部にある流体バッグを支持して、断面形状の変形を最小限にするために、流体貯蔵チューブアセンブリ１４０の一端または両端に配置することができ、他の流体チューブにバラストを補給することもできる。
【００５８】
図１２は、むき出しのバラストが内部流体に暴露された状態で、並んで配置され、一部が海底１４２に埋め込まれた複数の閉じた流体チューブ１５０を示している。例えば、堆積物をチューブ１５０に導入するために使用される浚渫作業の一部として、図１０を参照して説明した技術は、チューブ１５０が置かれるチャネル１８２を浚渫することを含むことができる。この場合に、スプールアセンブリ１７２からのチューブ１５０の展開には、形成されたチャネル１８２の中にチューブ１５０が置かれるようにチューブ１５０を展開することが含まれる。この様式で、チューブ１５０の堆積物部分の断面形状が海底１４２の近くで維持され、横方向に固定する別個のバラストバッグ１８０は必要とされない。図１２の構成は、流体チューブ１５０の下の堆積物を漸進的に移動させ、流体チューブ１５０を海底１４２の中に沈ませることにより得ることもできる。
【００５９】
図１３および図１４は、図１１および図１２に示すバッグ１５０と同様の構成で、バラストが閉じ込められたバラストバッグ１８４の横に並んだ配置を示している。バラストが閉じ込められたバラストバッグ１８４は、薄膜１９０によって流体またはドーム部分１８８から遮断された堆積物部分１８６を含む。流体部分１８８から遮断された堆積物部分１８６を有する場合、埋め込まれない設置において、バッグ１８４の緊張を利用してバラストの形状の平坦化または変化を最小限にする。また、堆積物部分１８６を遮断することで、加圧流体が流体部分１８８に出入りするときにバラストの減少が最小限になる。流体貯蔵容器の形状は、圧縮流体部が海水から切り離されてもそうでなくても変わる。近くの水は、水が容器壁の内側にあるか、または外側にあるかによって、その位置と、結果として生じるバッグに作用する応力とを様々な形で調整する。（水が容器内にある、または容器内にない）どちらの実施形態とも実用的である。
【００６０】
図１５および図１６は、本発明の実施形態による、海底の中に部分的に沈められた、バラストがむき出しのバラストバック１５０の流体部分またはドーム部分における、貯蔵された圧縮流体塊の様々な充填レベルに対する表面積の変化を示している。図１６は、図１５に示すバッグの末端を圧縮流体および水の様々な充填レベルで示している。端部キャップ１５４は、バッグ１５０のドーム１９４内の圧縮流体の量の変化に応じて、水および流体がバッグ開口１９２を通過するように設計されている。圧縮流体１９６は、流体ホース１１２を介してチューブ１５０に流入し、水１９８は、チューブ１５０の外に移動する。チューブ１５０内の圧縮流体１９６の量により、圧縮流体１９６が末端キャップ１５４の底部に達した場合、圧縮流体１９６は、バッグ開口１９２を通って外部環境の水中に放出される。チューブ１５０内の圧縮流体の量が減少すると、水１９８が末端キャップ１５４の下から流入し、圧縮流体１９６塊と置き換わる。また、余分な圧縮流体１９６もバッグ開口１９２から出ることができる。
【００６１】
バッグ開口１９２の大きさは（バッグの長手方向の任意の角度の付いた斜面とともに）ドーム１９４が保持できる圧縮流体１９６の量を求めるのに役立つ。バッグ１５０の末端２００は、その頭部端２０２よりも低い位置に設置することができる。図１５および図１６に示すように、１つには、バッグ１５０に作用する水圧と、バッグ１５０の壁が折れ曲がるのを回避する傾向があることとに起因して、貯蔵される圧縮流体１９６の量が増えてもバッグ１５０の表面積は大きく増大しない。流体貯蔵バッグ１５０は、堆積物１７８、水１９８、および圧縮流体１９６を収容する。圧縮流体の量が増加すると、水量は減少し、そのため、より多くの圧縮流体１９６がバック１５０内にある状態でバッグ１５０が形状を若干変化させるときに起こる容積変化を除いて、表面積または総容積はほとんど変化しない。バッグがさらに膨らむとともに、バッグ内の圧縮流体１９６の量は増えるが、バッグ１５０の表面積はほとんど変化しない。
【００６２】
内部の流体１９６の量が変化すると、バッグ１５０は曲がるが、通常、最小および最大膨張時でも鋭利な折り目または曲がりはない。結果的に、流体チューブ１５０は可撓性であるが、流体１９６が流体チューブから取り出されたときにつぶれることはない。これらの特徴は、浸食および生物汚染剥離の主要問題となり得る折り目を回避するのに寄与する。
【００６３】
図１５はまた、動的な不安定性を軽減するために、バッグ１５０の堆積物部分にバッグ１５０の全長に沿って配置できる１つまたは複数の隔壁２０４を示している。隔壁２０４は、堆積物１７８を複数の領域に分割して、流体貯蔵チューブ１５０の一端から他端への堆積物１７８の移動を抑制するか、またはなくす。この手法は、堆積物１７８の長手方向の移動を最小限にする。隔壁２０４は、ポリマー、繊維、セメント、コンクリート、または当技術分野で公知の他の材料を含むことができる。
【００６４】
隔壁２０４は、バッグまたは流体貯蔵チューブ１５０の壁に取り付けられてもよく、または隔壁の質量および／または近くの堆積物１７８の質量によって所定の位置に保持されてもよい。
【００６５】
図１７は、末端キャップ１５４に連結され、バッグ１５０の上部でドーム１９４に連結された複数のガセット２０６を示している。配置するために巻き取られた場合に、ガセット２０６により、ドーム形状部が容器１５０の上部に折り重なるのが可能になり、展開された場合に、ドーム１９４がこれらのガセット２０６によって支持される。
【００６６】
図１８は、本発明の実施形態による、図１５に示すバッグ１５０の頭部端２０２を示している。示すように、流体ホース１１２は、圧縮流体の入口と出口との境界面および流体ホースがドーム１９４の頭部端２０２に存在するように、バッグ１５０の閉じた頭部端２０２に挿入しながら取り付けられる。閉じた頭部端２０２は、例えば、重ね溶着または当技術分野で公知の他の技術を使用して組み立てられて、バッグ１５０内の圧縮流体の量が少ない場合にしわまたは折り目ができないようなドームタイプの形状を形成する。
【００６７】
一実施形態では、図１５〜１８の流体貯蔵チューブ１５０は、流体貯蔵チューブ１５０の末端２００が頭部端２０２よりも高い水圧の位置に配置されるように、頭部から尾部に向かって、下り坂によって偏向させて配置することができる。環境が許す状況において、バッグの末端２００は、斜面の若干下の方に置くことができる。バッグ１５０の末端２００は、海水に開放された状態にしておくこともできる。バッグ１５０が膨張すると、水はバッグ１５０の尾部２００から出ていき、それに対して、圧縮流体がバッグ１５０から抽出されると、水はチューブに再度流入して、バッグ全体の容積を維持する。全長５００メートル、直径６ｍのバッグ１４４が２％の下り坂に置かれた場合、この幾何学的形態により、流出が始まる前に、流体バッグ１４４を８５％満たすことが可能になる。このように、流体バッグ１４４は封止されるのではなくて、８５％の膨張容積で流体静力学的に安定を保つ。バッグ１４４の上部は数ｐｓｉをよりも大きい超過圧力を受けることはない。超過充填すると、バッグ１４４が破裂するのではなくて、安全な気泡が海面に浮かぶ。
【００６８】
さらに、挿入／配置ツールが、バッグ１４４の末端２００を他のバッグ部分よりも深く堆積物に挿入して、基本的に、流体容器１４４の最終部分に局所的な傾斜を生じさせる。そのため、傾斜が非常に浅い、または実質的に水平であるとしても、バッグ１４４のこの端部２００にある流体−水境界線を上方に調整して、その境界を端部キャップ１５４の縁部から離れる方向に移動させることができる。この様式で、当技術分野で公知の家庭用排水管のＰトラップに多少似た形状を有するように、端部２００を成形することもできる。これは、水が、管理された形で流れるが、内部の流体を閉じ込めるのを可能にする。この実施形態では、端部２００は、峡谷、溝、または他の窪みの下り坂に沿って設置することができる。一実施形態では、溝は流体バッグ１４４を配置する前に形成することができる。所望するならば、バッグ１４４に出入りする良好な水の流れを保証するために、さらなる形状を追加して、この陥没した端部２００を通る水の通路を形成することができる。
【００６９】
図１９は、本発明の実施形態による流体チューブアセンブリ２０８の垂直偏向配置を示している。流体チューブアセンブリ２０８が、上り坂方向２１０を有する海底に配置されて示されている。中央流体ホース２１２は、概ね傾斜方向２１０に沿って配置され、流体チューブアセンブリ２０８の流体チューブ２１４は、複数の分岐ホース２１６を介して中央流体ホース２１２に接続されている。中央流体ホース２１２は、流体貯蔵チューブアセンブリ２０８を、例えば、図２〜４に示すようなシステムのコンプレッサ／膨張機に接続する。流体チューブ２１４は、上記の本発明の実施形態に従って構築することができ、封止された頭部端２１８および開放された末端２２０を有する。中央流体ホース２１２からの圧縮流体は頭部端２１８に流入し、頭部端２１８を通って中央流体ホース２１２に戻る。圧縮流体が頭部端２１８を通って流入することで、流体チューブ２１４内の圧縮流体の量が貯蔵容積を超える場合、余分な圧縮空気は周囲の水域に出ていくことができる。頭部端２１８よりも高い水圧の位置に（したがって、より深い水深に）流体チューブ２１４の末端２２０を配置して垂直偏向させることで、水平配置の流体チューブと比較して、（開放された末端の例において）より大量の圧縮流体を流体チューブ２１４に貯蔵することが可能になる。さらに、そのような杉綾模様で流体チューブ２１４を配置することで、貯蔵した圧縮流体をより大きい割合で回収し、電力を発生させるために使用することが可能になる。
【００７０】
図２０は、本発明の別の実施形態による、図１９の流体チューブアセンブリ２０８の垂直偏向配置を示している。流体貯蔵チューブアセンブリ２０８が、一方の側の第１の上り坂方向２２２と、他方の側の第２の上り坂方向２２４とを有する海底尾根に配置されて示されている。この様式では、流体チューブ２１４の末端２２０は、頭部端２１８よりも高い水圧の位置に配置されている。さらに、各流体貯蔵チューブ２１４は、各流体貯蔵チューブ２１４を、例えば、図２〜４に示すシステムのコンプレッサ／膨張機に接続するために延びる専用の流体ホース２２６に接続されている。別の実施形態では、図２０に示す流体貯蔵チューブアセンブリ２０８は、その代わりとして、図１９を参照して上記に説明した中央流体ホースおよび分岐ホースを使用して、システムのコンプレッサ／膨張機に接続できることが企図される。さらに、図１９に示す流体貯蔵チューブアセンブリ２０８は、図２０を参照して説明した専用流体ホースを使用して、システムのコンプレッサ／膨張機に接続できることが企図される。
【００７１】
この水中での本発明の実施形態は、地下のＣＡＥＳよりも広範な潜在的用途を有する。本発明の実施形態は、ほぼすべての主要な沿岸人口密集地に近接する沖合に配置することができ、さらに、内陸の人口密集地に近接する湖および貯水池に配置することもできる。ＣＡＥＳシステムは通常、適切な地形の用地を含むが、そのような用地は、多くの主要な動力源、需要地、または送電線の近くで得られないことが多い。送電線の混雑および容量制限があるために、エネルギ貯蔵施設を需要地から遠く離れて配置することは実行不可能である。したがって、地下のＣＡＥＳは地理的により限定され、配電網規模のエネルギ貯蔵のニーズに対して普遍的な問題解決策を提供する潜在的可能性がない。
【００７２】
本発明の実施形態は、それらに限定するものではないが、従来の風力、波および海底タービンなどの水運動システム、ならびに海洋温度差発電（ＯＴＥＣ）システムを含む既存の海洋ＲＥシステムを用いた構造および運転を含む。ただし、本発明の実施形態はさらに、既存のＲＥシステムを利用しない、遠く離れて海洋環境に配置できる独立型貯蔵システムを含む。
【００７３】
さらに、ＲＥシステムの悪影響を低減するか、またはなくすために、一実施形態では、バッグは底生ゾーンに配置される。通常、底生ゾーンは、海洋または湖などの水域の、底生生物と呼ばれる生物が住む生態学的領域である。底生生物は通常、水域の底部または水底と緊密な関係で暮らし、底生生物の多くは永続的に底部に付着する。底生領域は海岸線で始まり、大陸棚の表面に沿って下方に延びる。大陸棚の縁部、通常約２００メートルの水深で、海底に向かって深く延びる大陸斜面として周知の深い斜面が始まる。したがって、本発明の実施形態によれば、底生ゾーンであるが、光合成生物による生物付着を最小限にする、光合成が通常可能な深さより下にシステムを配置するのが望ましい。構築材料は通常非毒性である。海底のわずかな部分を貯蔵に割り当てて、底生生物に大きな生息地を提供し、その一方で、貯蔵容量の目的も達成する。
【００７４】
ＣＯ２が作動流体を構成する場合、海水による大きな自由表面により、大量のＣＯ２が海水に溶ける。深部でのそのような溶解には、大気からの人為起源の炭素の大部分の最終的な到着地である海洋深層水中にＣＯ２ガスを隔離することが含まれる。海洋物理学に従事する同業者には、５００メートル以上の深部の水は、例えば、地球の極に向かう横移流の影響、または安定した海水の密度勾配にわたっての垂直拡散の両方を原因として、通常何百年ものタイムスケールで水面に出現すると分かるであろう。そのようなタイムスケールは、カーボンクレジットの資格を得るための１００年のＵ．Ｎ．Ｆ．Ｃ．Ｃ．Ｃ（気候変動に関する国際連合枠組条約）要件よりも長い。したがって、そのような手法は、この様式で深層水に溶けた一部のＣＯ２に対するＣＯ２隔離の有効な方法をなす。残りの部分はエネルギを回生するのに利用可能である。
【００７５】
したがって、本発明の一実施形態によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の水底に配置された流体格納容器を含み、流体格納容器は、容器を水底で安定させるために容器内に配置された堆積物を含む。
【００７６】
本発明の別の実施形態によれば、圧縮流体貯蔵システムを配置する方法は、堆積混合物を可撓性の流体貯蔵バッグ内に圧送することを含み、堆積混合物は水域の水底から収集された堆積物を含む。方法はまた、堆積混合物が可撓性流体貯蔵バッグ内に積もって、堆積混合物からの堆積物が可撓性流体貯蔵バッグを水底で安定させることを可能にすることと、流体ホースを介して可撓性流体貯蔵バッグを圧縮ユニットに接続することとを含み、圧縮ユニットは、貯蔵するために、圧縮流体を可撓性流体貯蔵バッグに送るように構成される。
【００７７】
本発明のさらに別の実施形態によれば、圧縮流体貯蔵システムは、水域の下の水底に配置された流体貯蔵システムを含み、流体貯蔵システムは、堆積物バラストを部分的に充填された複数の可撓性流体貯蔵チューブを含む。所定の量の流体を第１の圧力から、より高い第２の圧力に加圧するように構成された流体圧力変換システムが組み込まれる。システムはまた、流体圧力変換システムに接続され、流体圧力変換システムに所定の量の流体を加圧させるように構成された動力源と、流体圧力変換システムと流体貯蔵システムとの間で加圧流体を移動させるように構成された加圧流体搬送システムとを含む。
【００７８】
本明細書は、最良のモードを含めて、例を使用して本発明を開示し、さらに、任意の装置またはシステムを作製および使用することと、任意の統合した方法を行うこととを含めて、すべての当業者が本発明を実施することを可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含むことができる。そのような他の例が、特許請求の範囲の文字的言語と異なることのない構造要素を有する場合に、または特許請求の範囲の文字的言語と実質なく相違する等価の構造要素を含む場合に、そのような他の例は請求項の範囲内であるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域の水底に配置された流体格納容器を含む圧縮流体貯蔵システムであって、前記流体格納容器が、前記水底で前記容器を安定させるために前記容器内に配置された堆積物を含むことを特徴とする圧縮流体貯蔵システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器は可撓性であることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器は、
所定の量の前記圧縮流体を収容するように構成されたドーム部分と、
前記ドーム部分が圧縮流体を充填された場合に、前記流体格納容器が前記水底に接したままであるように、所定の量の前記堆積物を収容するように構成された堆積物部分と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記ドーム部分は、前記流体格納容器の第１の端部に第１の端部キャップを含み、前記ドーム部分内に第１の量の前記圧縮流体を捕捉および貯蔵するように構成され、
前記圧縮流体が、前記ドーム部分の第１の端部から前記水域に放出され得るように、前記第１の端部キャップと前記堆積物部分との間のギャップにより、前記ドーム部分の前記第１の端部が前記水域に流体的に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記ドーム部分は、前記第１の端部と反対側の、前記流体格納容器の第２の端部に第２の端部キャップを含み、前記第２の端部キャップは、前記ドーム部分内の前記第１の量の前記圧縮流体を捕捉および貯蔵するように構成され、
前記圧縮流体が、前記流体格納容器の前記第１の端部から前記水域に放出され得るように、前記第２の端部キャップと前記堆積物部分との間のギャップにより、前記ドーム部分の第２の端部が前記水域に流体的に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記ドーム部分は、前記第１の端部と反対側の、前記流体格納容器の第２の端部に、封止された端部を含み、前記封止された端部は、前記第２の端部を前記水域から遮断するように構成されて、前記圧縮流体が、前記流体格納容器の前記第２の端部から前記水域に放出されるのを防止することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記流体ホースは、前記流体格納容器の反対側の端部に配置された末端よりも、封止された頭部端に近接して前記流体格納容器に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器の前記第１の端部は第１の水深に配置され、前記流体格納容器の前記第２の端部は第２の水深に配置され、前記第１の水深は、前記第２の水深よりも水圧が高いことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記第１の端部キャップおよび前記ドーム部分に連結された複数のガセットをさらに含み、前記複数のガセットはドーム部分を支持するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記堆積物部分は、堆積物のそれぞれの部分を収容し、１つの堆積物部分から他の堆積物部分への堆積物の流れを低減するように構成された複数の隔壁を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記堆積部分は、薄膜によって前記ドーム部分から分離されることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
圧縮流体を出力するように構築された圧縮ユニットと、
前記圧縮ユニットと前記流体格納容器とを接続し、前記圧縮ユニットと前記流体格納容器との間で前記圧縮流体を移動させるように構成された流体ホースと、
をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記流体ホースは、剛性ホース、可撓性ホース、ならびに剛性ホースおよび可撓性ホースの組み合わせのうちの１つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器は、繊維がポリマーマトリクス内に封入された材料で構築されることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記ポリマーマトリクスには、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、またはフッ素重合体のうちの１つまたは複数が含まれることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記繊維には、ガラス、炭素、および金属のうちの１つが含まれることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記材料は、繊維がチューブのまわりを螺旋方向に延びる流体貯蔵チューブを形成するのに、螺旋溶着でそれ自体に接合されることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器の少なくとも１つの端部が、前記流体格納容器の中央部分に対して先細りになっていることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記流体貯蔵チューブの端部部分の内径が、前記チューブの中央部分の内径よりも小さいことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
圧縮流体貯蔵システムを配置する方法であって、
堆積混合物を可撓性の流体貯蔵バッグ内に圧送し、前記堆積混合物は水域の水底から収集された堆積物を含むステップと、
前記堆積混合物が前記可撓性流体貯蔵バッグ内に積もって、前記堆積混合物からの堆積物が前記可撓性流体貯蔵バッグを前記水底で安定させることを可能にするステップと、
流体ホースを介して前記可撓性流体貯蔵バッグを圧縮ユニットに接続し、前記圧縮ユニットは、貯蔵するために、圧縮流体を前記可撓性流体貯蔵バッグに送るように構成されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記可撓性流体貯蔵バッグをスプール上に巻くステップをさらに含み、
前記堆積混合物を前記可撓性流体貯蔵バッグに圧送するステップには、前記可撓性流体貯蔵バッグが前記堆積混合物により膨張し、前記スプールから巻きを解かれるように、前記流体バッグの内部空間に前記堆積混合物を充填することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法において、前記水域の前記水底から堆積物および水を含む前記堆積混合物を浚渫により収集するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の方法において、前記水底のチャネルを浚渫するステップをさらに含み、
前記堆積混合物を前記可撓性流体貯蔵バッグに圧送するステップには、前記可撓性流体バッグの堆積物部分が前記チャネル内に配置されるように、前記流体バッグの内部空間に前記堆積混合物を充填することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０に記載の方法において、前記堆積混合物を圧送するステップには、前記堆積混合物を前記流体ホースを介して前記可撓性流体貯蔵バッグに圧送することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２５】
圧力流体貯蔵システムであって、
水域の下の水底に配置され、堆積物バラストを部分的に充填された複数の可撓性流体貯蔵チューブを含む流体貯蔵システムと、
所定の量の流体を第１の圧力から、より高い第２の圧力に加圧するように構成された流体圧力変換システムと、
前記流体圧力変換システムに接続され、前記流体圧力変換システムに前記所定の量の流体を加圧させるように構成された動力源と、
前記流体圧力変換システムと前記流体貯蔵システムとの間で加圧流体を移動させるように構成された加圧流体搬送システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記加圧流体搬送システムは、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブを前記流体圧力変換システムに接続するように構成された複数の流体ホースを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシステムにおいて、前記複数の流体ホースは、
前記複数の可撓性流体貯蔵チューブのそれぞれの第１の端部に隣接して走る中央ホースと、
それぞれの可撓性流体貯蔵チューブの第１の端部を中央ホースにそれぞれが空気接続する複数の分岐ホースと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載のシステムにおいて、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブのそれぞれの第２の端部が、それぞれの分岐ホースの水深よりも深い水深で配置されることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブは杉綾模様に倣って配置されることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２７に記載のシステムにおいて、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブのそれぞれの前記第１の端部は、前記可撓性流体貯蔵チューブ内の加圧流体が前記第１の端部を通って周囲の水に流入するのを防止するように封止されることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記流体圧力変換システムは、電気エネルギを発生させるために、前記加圧した所定の量の流体を前記第２の圧力から前記第１の圧力に減圧するようにさらに構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１】
水域の水底に配置された流体格納容器を含む圧縮流体貯蔵システムであって、前記流体格納容器が、前記水底で前記容器を安定させるために前記容器内に配置された堆積物を含むことを特徴とする圧縮流体貯蔵システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器は可撓性であることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器は、
所定の量の前記圧縮流体を収容するように構成されたドーム部分と、
前記ドーム部分が圧縮流体を充填された場合に、前記流体格納容器が前記水底に接したままであるように、所定の量の前記堆積物を収容するように構成された堆積物部分と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記ドーム部分は、前記流体格納容器の第１の端部に第１の端部キャップを含み、前記ドーム部分内に第１の量の前記圧縮流体を捕捉および貯蔵するように構成され、
前記圧縮流体が、前記ドーム部分の第１の端部から前記水域に放出され得るように、前記第１の端部キャップと前記堆積物部分との間のギャップにより、前記ドーム部分の前記第１の端部が前記水域に流体的に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記ドーム部分は、前記第１の端部と反対側の、前記流体格納容器の第２の端部に第２の端部キャップを含み、前記第２の端部キャップは、前記ドーム部分内の前記第１の量の前記圧縮流体を捕捉および貯蔵するように構成され、
前記圧縮流体が、前記流体格納容器の前記第１の端部から前記水域に放出され得るように、前記第２の端部キャップと前記堆積物部分との間のギャップにより、前記ドーム部分の第２の端部が前記水域に流体的に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記ドーム部分は、前記第１の端部と反対側の、前記流体格納容器の第２の端部に、封止された端部を含み、前記封止された端部は、前記第２の端部を前記水域から遮断するように構成されて、前記圧縮流体が、前記流体格納容器の前記第２の端部から前記水域に放出されるのを防止することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記流体ホースは、前記流体格納容器の反対側の端部に配置された末端よりも、封止された頭部端に近接して前記流体格納容器に接続されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器の前記第１の端部は第１の水深に配置され、前記流体格納容器の前記第２の端部は第２の水深に配置され、前記第１の水深は、前記第２の水深よりも水圧が高いことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記第１の端部キャップおよび前記ドーム部分に連結された複数のガセットをさらに含み、前記複数のガセットはドーム部分を支持するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記堆積物部分は、堆積物のそれぞれの部分を収容し、１つの堆積物部分から他の堆積物部分への堆積物の流れを低減するように構成された複数の隔壁を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記堆積部分は、薄膜によって前記ドーム部分から分離されることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
圧縮流体を出力するように構築された圧縮ユニットと、
前記圧縮ユニットと前記流体格納容器とを接続し、前記圧縮ユニットと前記流体格納容器との間で前記圧縮流体を移動させるように構成された流体ホースと、
をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記流体ホースは、剛性ホース、可撓性ホース、ならびに剛性ホースおよび可撓性ホースの組み合わせのうちの１つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器は、繊維がポリマーマトリクス内に封入された材料で構築されることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記ポリマーマトリクスには、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、またはフッ素重合体のうちの１つまたは複数が含まれることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記繊維には、ガラス、炭素、および金属のうちの１つが含まれることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記材料は、繊維がチューブのまわりを螺旋方向に延びる流体貯蔵チューブを形成するのに、螺旋溶着でそれ自体に接合されることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記流体格納容器の少なくとも１つの端部が、前記流体格納容器の中央部分に対して先細りになっていることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記流体貯蔵チューブの端部部分の内径が、前記チューブの中央部分の内径よりも小さいことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
圧縮流体貯蔵システムを配置する方法であって、
堆積混合物を可撓性の流体貯蔵バッグ内に圧送し、前記堆積混合物は水域の水底から収集された堆積物を含むステップと、
前記堆積混合物が前記可撓性流体貯蔵バッグ内に積もって、前記堆積混合物からの堆積物が前記可撓性流体貯蔵バッグを前記水底で安定させることを可能にするステップと、
流体ホースを介して前記可撓性流体貯蔵バッグを圧縮ユニットに接続し、前記圧縮ユニットは、貯蔵するために、圧縮流体を前記可撓性流体貯蔵バッグに送るように構成されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記可撓性流体貯蔵バッグをスプール上に巻くステップをさらに含み、
前記堆積混合物を前記可撓性流体貯蔵バッグに圧送するステップには、前記可撓性流体貯蔵バッグが前記堆積混合物により膨張し、前記スプールから巻きを解かれるように、前記流体バッグの内部空間に前記堆積混合物を充填することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法において、前記水域の前記水底から堆積物および水を含む前記堆積混合物を浚渫により収集するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の方法において、前記水底のチャネルを浚渫するステップをさらに含み、
前記堆積混合物を前記可撓性流体貯蔵バッグに圧送するステップには、前記可撓性流体バッグの堆積物部分が前記チャネル内に配置されるように、前記流体バッグの内部空間に前記堆積混合物を充填することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０に記載の方法において、前記堆積混合物を圧送するステップには、前記堆積混合物を前記流体ホースを介して前記可撓性流体貯蔵バッグに圧送することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項２５】
圧力流体貯蔵システムであって、
水域の下の水底に配置され、堆積物バラストを部分的に充填された複数の可撓性流体貯蔵チューブを含む流体貯蔵システムと、
所定の量の流体を第１の圧力から、より高い第２の圧力に加圧するように構成された流体圧力変換システムと、
前記流体圧力変換システムに接続され、前記流体圧力変換システムに前記所定の量の流体を加圧させるように構成された動力源と、
前記流体圧力変換システムと前記流体貯蔵システムとの間で加圧流体を移動させるように構成された加圧流体搬送システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記加圧流体搬送システムは、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブを前記流体圧力変換システムに接続するように構成された複数の流体ホースを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシステムにおいて、前記複数の流体ホースは、
前記複数の可撓性流体貯蔵チューブのそれぞれの第１の端部に隣接して走る中央ホースと、
それぞれの可撓性流体貯蔵チューブの第１の端部を中央ホースにそれぞれが空気接続する複数の分岐ホースと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載のシステムにおいて、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブのそれぞれの第２の端部が、それぞれの分岐ホースの水深よりも深い水深で配置されることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブは杉綾模様に倣って配置されることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２７に記載のシステムにおいて、前記複数の可撓性流体貯蔵チューブのそれぞれの前記第１の端部は、前記可撓性流体貯蔵チューブ内の加圧流体が前記第１の端部を通って周囲の水に流入するのを防止するように封止されることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記流体圧力変換システムは、電気エネルギを発生させるために、前記加圧した所定の量の流体を前記第２の圧力から前記第１の圧力に減圧するようにさらに構成されることを特徴とするシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公表番号】特表２０１３−５０６０９８（Ｐ２０１３−５０６０９８Ａ）
【公表日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３１０３０（Ｐ２０１２−５３１０３０）
【出願日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５００２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３８１３１
【国際公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５１２０７２９４６）
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＡＺＩＥＲ，Ｓｃｏｔｔ Ｒａｙｍｏｎｄ
【出願人】（５１２０７２９４６）
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＡＺＩＥＲ，Ｓｃｏｔｔ Ｒａｙｍｏｎｄ
【出願人】（５１２０７２９５７）
【氏名又は名称原語表記】ＶＯＮ ＨＥＲＺＥＮ，Ｂｒｉａｎ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５００２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３８１３１
【国際公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５１２０７２９４６）
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＡＺＩＥＲ，Ｓｃｏｔｔ Ｒａｙｍｏｎｄ
【出願人】（５１２０７２９４６）
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＡＺＩＥＲ，Ｓｃｏｔｔ Ｒａｙｍｏｎｄ
【出願人】（５１２０７２９５７）
【氏名又は名称原語表記】ＶＯＮ ＨＥＲＺＥＮ，Ｂｒｉａｎ
【Ｆターム（参考）】
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