(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを貯蔵するシステムであって、
該システムは、
少なくとも１つの本体と、
流体を収容する内部容積を有する中空のシャフト構造であって、該少なくとも１つの本体は、該中空のシャフト構造の内部容積内での、第１の高度位置から第２の高度位置への重力による移動のために、該中空のシャフト構造の内部容積内に配置される、中空のシャフト構造と、
該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分と流体を連絡するために、該中空のシャフト構造と流体流動連絡して結合された流体戻り経路構造であって、該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向下方に位置する、流体戻り経路構造と、
該流体戻り経路構造と動作可能に結合された電気エネルギー発生機であって、該第１の高度位置から該第２の高度位置への重力による該少なくとも１つの本体の移動の際に、該電気エネルギー発生機を駆動して電気を発生させる、電気エネルギー発生機と
を備え、
該少なくとも１つの本体は、複数の本体を含み、
該システムは、該複数の本体のそれぞれを吊り下げる構造であって、該第１の高度位置から該第２の高度位置への重力による個別の移動のために該本体を選択的に解放する構造をさらに備える、システム。
【請求項２】
前記吊り下げる構造は、複数のラッチを備え、該複数のラッチの各々は、前記複数の本体の１つに係合するように選択的に構成可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記戻り経路構造は、流体パイプを備え、該流体パイプは、１つの端部において、前記中空のシャフト構造の第１の部分に結合され、第２の端部において、流体ポンプまたはタービンに結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記流体戻り経路構造と流体連絡して結合され、前記電気エネルギー発生機に機械的に接続された流体ポンプまたはタービンをさらに備え、該戻り経路構造は、流体パイプを備え、該流体パイプは、１つの端部において、前記中空のシャフト構造の第１の部分に結合され、第２の端部において、該流体ポンプまたはタービンに結合され、該流体パイプは、該中空のシャフト構造の第１の部分と該流体ポンプまたはタービンとの間で流体圧力を伝える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分と、前記少なくとも１つの本体の垂直方向上方に位置する該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分との間で、該少なくとも１つの本体を横切る流体流動を抑制するように配置された少なくとも１つのシールをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの本体の垂直方向上方に位置する前記中空のシャフト構造の第２の部分は、前記戻り経路構造と流体流動連絡している、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記中空のシャフト構造の前記第２の部分と前記戻り経路構造との間で流体流動連絡して配置されているポンプタービンをさらに備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記電気エネルギー発生機は、前記ポンプタービンを選択的に駆動するように該ポンプタービンに動作可能に結合される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
各本体は、該本体が吊り下げられたときに流体を流動させる流体流動経路を含み、前記システムは、該流体流動経路を選択的に開閉するように各本体の該流体流動経路に関連付けられたバルブをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バルブは、前記本体が静止して吊り下げられたときに前記複数の本体のうちの１つの本体の前記流体流動経路を選択的に開放するように、そして、該本体が、前記第１の高度位置から前記第２の高度位置への移動のために解放されるときに、該本体の該流体流動経路を選択的に閉鎖するように動作する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
エネルギーを貯蔵するシステムであって、
該システムは、
少なくとも１つの本体と、
流体を収容する内部容積を有する中空のシャフト構造であって、該少なくとも１つの本体は、該中空のシャフト構造の内部容積内での、第１の高度位置から第２の高度位置への重力による移動のために、該中空のシャフト構造の内部容積内に配置されることにより、該第１の高度位置から該第２の高度位置への該少なくとも１つの本体の移動によって、該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分から流体を押し出し、該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向下方に位置する、中空のシャフト構造と、
該少なくとも１つの本体が、該中空のシャフト構造の内部容積内で、該第１の高度位置から該第２の高度位置へ移動するときに、該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分から押し出された流体を受容するために、該中空のシャフト構造と流体流動連絡して結合された流体戻り経路構造と、
該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分から該流体戻り経路構造によって受容された流体からの駆動力を受容するために、該流体戻り経路構造と動作可能に結合された電気エネルギー発生機であって、該第１の高度位置から該第２の高度位置への該少なくとも１つの本体の移動の際に、該電気エネルギー発生機を駆動して電気を発生させる、電気エネルギー発生機と、
該流体戻り経路構造と該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分との間の流体流動接続であって、該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向上方に位置する、流体流動接続と
を備える、システム。
【請求項１２】
前記流体戻り経路構造と流体連絡して結合され、前記電気エネルギー発生機に機械的に接続された流体ポンプまたはタービンをさらに備え、該流体ポンプまたはタービンは、該流体戻り経路構造からの流体圧力を受容し、前記第１の高度位置から前記第２の高度位置への重力による前記少なくとも１つの本体の移動の際に前記電気エネルギー発生機を駆動して電気を発生させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記流体戻り経路構造と流体連絡して結合され、前記電気エネルギー発生機に機械的に接続された流体ポンプまたはタービンをさらに備え、該電気エネルギー発生機は電気モーターモードを有し、該電気モーターモードは、該流体ポンプまたはタービンを駆動して、流体を該戻り経路構造内に押し込み、前記第２の高度位置から前記第１の高度位置に向けて前記少なくとも１つの本体を移動させるために十分な量だけ、前記中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分における流体圧力を増加させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記戻り経路構造は、流体パイプを備え、該流体パイプは、１つの端部において、前記中空のシャフト構造の第１の部分に結合され、第２の端部において、流体ポンプまたはタービンに結合される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記流体戻り経路構造と流体連絡して結合され、前記電気エネルギー発生機に機械的に接続された流体ポンプまたはタービンをさらに備え、該戻り経路構造は、流体パイプを備え、該流体パイプは、１つの端部において、前記中空のシャフト構造の第１の部分に結合され、第２の端部において、該流体ポンプまたはタービンに結合され、該流体パイプは、該中空のシャフト構造の第１の部分と該流体ポンプまたはタービンとの間で流体圧力を伝える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分と、前記少なくとも１つの本体の垂直方向上方に位置する該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分との間で、該少なくとも１つの本体を横切る流体流動を抑制するように配置された少なくとも１つのシールをさらに備えている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの本体は、流体流動経路を有する本体と、流体バルブとを含み、該流体流動経路は、該本体を通って延び、該流体バルブは、該経路内に位置して、該経路を通る流体流動を選択的に可能にするかまたは抑制する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記本体が、前記第１の高度位置から前記第２の高度位置まで重力によって移動するときに、前記流体バルブは、前記経路を通る流体流動を抑制するために閉鎖されるように制御される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記流体バルブは、前記本体が前記第２の高度位置において保持されるときに、前記経路を通る流体流動を可能にするために開放されるように制御される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記流体バルブは、前記本体が前記第２の高度位置において保持されるときに、前記経路を通る流体流動を可能にするために開放されるように制御される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
エネルギーを貯蔵するシステムであって、
該システムは、
少なくとも１つの本体と、
流体を収容する内部容積を有する中空のシャフト構造であって、該少なくとも１つの本体は、該中空のシャフト構造の内部容積内での、第１の高度位置から第２の高度位置への重力による移動のために、該中空のシャフト構造の内部容積内に配置される、中空のシャフト構造と、
該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分から流体を受容するために、該中空のシャフト構造と流体流動連絡して結合された流体戻り経路構造であって、該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向下方に位置する、流体戻り経路構造と、
該流体戻り経路構造と動作可能に結合された電気エネルギー発生機であって、該第１の高度位置から該第２の高度位置への重力による該少なくとも１つの本体の移動の際に、該電気エネルギー発生機を駆動して電気を発生させる、電気エネルギー発生機と、
該流体戻り経路構造と、該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分との間の流体流動接続であって、該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向上方に位置する、流体流動接続と
を備えている、システム。
【請求項２２】
前記電気エネルギー発生機は、前記第２の高度位置よりも高度が高い第３の高度位置に配置される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記電気エネルギー発生機は、前記第１の高度位置よりも高度が高い第３の高度位置に配置される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
エネルギーを貯蔵するための方法であって、
該方法は、
第１の高度位置から第２の高度位置への流体容器の内部容積内での重力による移動のために、該流体容器の内部容積内に少なくとも１つの本体を配置して、該第１の高度位置から該第２の高度位置への該少なくとも１つの本体の移動によって、該流体容器の内部容積の第１の部分から流体を押し出すことであって、該流体容器の内部容積の第１の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向下方に位置する、ことと、
流体戻り経路構造を該流体容器と流体流動連絡して結合することであって、該流体戻り経路構造は、該少なくとも１つの本体が、該流体容器の内部容積内で、該第１の高度位置から該第２の高度位置へ移動するときに、該流体容器の内部容積の第１の部分から押し出された流体を受容する、ことと、
該流体容器の内部容積の第１の部分から該流体戻り経路構造によって受容された流体からの駆動力を受容するために、電気エネルギー発生機を、該流体戻り経路構造に結合して、該第１の高度位置から該第２の高度位置への該少なくとも１つの本体の移動の際に、該電気エネルギー発生機を駆動して電気を発生させることと、
該流体戻り経路構造と該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分との間の流体流動接続を結合することであって、該中空のシャフト構造の内部容積の第２の部分は、該少なくとも１つの本体の垂直方向上方に位置する、ことと
を包含する、方法。
【請求項２５】
前記戻り経路構造と流体流動連絡してポンプを結合することにより、前記第２の高度位置から前記第１の高度位置へ重力に抵抗して前記少なくとも１つの本体を制御可能に移動して、該少なくとも１つの本体の重力位置エネルギーを増加させることをさらに包含する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記流体戻り経路構造と流体連絡して、かつ、前記電気エネルギー発生機と流体ポンプまたはタービンを結合することをさらに包含し、該流体ポンプまたはタービンは、該流体戻り経路構造からの流体圧力を受容し、前記第１の高度位置から前記第２の高度位置への重力による前記少なくとも１つの本体の移動の際に、該電気エネルギー発生機を駆動して電気を発生させる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記流体戻り経路構造と流体連絡して、かつ、前記電気エネルギー発生機と流体ポンプまたはタービンを結合することと、該電気エネルギー発生機に電気モーターモードを提供することとをさらに包含し、該電気モーターモードは、該流体ポンプまたはタービンを駆動して、流体を該戻り経路構造に押し込み、該中空のシャフト構造の内部容積の第１の部分における流体圧力を、前記第２の高度位置から前記第１の高度位置に向けて前記少なくとも１つの本体を移動させるために十分な量だけ増加させる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの本体は、流体流動経路を有する本体と、流体バルブとを含み、該流体流動経路は、該本体を通って延び、該流体バルブは、該経路内に位置して、該経路を通る流体流動を選択的に可能にするかまたは抑制する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記本体が、前記第１の高度位置から前記第２の高度位置まで重力によって移動するときに、前記経路を通る流体流動を抑制するために閉鎖されるように、そして、該本体が該第２の高度位置において保持されるときに、該経路を通る流体流動を可能にするために開放されるように前記流体バルブを構成することをさらに包含する、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願の相互参照）
本出願は、２００８年２月６日に出願された米国仮特許出願第６１／０２６，６５７号、２００８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／０８１，３４０号、２００８年１２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／１４０，９２１号、およびの２００９年２月４日に出願された米国特許出願第１２／３６５，８４８号の優先権および利益を主張し、そのすべての内容は、その全体が本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（本発明の分野）
本発明の実施形態は、エネルギーを貯蔵するためのシステムおよび方法に関する。実施形態を使用して、例えば、「オフピーク」時間（すなわち、エネルギー需要が、「ピーク」時間と比較して低い時間帯）の間に発生されるエネルギー、および／または再生可能源（例えば、風であるが、それに限定されない）から発生させられるエネルギーを貯蔵してもよい。特定の実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、地上での動作のために構成される。別の特定の実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、水域（例えば、外洋であるが、それに限定されない）中における動作のために構成される。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
社会のあらゆる種々のニーズに電力を供給するために十分なエネルギーを提供することは、年々、ますます問題となりつつある。石炭、石油、およびガス等の従来の源は、より高価かつ見つけるのが困難となってきている。同時に、燃焼副産物は、大気汚染をもたらし、大気中の二酸化炭素量を上昇させ、地球環境に深刻な結果をもたらす恐れがある。
【０００４】
現在、大容量エネルギー貯蔵を提供可能な技術は、揚水発電である。この技術の実施例は、図１のシステム１０に示される。図１を参照すると、システムは、相互に異なる高度に位置する２つの大型の貯水池１０２および１０５を採用する。水１０６は、過剰エネルギーが利用可能である場合は常時、下方貯水池１０２から上方貯水池１０５へと、ポンプ１０１によって揚水され、過剰エネルギー（非効率性によるいかなる損失も除く）は、システム１０内に貯蔵される（過剰エネルギーは、電力網１０８によって発生され、変電所１０７を介して、電気モータ１００に電力を供給する）。システム１０内に貯蔵されるエネルギーは、以下のように放出される。水１０６は、上方貯水池１０５から、水力タービン１０３を通して、下方貯水池１０２内へと放出され、機械エネルギーを生成する。機械エネルギーは、発生機１０４によって電気エネルギーに変換され、変電所１０７を介して、電力網１０８へと提供される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
システム１０等のシステムの大規模な設置は、１０００メガワット（ＭＷ）超のピーク出力電力と、数千メガワット時（ＭＷ−Ｈ）の貯蔵容量とを提供可能である。揚水発電は、数十年にわたって、一般的バルク貯蔵技術であって、世界的に容量を提供している。しかしながら、増加する構築コストに加えて、そのようなシステムのための貯水池の設計に付随する地理的、地質学的、および環境的制約は、将来的拡張に対して、この技術をそれほど魅力的ではないものにしている。故に、この技術は、例えば、エネルギーの炭化水素源から再生可能源へのエネルギー供給基盤の変換を含み得る、将来的拡張の必要性を支持するために必要とされる、汎用性、容量、低コスト、および環境適合性を提供するための実践的方法を提供し得ない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（本開示の概要）
本発明の実施形態は、信頼性のある実行可能なベース負荷電力供給だけではなく、断続生成供給としても役立つエネルギー貯蔵システムを対象とする。特定の実施形態では、システムは、エネルギーの再生可能源を利用してもよい（例えば、ソーラーパネルおよび風力タービンによって収集されるが、それらに限定されない）。本発明の実施形態によると、太陽および／または風力エネルギー装置からの出力の相当の割合が、大規模エネルギー貯蔵ユニットへと指向されてもよく、次いで、必要に応じて、そのエネルギーは、放出されてもよい。
【０００７】
揚水発電等の技術と比較して、本発明の実施形態は、エネルギー貯蔵を実施可能な好適な場所の範囲を拡張することを対象とする。本発明の実施形態の特徴は、高出力ポテンシャル（１０００メガワット以上）、大エネルギー貯蔵容量（定格出力において、８時間以上を含むが、それに限定されない）、環境への悪影響の最小化、および送電線または大規模電気市場（例えば、都市であるが、それに限定されない）への近接性を含む。
【０００８】
揚水発電の場合、それらの特徴の全部または一部を提供可能な用地を見つけることは困難であり得る。本発明の実施形態は、米国および世界の多くの主要都市近傍に夥しく存在する場所を活用するための好適な設置用地の範囲を拡張することを対象とする。
【０００９】
一実施形態によると、エネルギーを貯蔵するためのシステムは、少なくとも１つの本体と、第１の高度位置から第２の高度位置への重力を伴う移動のために、少なくとも１つの本体を吊り下げるためのリンクと、リンクを通して少なくとも１つの本体と連結され、電気エネルギー発生機を駆動し、第１の高度位置から第２の高度位置への重力を伴う少なくとも１つの本体の移動に応じて、電気を発生させる、電気エネルギー発生機とを含む。少なくとも１つの本体は、少なくとも約１００メトリックトンの質量を有する、（ｂ）第１の高度位置および第２の高度位置は、少なくとも約２００メートルのその間の距離を画定する、および／または（ｃ）システムは、リンクを動作させ、第２の高度位置から第１の高度位置へと重力に対抗して少なくとも１つの本体を制御可能に移動させ、少なくとも１つの本体の重力ポテンシャルエネルギーを増加させ、少なくとも１つの本体の重力ポテンシャルエネルギーを維持するように構成される、操作機をさらに備える。
【００１０】
別の実施形態によると、エネルギーを貯蔵するための方法は、第１の高度位置から第２の高度位置への重力を伴う移動のために、少なくとも１つの本体を吊り下げるためのリンクを提供するステップと、リンクを通して電気エネルギー発生機を少なくとも１つの本体と連結し、電気エネルギー発生機を駆動し、第１の高度位置から第２の高度位置への重力を伴う少なくとも１つの本体の移動に応じて、電気を発生させるステップとを含む。少なくとも１つの本体は、少なくとも約１００メトリックトンの質量を有する、（ｂ）第１の高度位置および第２の高度位置は、少なくとも約２００メートルのその間の距離を画定する、および／または（ｃ）方法は、リンクを動作させ、第２の高度位置から第１の高度位置へと重力に対抗して少なくとも１つの本体を制御可能に移動させ、少なくとも１つの本体の重力ポテンシャルエネルギーを増加させ、少なくとも１つの本体の重力ポテンシャルエネルギーを維持するように、操作機を構成するステップをさらに備える。
【００１１】
これらおよび他の局面は、以下の図面および例示的実施形態の詳細な説明から明白となるであろう。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
エネルギーを貯蔵するシステムであって、該システムは、
少なくとも１つの本体と、
第１の高度位置から第２の高度位置への重力を伴う移動のために、該少なくとも１つの本体を吊り下げるリンクと、
該リンクを介して該少なくとも１つの本体と連結される電気エネルギー発生機であって、該リンクは該電気エネルギー発生機を駆動し、該第１の高度位置から該第２の高度位置への重力を伴う該少なくとも１つの本体の移動に応じて電気を発生させる、電気エネルギー発生機と
を備え、（ａ）該少なくとも１つの本体は、少なくとも約１００メトリックトンの質量を有する、（ｂ）該第１の高度位置および該第２の高度位置は、少なくとも約２００メートルのその間の距離を画定する、（ｃ）該システムは、該リンクを動作させ、該第２の高度位置から該第１の高度位置へと重力に対抗して該少なくとも１つの本体を制御可能に移動させ、該少なくとも１つの本体の重力ポテンシャルエネルギーを増加させ、該少なくとも１つの本体の該重力ポテンシャルエネルギーを維持するように構成される、操作機をさらに備える、のうちの少なくとも１つである、システム。
（項目２）
上記リンクは、ケーブル、ワイヤ、ロープ、ベルト、およびチェーンのうちの少なくとも１つを含む、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記リンクは、地下経路に沿った重力を伴う移動のために、上記少なくとも１つの本体を吊り下げるためのものである、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記地下経路を画定するシャフトをさらに備え、該地下経路は、長手方向寸法に沿って、少なくとも２００メートルの長さを有する、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記地下経路を画定するシャフトをさらに備え、該地下経路は、長手方向寸法に沿って、少なくとも１，０００メートルの長さを有する、項目３に記載のシステム。
（項目６）
上記リンクは、水中経路に沿った重力を伴う移動のために、上記少なくとも１つの本体を吊り下げるためのものである、項目１に記載のシステム。
（項目７）
水上で上記リンクを支持するための浮遊プラットフォームをさらに備える、項目６に記載のシステム。
（項目８）
上記浮遊プラットフォームは、該浮遊プラットフォーム上に位置付けられるバラストタンクを備え、該バラストタンクは、水を受容し、該プラットフォームの重心を変化させるように構成可能である、項目７に記載のシステム。
（項目９）
上記リンクは、上記第２の高度位置から上記第１の高度位置へと重力に対抗して移動させるために、上記少なくとも１つの本体を吊り下げるためのものであって、
上記システムは、上記操作機をさらに備える、項目１に記載のシステム
（項目１０）
上記操作機は、巻上機を備える、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
水上で上記操作機を支持する浮遊プラットフォームと、
該浮遊プラットフォーム上に支持され、該操作機に電力を供給して上記リンクを動作させるために該操作機と連結される、風力タービンと
をさらに備える、項目９に記載のシステム。
（項目１２）
上記風力タービンは、塔を備え、
上記浮遊プラットフォームは、該風力タービンの該塔を摺動可能に受容するためのチャンバを画定する、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
上記少なくとも１つの本体は、複数の本体を含み、
上記リンクは、上記第１の高度位置から上記第２の高度位置への重力を伴う個々の移動のために、該本体の各々を吊り下げるためのものである、項目１に記載のシステム。
（項目１４）
上記第１の高度位置に位置付けられる上記本体のうちの１つ以上を支持するラックをさらに備える、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
上記ラックは、複数のラッチを備え、該ラッチの各々は、上記本体の１つに係合するように選択的に構成可能である、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
上記リンクは、上記本体のうちの１つに係合するように選択的に構成可能な引っ掛け鉤を備える、項目１４に記載のシステム。
（項目１７）
エネルギーを貯蔵するための方法であって、該方法は、
第１の高度位置から第２の高度位置への重力を伴う移動のために、少なくとも１つの本体を吊り下げるためのリンクを提供することと、
該リンクを介して電気エネルギー発生機を該少なくとも１つの本体と連結することであって、それにより、該電気エネルギー発生機を駆動し、該第１の高度位置から該第２の高度位置への重力を伴う該少なくとも１つの本体の移動に応じて電気を発生させる、ことと
を含み、（ａ）該少なくとも１つの本体は、少なくとも約１００メトリックトンの質量を有する、（ｂ）該第１の高度位置および該第２の高度位置は、少なくとも約２００メートルのその間の距離を画定する、（ｃ）該方法は、該リンクを動作させ、該第２の高度位置から該第１の高度位置へと重力に対抗して該少なくとも１つの本体を制御可能に移動させ、該少なくとも１つの本体の重力ポテンシャルエネルギーを増加させ、該少なくとも１つの本体の該重力ポテンシャルエネルギーを維持するように、操作機を構成することをさらに含む、のうちの少なくとも１つである、方法。
（項目１８）
上記リンクを動作させ、上記第２の高度位置から上記第１の高度位置へと重力に対抗して上記少なくとも１つの本体を制御可能に移動させ、該少なくとも１つの本体の上記重力ポテンシャルエネルギーを増加させ、該少なくとも１つの本体の該重力ポテンシャルエネルギーを維持するように、上記操作機を構成することをさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
上記操作機は、巻上機を備える、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
水上で上記操作機を支持するための浮遊プラットフォームをさらに備える、項目１８に記載の方法。
（項目２１）
上記浮遊プラットフォーム上に風力タービンを支持し、上記操作機に電力を供給して上記リンクを動作させるために該風力タービンを該操作機と連結することをさらに含む、項目２０に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、揚水発電エネルギー貯蔵システムの汎用概略図である。
【図２】図２は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの汎用概略図である。
【図３】図３は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図４】図４は、岩塩ドームを示す。
【図５】図５は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図６】図６は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図７】図７は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図８Ａ】図８Ａおよび８Ｂは、それぞれ、一実施形態による、貯蔵重りの上面図および側面図を示す。
【図８Ｂ】図８Ａおよび８Ｂは、それぞれ、一実施形態による、貯蔵重りの上面図および側面図を示す。
【図９】図９は、一実施形態による、貯蔵ラックを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、一実施形態による、引っ掛け鉤の動作を例示する。
【図１０Ｂ】図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、一実施形態による、引っ掛け鉤の動作を例示する。
【図１０Ｃ】図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、一実施形態による、引っ掛け鉤の動作を例示する。
【図１１】図１１Ａ、１１Ｂ、および１１Ｃは、一実施形態による、摩擦駆動巻上機システムを示す。
【図１２】図１２は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示し、図１２Ａは、一実施形態による、浮遊プラットフォームの断面図を示す。
【図１２Ａ】図１２は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示し、図１２Ａは、一実施形態による、浮遊プラットフォームの断面図を示す。
【図１３】図１３は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図１４Ａ】図１４Ａおよび１４Ｂは、それぞれ、一実施形態による、貯蔵重りの上面図および側面図を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ａおよび１４Ｂは、それぞれ、一実施形態による、貯蔵重りの上面図および側面図を示す。
【図１５】図１５は、一実施形態による、貯蔵ラックを示す。
【図１６Ａ】図１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃは、一実施形態による、引っ掛け鉤の動作を例示する。
【図１６Ｂ】図１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃは、一実施形態による、引っ掛け鉤の動作を例示する。
【図１６Ｃ】図１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃは、一実施形態による、引っ掛け鉤の動作を例示する。
【図１７】図１７は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図１８Ａ】図１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれ、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの上部および側面図を示す。
【図１８Ｂ】図１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれ、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの上部および側面図を示す。
【図１９】図１９Ａ、１９Ｂ、および１９Ｃは、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの設置を例示する。
【図２０】図２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃは、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの設置を例示する。
【図２１】図２１は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの汎用概略図である。
【図２２】図２２は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの汎用概略図である。
【図２３Ａ】図２３Ａおよび２３Ｂは、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの動作を例示する。
【図２３Ｂ】図２３Ａおよび２３Ｂは、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムの動作を例示する。
【図２４】図２４は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図２５】図２５は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図２６】図２６は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図２７】図２７は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図２８】図２８は、一実施形態による、エネルギー貯蔵システムを示す。
【図２９】図２９は、一実施形態による、エネルギーを貯蔵する方法を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（詳細な説明）
以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を実装するステップの現在想定される最良の形態である。本説明は、限定的意味で捉えられるものではなく、本発明の実施形態の一般的原理を例示する目的として、単に成されるものである。本発明の範囲は、添付の請求項によって最良に規定される。
【００１４】
本発明の実施形態は、例えば、「オフピーク」時間（すなわち、エネルギー需要が、「ピーク」時間と比較してあまり大きくない時間帯）の間に発生されるエネルギー、および／または風および太陽等の再生可能源から発生されるエネルギーを貯蔵するために使用され得る、エネルギーを貯蔵するためのシステムおよび方法に関する。特定の実施形態では、エネルギーを貯蔵するための方法およびシステムは、地上での動作のために構成される。他の特定の実施形態では、エネルギーを貯蔵するための方法およびシステムは、水環境（例えば、外洋であるが、それに限定されない）における動作のために構成される。
【００１５】
一実施形態によると、「ピーク」時間のエネルギー需要は、オフピーク時間のエネルギー需要よりも約５０％高いと考えられる。他の実施形態によると、「ピーク」時間のエネルギー需要は、他の好適なレベル（オフピーク時間のエネルギー需要よりも約１００％または２００％高いレベルを含むが、それに限定されない）に規定可能である。
【００１６】
本発明の一局面は、ピーク時間の間の使用のために、オフピークエネルギーおよび／または再生可能エネルギーを貯蔵するステップを伴う。このように、本発明の実施形態によると、エネルギー貯蔵システムは、信頼性のある実行可能なベース負荷電力供給だけではなく、断続生成供給としても役立つ。本発明の特定の実施形態によると、太陽および／または風力源からの出力の相当の部分が、エネルギー貯蔵システムへと指向されてもよく、次いで、例えば、必要に応じて、そのエネルギーを放出してもよい。
【００１７】
本発明の実施形態による、システム２０の汎用図は、図２に示される。システム２０の例示的実施形態は、陸系用途および水系用途を参照して、本明細書に説明される。図２を参照すると、貯蔵重り２０２が、概して垂直経路に沿った移動のために、リンク２０５によって吊り下げられる。特定の実施形態では、経路は、実質的に垂直（すなわち、重力の方向に平行）である。他の実施形態では、経路は、垂直成分によって角度付けられてもよく、例えば、経路は、下方に角度付けられる。特定の実施形態では、経路は、好適な垂直長（例えば、約１０００メートル以上の長さを含むが、それに限定されない）を有してもよい。特定の実施形態では、経路の垂直長は、約６０００メートルである。一実施形態によると、重り２０２は、高密度物質（例えば、コンクリート、鉄筋コンクリート、および／または鋼鉄を含むが、それに限定されない）から構築される。特定の実施形態によると、重り２０２の質量は、少なくとも約１００メトリックトンである、または少なくとも約１，０００メトリックトンである。コスト削減のため、高密度物質は、比較的低コスト物質であってもよい。特定の実施形態によると、リンク２０５は、任意の好適な接続構造（例えば、ケーブル、ワイヤ、ロープ、ベルト、またはチェーンを含むが、それらに限定されない）であってもよい。
【００１８】
操作機２０１は、リンク２０５と連結される。操作機２０１は、以下により詳述されるように、リンク２０５を動作させ、重力に対抗して重り２０２を移動させる。一実施形態によると、操作機２０１は、巻上機である。巻上機２０１は、巻上機２０１を駆動させるためのモータ２００と連結されてもよい。いくつかの実施形態では、モータ２００は、発生機と連結される（または、発生機として動作可能である）。モータおよび／または発生機２００は、変電所２０３と連結されてもよい。
【００１９】
変電所２０３は、「送電」源から「配電」標的へと電力を変換するためのものである。より詳細には、変電所２０３は、送電圧（例えば、数万または数十万ボルトの範囲）を配電圧（例えば、１０，０００ボルト未満であってもよい）まで電圧を下げる変圧器を含んでもよい。変電所２０３は、多方向に配電力を分割可能なバスを有してもよい。また、変電所２０３は、変電所２０３が、所望に応じて、送電源および／または配電標的から切断可能であるように、回路遮断器およびスイッチを有してもよい。
【００２０】
変電所２０３は、送電機（例えば、電力網２０４であるが、それに限定されない）と連結される。電力網２０４は、システム２０のための電源として機能してもよい。他の実施形態では、電源は、再生可能エネルギー（例えば、風力タービンまたはソーラーパネルを含むが、それに限定されない）を捕捉するための１つ以上の装置であってもよい。また、電力網２０４は、システム２０によって放出される電力を受電し、その電力を標的に搬送してもよい。
【００２１】
継続して図２を参照すると、動作の際、電力は、源（例えば、電力網２０４）によって提供される。電力が、電力網等の産業源によって提供される実施形態では、電力は、変電所２０３によってモータ２００による好適な使用のために変換される。モータ２００は、巻上機２０１を駆動させ、第１の高度（巻上機２０１からより遠い場所）から第２の高度（巻上機２０１により近い場所）へと貯蔵重り２０２を上昇させる。このように、貯蔵重り２０２の重力ポテンシャルエネルギーが増加され、エネルギーの増加量が、システム内に貯蔵される（例えば、貯蔵重り２０２の重力ポテンシャルエネルギーを維持することによって）。
【００２２】
貯蔵されたエネルギーは、貯蔵重り２０２が降下されると、放出される。貯蔵重りの降下によって巻上機２０１のドラムが回わり、モータ／発生機２００を効果的に駆動させ、電気エネルギーを生成する。電気エネルギーは、電力網２０４による送電のために、変電所２０３によって調整される。
【００２３】
このように、オフピーク時間（例えば、エネルギーが比較的低需要にある間のその日の時間）の間に発生されるエネルギーは、後の使用（例えば、エネルギーが比較的高需要にある間のその日のピーク時間）のために、システム２０内に貯蔵されてもよい。例えば、オフピーク時間の間、そのようなオフピークエネルギーを使用して、第２の高度へと貯蔵重り２０２を上昇させてもよい。このように、オフピークエネルギー（または、オフピークエネルギーの相当の部分）は、システム２０内に貯蔵される。貯蔵されたエネルギーは、第１の高度に後退し、それによって、ピーク時間の間の使用のためのエネルギーを生成するように、重り２０２を解放することによってピーク時間の間に放出可能である。
【００２４】
システム２０は、エネルギーの所望の量（または、複数の所望の量）を貯蔵するように構成可能である。例えば、重り２０２の質量および／または経路（すなわち、重り２０２が昇降される経路）の垂直長が、それに応じて構成される場合、ある量のエネルギーは、そのようなシステム内に貯蔵可能である。例えば、コンクリートから成る重りの場合、コンクリートは、１立方メートル当たり約２５００キログラム（ｋｇ）の密度を有するため、そのような重りは、１立方メートル当たり約２４，５２５ニュートン（Ｎ）の下方力を提供する。１０００メートルの高度を通して、１立方メートルのコンクリートを降下させることによって放出されるエネルギー（仕事量）は、以下のように計算されてもよい。
【００２５】
Ｗ＝力×距離＝２４，５２５Ｎ×１，０００ｍ＝２４．５２５メガジュール≒６．８キロワット時。
【００２６】
一実施形態によると、重り２０２は、相応して、定速でエネルギーが放出（または、貯蔵）されるように、概して一定のスピードで降下（または、上昇）される。他の実施形態によると、重り２０２は、２つの対応する速度でエネルギーが放出（または、貯蔵）されるように、２つ以上の異なるスピード（例えば、初期５００メートルの間はあるスピードで、経路の残部の間は別のスピード）で降下（または、上昇）される。例えば、経路の初期部分の間、重りは、あるスピードで降下されてもよく、次いで、初期部分に続く経路の第２の部分の間、重りは、初期部分のスピードの半分で降下される。このように、第２の部分の間、エネルギーは、エネルギーが初期部分の間に生成される速度の約半分の速度で生成される。これは、第２の部分の時間の間のエネルギーの需要と比較して、より大きな初期部分の時間の間のエネルギーの需要に対応し得る。さらに他の実施形態によると、重り２０２の降下（または、上昇）は、エネルギーが放出（または、貯蔵）される速度も、相応して、加速あるいは減速されるように、加速もしくは減速される。
【００２７】
一実施形態によると、貯蔵効率（すなわち、システム２０によって発生される電力と、システム２０内に貯蔵される電力の比率）は、比較的控え目のスピードで重り２０２を降下させ、重り２０２が降下されるのに伴って生じる引きずり損失を最小限に（または、少なくとも低減）することによって改善される。
【００２８】
地上に設置されるシステム３０の実施形態の側面図は、図３に示される。図３を参照すると、発電室３０５は、地表３０６上に支持される。発電室３０５は、地表３０６上に直接位置付けられてもよい。他の実施形態では、発電室３０６は、地表から上方（例えば、発電室が地表から上方に静置するように、プラットフォーム上）に位置付けられてもよい。発電室３０５は、図２の変電所２０３および電力網２０４等の装置／システムと連結されてもよい。
【００２９】
発電室３０５は、巻上機３０１を含む。巻上機３０１は、巻上機３０１のドラムを中心として巻装され得る、巻上機ケーブル３０２と連結される。重り３０３は、巻上機ケーブル３０２によって吊り下げられる。他の実施形態では、ケーブルの代わりに、ベルトまたはチェーンを使用して、重り３０３を吊り下げてもよい。重りは、シャフト３０４内で昇降可能なように吊り下げられる。以下に詳述されるように、シャフト３０４は、ある場所（例えば、岩塩ドームを含むが、それに限定されない）内に形成されてもよい。一実施形態によると、シャフト３０４の配向は、概して垂直（すなわち、重力の方向と平行）である。他の実施形態によると、シャフトの配向は、角度に対応する垂直成分によって角度付けられてもよい。さらなる実施形態によると、シャフト３０４の深度は、約１０００乃至６０００メートルである。
【００３０】
図２のシステムと同様に、巻上機３０１は、モータ／発生機に連結され、送電線を通して、送電系統（例えば、図２の電力網２０４）へと送電するための電力を生成してもよい。さらなる実施形態によると、変速機が、巻上機３０１とモータ／発生機との間に連結され、モータ／発生機回転速度を倍増する。さらに別の実施形態によると、電力調整システム（例えば、図２の変電所２０３）が、モータ／発生機と送電系統との間に連結され、発送電系統への送電のために適切な（または、好適な）形態に発生機の出力を変換する、および／またはモータを駆動するために適切な形態に送電系統からの電力を変換する。
【００３１】
図３を参照すると、エネルギーは、巻上機３０１が駆動され（例えば、モータ／発生機に電力を供給する電力網からの電気を使用して）、第１の高度へと貯蔵重り３０３が重力に対抗して持ち上げられると、システム３０内に貯蔵される。システム３０内に貯蔵されるエネルギーは、貯蔵重り３０３が重力に伴って移動するように解放されると、放出される。重り３０３は、巻上機ケーブル３０２を介して、巻上機３０１と継続して連結されているため、巻上機３０１は、重り３０３がシャフト３０４の下方へと移動すると、回転させられる。重り３０３の移動は、上述のように、巻上機３０１を回転させ、それによって、電力を発生させる。
【００３２】
図２を参照して上述のように、システムの重りは、２つ以上の異なるスピードで降下（または、上昇）されてもよい。図３を参照すると、一実施形態では、重り３０３が巻上機３０１によって上昇されるスピードは、電気的に制御される。例えば、一実施形態によると、巻上機３０１を駆動するためのモータ／発生機は、モータ／発生機と連結される制御回路によって制御され、巻上機ケーブル３０２が巻上機３０１によって引っ張られる速度を制御する。別の実施形態によると、そのような制御回路は、巻上機３０１と連結され、そのような速度を制御してもよい。
【００３３】
継続して図３を参照すると、一実施形態では、重り３０３が巻上機３０１によって降下されるスピードは、巻上機と連結される発生機（例えば、図２の発生機２００）の動作周波数を構成することによって制御される。動作周波数をある値に構成することは、相応して、重り３０３が降下されるスピードを設定する。あるいは、そのような発生機は、電力網（例えば、図２の電力網２０４）と同期する場合、変速機のギア比は、重り３０３が降下されるスピードを制御するように構成されてもよい。例えば、一実施形態によると、変速機は、巻上機３０１と発生機（例えば、図２１参照）との間に連結されてもよい。そのような変速機のギア比をある値に構成することは、相応して、重り３０３が降下されるスピードを設定する。
【００３４】
継続して図３を参照すると、代替実施形態では、重り３０３が巻上機３０１によって降下されるスピードは、機械構造によってまたはそれを使用して、制御される。例えば、一実施形態によると、緩衝構造（例えば、１つ以上のレベルの緩衝を提供する）は、巻上機ケーブル３０２が巻上機３０１から引き出される速度を制御するように提供される。そのような緩衝構造は、巻上機３０１のドラムの回転抵抗を増加させるように構成可能な調節可能クランプを含んでもよいが、それに限定されない。別の実施形態によると、巻上機３０１は、そのような抵抗（例えば、緊締または弛緩され得るネジであるが、それに限定されない）を設定するための構造を含む。上述の緩衝構造は、手動で（例えば、人間オペレータがアクセス可能な場所から）、またはアクチュエータ等の電気的に制御可能な装置によって動作可能であってもよい。
【００３５】
システム３０に付随する構築コストは、例えば、概して垂直シャフト（例えば、図３のシャフト３０４）を構築するコストを低減することによって削減されてもよい。シャフトの構築に付随するコストは、そのようなシャフトをより容易にボーリング可能な地表下層の有用性に依存してもよい。
【００３６】
一実施形態によると、シャフトは、比較的柔らかい物質（例えば、軟鉱物）の好適に大規模な鉱床を有する用地内に構築される。特定の実施形態によると、シャフトは、岩塩ドーム内に構築される。岩塩ドームは、例えば、１０キロメートルの断面直径および６キロメートル（以上）の深度を有し得る、塩類鉱床である。主に、超軟鉱物である結晶化塩化ナトリウム（すなわち、岩塩）から成り得る。
【００３７】
図４を参照すると、岩塩ドーム４００を有する用地の断面図が示される。岩塩ドームは、地表下層の多重層に隣接して位置し得る。地表下層の層は、岩塩とは異なる硬度レベルを有する異なる物質から成り得る。
【００３８】
一実施形態によると、好適な岩塩ドームの実施例は、洞窟が、一般に、ソリューション・マイニング法を使用して創造されるものである。そのような岩塩ドームは、一般に、天然ガスまたは石油産物を貯蔵するために使用される（例えば、図４の洞窟４２１、４２２、４２３、４２４）。
【００３９】
図５を参照すると、一実施形態による貯蔵システムが示される。発電室３０５は、シャフト３０４の上部（または、その近傍）に設置され、貯蔵重り３０２は、シャフトの垂直寸法に沿った移動のために吊り下げられる。シャフト部分は、表土５００および帽岩５０１によって囲繞されてもよい。シャフトの主要部分は、岩塩ドーム５０２によって囲繞されてもよい。そのようなシャフトは、例えば、シャフトボーリング機を使用して構築可能である（切削物は、泥土を掘削することによって表面に搬送される）。一実施形態によると、シャフトの少なくとも一部は、補強物質（例えば、コンクリート、鋼鉄、あるいは崩壊または地盤貫入の可能性を最小限にする類似物質を含むが、それに限定されない）によって裏打ちされる。
【００４０】
いくつかの岩塩ドームの場所では、達成可能なシャフト深度が大きいことと、シャフト構築の容易性は、構築されるシャフト当たりの大貯蔵容量の潜在性を提供する。例えば、１０メートルの断面直径および６キロメートルの深度を有するシャフトは、１００，０００メトリックトン超のコンクリート貯蔵質量のための十分な空間を提供し、それによって、約３ギガワット時の貯蔵容量を提供するであろう。
【００４１】
いくつかの岩塩ドームの比較的大きい断面直径によって岩塩ドームは、本発明の実施形態による、２つ以上のシステム（例えば、システム３０）を収容可能である。図６を参照すると、複数のシャフト３０４（各シャフトは、発電室３０５に対応する）を収容する岩塩ドーム６００が、示される（隣接（または、近隣）シャフトおよび発電室は、好適な距離だけ相互に離間する）。例えば、２キロメートルの断面直径を有する岩塩ドームは、約３平方キロメートルの断面積を有する。各発電室３０５の「設置面積」（発電室への十分なアクセスを提供し得る）が、約２５０平方メートルを占有する場合、岩塩ドームは、合計１２，０００の発電室／シャフトの組み合わせを収容可能である。これらの組み合わせの各々が、８時間の間に、２５メガワット、すなわち、２００メガワット時の電力を提供する場合、敷地内の総容量は、８時間の間に、３００ギガワット、すなわち、２，４００ギガワット時となるであろう。
【００４２】
一実施形態によると、システムは、２つ以上の重りを昇降させるように構成される。例えば、重りは、個々に（例えば、１度に１つ）、巻上機アセンブリによって昇降される。図７を参照すると、貯蔵重り７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃ、７０４ｄ、７０４ｅ、７０４ｆ、および７０４ｇの群は、システム内で操作される。個々の重りは、巻上機ケーブル７０３を介して、巻上機アセンブリ７０１に連結されてもよい。一実施形態によると、重りは、相互に概して等しい質量であって、概して類似サイズおよび形状である。別の実施形態によると、重りは、相互に異なる質量を有する、および／または異なるサイズならびに形状を有する。上述のように、重りの質量は、より高い高度から（または、より高い高度へと）重りが降下（または、上昇）されると、発生（または、貯蔵）されるエネルギーの量を提供するように選択されてもよい。
【００４３】
より高い高度では、重り７０４ｂ−７０４ｇは、シャフト７０４の上部（または、その近傍）に位置するラック７０２によって支持される。ラック７０２の実施例は、図９を参照して以下に詳述される。より低い高度では、重りは、相互および／またはシャフト７０４の底部（または、その近傍）上に位置する基部（例えば、図８Ｂの基部８０６）に静置してもよい。
【００４４】
図８Ａを参照すると、一実施形態による、貯蔵重り８０４ａの上面図が、示される。一実施形態によると、貯蔵重り８０４ａは、円形断面を有する。他の実施形態によると、貯蔵重りは、楕円形、四角形、または矩形断面を有する。重り８０４ａは、巻上機ケーブル（例えば、図７の巻上機ケーブル７０３）と接合し、シャフトに沿った重り８０４ａの昇降を促進するために、ソケット８０５を有してもよい。一実施形態によると、重りは、コンクリート、鉄筋コンクリート、または別の好適な高密度物質から構築される。一実施形態によると、引っ掛け鉤ソケット８０５は、耐久性物質（例えば、鋼鉄を含むが、それに限定されない）から形成される。
【００４５】
図８Ｂを参照すると、一実施形態による、降下構成における貯蔵重りの積層体の断面図が、示される。重り８０４ｃは、基部８０６上に直接静置するように位置付けられる。重り８０４ｂおよび８０４ａは、それぞれ、重り８０４ｃならびに８０４ｂ上に静置するように位置付けられる。
【００４６】
上述のように、より高い高度では、重りは、シャフトの上部に位置する貯蔵ラックによって支持されてもよい。図９を参照すると、一実施形態による、貯蔵ラック９００の断面図が、示される。貯蔵ラックは、シャフト（例えば、図７のシャフト７０４）内側に位置付けられるように定寸される、フレーム９０１を有する。フレームは、例えば、少なくともシャフトの長さの一部に沿って、シャフト（例えば、シャフト７０４）の周辺を中心として、１つ以上の壁を形成する円柱パイプ状構造または他の好適な構造を含んでもよい。
【００４７】
一実施形態によると、フレーム９０１は、重りの各々の対向縁に隣接する１つ以上の壁を提供するように構成される。一実施形態によると、フレーム９０１は、フレーム９０１から延出し、その中へと格納されるように制御可能な格納式突出部材を含む、ラッチ９０２（例えば、ラッチ９０２ａおよび９０２ｂ）を含む。ラッチ９０２ａおよび９０２ｂは、所望に応じて、重りを定位置に保持するように構成可能である。ラッチ９０２ａは、貯蔵重り９０４ａおよび９０４ｂを支持する延出状態に示される。一実施形態によると、延出状態では、ラッチは、１つ以上の端表面（例えば、重りの底表面を含むが、それに限定されない）に選択的に係合するように構成される。別の実施形態によると、ラッチは、１つ以上の陥凹（（例えば、重り上の切り欠きを含むが、それに限定されない）に選択的に係合し、その中へと延出するように構成される。ラッチ９０２ｂは、格納状態に示される。しかしながら、ラッチ９０２ｂは、より高い高度へと上昇される次の重りを受容するように延出可能である。一実施形態によると、格納状態では、ラッチは、重りからラッチを係脱する位置（例えば、陥凹（例えば、フレーム９０１上の切り欠きを含むが、それに限定されない）内の位置であるが、それに限定されない）へと格納されるように構成される。
【００４８】
上述のように、ラッチは、フレームから延出し、その中へと格納されるように制御可能である。一実施形態によると、ラッチは、ラッチを選択的に延出および格納するように制御可能なアクチュエータを有する。さらなる実施形態では、アクチュエータは、例えば、人間オペレータがアクセス可能な場所から手動で動作可能なレバーまたはスイッチを介して、手動制御可能である。
【００４９】
別のさらなる実施形態によると、アクチュエータは、電気的に制御可能である。アクチュエータは、例えば、１つ以上の伝導性または無線リンクを介して、電気回路と通信する。電気的伝導性リンクの実施例として、電気ワイヤまたはケーブルを含むが、それに限定されない。電子回路によるアクチュエータの制御は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに基づいてもよい。例えば、ある位置における重りの有無を検出するセンサ装置は、アクチュエータをトリガし、格納位置（例えば、図９のラッチ９０２ｂ参照）から延出位置（例えば、図９のラッチ９０２ａ参照）へと対応するラッチを延出させてもよい。別の実施例として、ある時間における追加電力の需要を検出するソフトウェアルーチンは、アクチュエータをトリガし、掛止された重りがラックから解放されるように、延出位置から格納位置へと対応するラッチを格納してもよい。
【００５０】
ラッチ延出または格納動作（重りを選択的に保持または解放するため）のタイミングを制御するための他の制御ルーチンは、好適なハードウェアおよび／またはソフトウェアと、ルーチンを処理し、ラッチアクチュエータに制御信号を提供するための好適なプロセッシング電子機器とによって提供されてもよい。そのような制御ルーチンは、少なくとも部分的に、重りの有無の検出または追加電力の需要（例えば、指定閾値を超える需要）および／または他の要因（事前設定時刻、日付、環境条件、または手動入力を含むが、それに限定されない）の検出に基づくことが可能である。
【００５１】
図９の実施形態は、フレーム９０１の１つ以上の壁上のラッチおよび重り９０４ａ−ｂ上の陥凹または捕捉表面を示すが、他の実施形態では、格納式／突出ラッチは、重り上に位置可能であって、ソケットは、フレームまたはラック上に位置付け可能である。さらに他の実施形態では、ラッチは、図１５を参照して以下に詳述されるように、旋回部材であってもよい。
【００５２】
一実施形態によると、エネルギーを貯蔵（または、放出）するために、巻上機アセンブリ７０１は、貯蔵重りを一度に１つずつ上昇（または、降下）させ、シャフトの上部（または、底部）に重りを位置付ける。図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃを参照すると、引っ掛け鉤接面の実施例が、詳述される。引っ掛け鉤１０００は、可動巻上機ケーブル１０１０の一端に位置付けられる。引っ掛け鉤は、中心体１０００ａと、１つ以上の突出部材１０００ｂと、を有する。また、引っ掛け鉤は、コネクタ（例えば、ケーブルまたはワイヤであるが、それに限定されない）が延出し得る、内部チャネルを有してもよい。一実施形態では、突出部材１０００ｂは、中心体１０００ａに旋回可能に連結される。さらなる実施形態では、突出部材は、部材の一部が中心体の幅を越えて側方に延出する第１の位置（開放状態）と、中心体の境界と（または、その中に）整合される第２の位置（閉鎖状態）との間の旋回軸である。
【００５３】
引っ掛け鉤１０００は、閉鎖状態または開放状態に置かれるように制御可能である。一実施形態によると、引っ掛け鉤は、図９を参照して説明されるように、図９のラッチ９０２が制御される態様と類似態様において、これらの２つの状態間を切り替えるように制御される。例えば、突出部材１０００ｂは、突出部材を選択的に旋回するように制御可能なアクチュエータを有してもよい。さらなる実施形態では、アクチュエータは、例えば、手動で動作可能なレバーまたはスイッチを介して、手動制御可能である。
【００５４】
さらなる実施形態によると、アクチュエータは、電気的に制御可能である。アクチュエータは、例えば、１つ以上の伝導性または無線リンクを介して、電子回路と通信する。電気的伝導性リンクの実施例として、電気ワイヤまたはケーブルを含むが、それに限定されない。電子回路によるアクチュエータの制御は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに基づいてもよい。例えば、中心体１０００ａを中心とする重りの有無を検出するセンサ装置は、アクチュエータをトリガし、閉鎖位置（例えば、図１０Ａ参照）から開放位置（例えば、図１０Ｂ参照）へと突出部材を旋回させてもよい。別の実施例として、ある時間における追加電力の需要および中心体１０００ａを中心とする重りの有無を検出するソフトウェアルーチンは、アクチュエータをトリガし、係合された重りが降下され得るように、閉鎖位置から開放位置へと突出部材を旋回させてもよい。一実施形態によると、例えば、引っ掛け鉤が、ある重りに係合するラッチが格納され、重りを解放する前に、開放位置にあるように構成されるように、引っ掛け鉤の突出部材の制御は、重りの位置を係止するラッチ（例えば、図９のラッチ９０２）の制御によって調整される。
【００５５】
図９のラッチ９０２を参照して上述のように、引っ掛け鉤を開放および閉鎖する（重りを選択的に保持または解放するため）タイミングを制御するための他の制御ルーチンは、好適なハードウェアおよび／またはソフトウェアと、ルーチンを処理し、引っ掛け鉤アクチュエータに制御信号を提供するための好適なプロセッシング電子機器とによって提供されてもよい。
【００５６】
誘導リンク１０２０は、引っ掛け鉤１０００および巻上機ケーブル１０１０の少なくとも一部内のチャネルを通って延出する。本発明の実施形態では、誘導リンク１０２０は、誘導ケーブル、誘導ワイヤ、または誘導パイプを含んでもよいが、それに限定されない。誘導リンク１０２０の位置は、例えば、誘導リンクの一端を固定部材（例えば、図１０Ａの基部１０４０）に固着することによって、安定するように固定されてもよい。説明を容易にするために、誘導リンク１０２０は、誘導ケーブルと称される。
【００５７】
図１０Ａを参照すると、上昇される重り１０３０との引っ掛け鉤の係合が、示される。図１０Ａでは、引っ掛け鉤１０００は、その閉鎖状態にあって、重り１０３０は、基部１０４０上に静置する。誘導ケーブル１０２０によって誘導されることによって、閉鎖状態の引っ掛け鉤１０００および巻上機ケーブル１０１０は、貯蔵重り１０３０の引っ掛け鉤ソケット１０３１を越えて降下されてもよい。引っ掛け鉤１０００は、その閉鎖状態にあるため、引っ掛け鉤ソケット１０３１を越えて、重り１０３０のチャネル１０３２内へと延出されてもよい。
【００５８】
図１０Ｂを参照すると、引っ掛け鉤１０００は、その開放状態に示される。本状態では、突出１００１は、引っ掛け鉤１０００の本体から延出する。突出１００１は、重り１０３０の引っ掛け鉤ソケット１０３１に係合するように構成される。このように、開放状態の引っ掛け鉤１０００および巻上機ケーブル１０１０が、チャネル１０３２に沿って上昇されると、突出１００１は、引っ掛け鉤ソケット１０３１に係合し、重り１０３０は、巻上機ケーブル１０１０（例えば、図１０Ｃ参照）によって持ち上げ可能となる。重りの持ち上げは、誘導ケーブル１０２０によって誘導される。誘導ケーブル１０２０は、（貯蔵重りの降下の間）基部１０４０と適切に整合されることを保証し、また、貯蔵ラック（例えば、図９のラック９００）までの重りの上昇を指向する。例えば、誘導ケーブル１０２０は、貯蔵重り１０３０が上昇され、ラック（例えば、図９のラック９００）まで戻ることが所望されると、引っ掛け鉤１０００を貯蔵重り１０３０に迅速に再係合させてもよい。
【００５９】
このように、引っ掛け鉤１０００を使用して、シャフトに沿って、重りを個々に上昇させてもよい。同様に、引っ掛け鉤は、重りが、シャフトに沿って、個々に降下され得るように、重りに個々に係合可能である（例えば、引っ掛け鉤ソケット１００１を介して）。例えば、より高い高度では、閉鎖状態の引っ掛け鉤は、選択された重りの引っ掛け鉤ソケットを越えて降下され、開放状態に置かれ、引っ掛け鉤ソケットに係合する。重りがラックから解放される（例えば、重りを支持するラッチが、ラック内へと格納される）と、巻上機ケーブルおよび引っ掛け鉤の降下によって、シャフトに沿って、重りが降下する。重りがシャフトの底部に到達すると、引っ掛け鉤１０００は、その閉鎖状態に置かれ、重りから係脱される。次いで、巻上機ケーブル１０１０および引っ掛け鉤１０００は、別の重りを取り出すために上昇されてもよい。
【００６０】
１つの重りの質量を複数の重りに分散させることによって、巻上機および巻上機ケーブル等の装置にかかる負担を軽減してもよい。各々が若干１００メトリックトン超の重りは、１秒当たり１０メートルの速度で降下される場合、１０メガワットの出力電力を提供し得る。相互に協働（または、連携）する２つ以上のシステム（例えば、図７を参照して説明されるシステム）の使用は、時間に対して、より均一レベルの出力電力またはより均一レベルの貯蔵有用性を提供する補助となり得る。
【００６１】
一実施形態によると、複数の重りを採用するシステムにおいて、重りを昇降させるために、摩擦駆動巻上機システム１１０が採用される。図１１Ａを参照すると、巻上機滑車１１０１が、巻上機滑車１１０２および１１０３と動作可能に連結される。また、滑車１１０８は、巻上機滑車１１０２および１１０３と動作可能に連結される。巻上機滑車１１０２および１１０３は、トラック１１０４および１１０５に沿って、それぞれ一式の重りを昇降させるように動作可能である。重りを上昇させるために、滑車のうちの１つ以上は、駆動源（例えば、モータを含むが、それに限定されない）と動作可能に連結され、重りを上昇させるための駆動力を受容してもよい。例えば、巻上機滑車１１０１は、そのような駆動源と動作可能に連結されてもよい。図１１Ｂを参照すると、巻上機滑車１１０２および１１０３のドラムは、反対方向に回転し、引っ掛け鉤１１０６および１１０７を上昇させる。一実施形態によると、巻上機システム１１０は、引っ掛け鉤（例えば、図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃを参照して説明された引っ掛け鉤１０００と類似する引っ掛け鉤であるが、それに限定されない）を使用する。例えば、引っ掛け鉤１１０６が、シャフトの上部からシャフトの底部へと重りを降下させるために、重りに係合されると、巻上機滑車１１０３のドラムは、時計回りに回転される。その結果、巻上機滑車１１０２のドラムは、反時計回りに回転され、それによって、引っ掛け鉤１１０７をシャフトの上部に向かって上昇させる。
【００６２】
単一ケーブルループ１１０９による２つの引っ掛け鉤１１０６および１１０７の操作によって、巻上機システム１１０をより効率的なものとしてもよい。例えば、一方の引っ掛け鉤（例えば、引っ掛け鉤１１０６）が、シャフトの上部から底部へと重りを搬送している際、他方の引っ掛け鉤（例えば、引っ掛け鉤１１０７）は、シャフトの底部から上部へと空の状態で上昇していることになる。第１の引っ掛け鉤は、その重りを（例えば、基部１１１０上に）解放し、第２の引っ掛け鉤は、重りに係合し、それをシャフトの底部へと運搬する等が考えられる。４つの重りのみ、図１１Ａには示されるが、システムの他の実施形態は、４つ未満または４つを超える重りを収容してもよい。図１１Ｃを参照すると、シャフトの断面図が、示される。２つの重り１１０９は、そのそれぞれのトラック１１０４および１１０５に沿った移動のために位置付けられる。
【００６３】
ある実施形態によると、上述（例えば、図２のシステム２０）と類似するシステムは、水環境（例えば、大規模な水域（例えば、外洋、海洋、深い湖等）であるが、それに限定されない）における使用のために構成される。
【００６４】
図１２を参照すると、一実施形態による、海上システム１２０の側面図が、示される。システムは、浮遊プラットフォーム１２１０を含む。例示的実施形態によると、プラットフォーム１２１０は、１つ以上の円柱浮遊部材（例えば、図１２Ａの断面図の部材１２１１参照）から形成される。さらなる実施形態によると、円柱部材１２１１は、水よりも密度の小さい物質（例えば、空気）を含有し、プラットフォーム１２１０の浮力を増加させる、概して中空、水密、閉鎖コンテナである。さらなる実施形態によると、円柱部材１２１１は、物質（例えば、低密度発泡体）を含有し、漏出の場合に部材が水で充填されて沈下するのを防止する。さらに別のさらなる実施形態によると、内部構造補強部材（例えば、支柱）が、円柱部材内側に位置付けられ、さらなる構造補強を提供してもよい。
【００６５】
他の実施形態では、部材１２１１は、他の形状（例えば、多角形の箱または球形であるが、それに限定されない）の形態をとってもよい。
【００６６】
一実施形態によると、円柱部材の壁は、鋼鉄あるいは好適に剛性および／または耐性物質から形成される。図１２および１２Ａを参照して説明されるような円柱部材によって形成されるプラットフォームは、「スパー」プラットフォームとして知られる。代替実施形態によると、浮遊プラットフォームは、他の好適な設計に従って形成されてもよい。
【００６７】
継続して図１２を参照すると、プラットフォーム１２１０は、例えば、プラットフォームの一端に、発電室１２００を支持する。上述の実施形態に関して説明されるように、発電室１２００は、巻上機１２０１、モータ／発生機、および他の関連機器を含んでもよい。バラスト１２２０は、発電室が位置する一端に対して、プラットフォーム１２１０の反対端に位置付けられる。以下に詳述されるように、バラスト１２２０は、動作使用のために、システム１２０を位置付けるためのものである。
【００６８】
他の実施形態によると、発電室１２００（例えば、巻上機１２０１、モータ／発生機、および関連機器）は、システム１２０の重心が降下されるように、バラスト１２２０により近接して、プラットフォーム（例えば、プラットフォーム内側のチャンバ）内に位置付けられてもよい。このように、システムは、水域中により深く潜水されてもよく、風および水流による移動の影響をあまり受けない状態となってもよい。例えば、一実施形態によると、発電室１２００は、バラスト１２２０の直上に位置付けられてもよい。発電室１２００が、プラットフォーム１２１０内のチャンバに内蔵される実施形態では、チャンバは、加圧および／または密封され、水がチャンバに侵入しないようにしてもよい。
【００６９】
図１２Ａを参照すると、プラットフォーム１２１０内では、概して垂直チャネルまたは通路１２１２が、プラットフォームの概して中心に提供される。チャネルは、部材、例えば、パイプまたはシャフト等の円柱部材を含むが、それらに限定されない円柱部材によって画定されてもよい。チャネル１２１２は、プラットフォーム１２１０を通って延出し、巻上機１２０１と連結される、巻上機ケーブル１２３０の昇降を促進する。
【００７０】
一端では、巻上機ケーブル（または、ワイヤ、ロープ、ベルト、チェーン等）１２３０が、巻上機１２０１と連結される。反対端では、巻上機ケーブル１２３０が、貯蔵重り１２４０と連結される。このように、貯蔵重り１２４０は、巻上機ケーブル１２３０によって水中に吊り下げられる。一実施形態によると、貯蔵重り１２４０は、他の実施形態（例えば、図３の貯蔵重り３０３）に関して上述の貯蔵重りと類似する。例えば、貯蔵重り１２４０は、コンクリート、鉄筋コンクリート、鋼鉄、またはいくつかの好適な高密度物質から構築されてもよい。
【００７１】
一実施形態によると、プラットフォーム１２１０は、水域の海底１２７０に係留され、システム１２０が風または水流によって漂流するのを防止する。一実施形態によると、プラットフォーム１２１０は、係留索１２５０を介して、海底１２７０に係留される。一実施形態によると、係留索は、任意の好適な接続構造（例えば、杭、アンカ等によって海底に固着可能なケーブル、ロープ、またはチェーンを含むが、それに限定されない）であってもよい。１つ以上の送電ケーブル１２６０が提供され、システム１２０によって放出されるエネルギーを伝送してもよい。一実施形態によると、送電ケーブル１２６０は、電力網（例えば、図２の電力網２０４）への接続のために、発電室１２１０から海底１２７０へ、そして海底から海岸へと延出する。
【００７２】
動作時、図１２のシステムは、他の実施形態（例えば、図３のシステム３００）に関して上述のシステムと同様に動作する。巻上機１２０１を使用して、貯蔵重り１２４０を上昇させることによって、重力ポテンシャルエネルギーの形態でシステム１２０内にエネルギーを貯蔵する。貯蔵重り１２４０の降下によって、貯蔵されたエネルギーを放出し、送電ケーブル１２６０によって搬送され得る電力を発生させる。
【００７３】
一実施形態によると、重り１２４０を控え目のスピードで水中を降下させることは、引きずり損失を最小限に（または、少なくとも低減）する。例えば、１０メートル径のコンクリート球体は、１３０９メトリックトンの質量を有し、相応して、３０００メートルの水中を降下される際、６．３メガワット時超のエネルギーを放出し得る。重りが１秒当たり１メートルのスピードで降下される場合、エネルギーは、その時間にわたって、７．５メガワット超の速度で放出される。このように、モデル化システムによると、引きずり損失は、放出されるエネルギーの０．３％未満となり得ると推定される。球体よりも優れた流体力学的性能を提供するように算出された形状（例えば、重り１２４０の形状を有する重り等、円唇端を伴うカプセル形状の重り）を有する重りは、引きずり損失をさらに低減する。
【００７４】
図２を参照して上述のように、システムの重りは、２つ以上の異なるスピードで降下（または、上昇）されてもよい。図３を参照して上述のように、一実施形態では、図１２を参照すると、重り１２４０が巻上機１２０１によって上昇されるスピードは、電気的に制御される。例えば、一実施形態によると、巻上機１２０１を駆動するためのモータ／発生機は、モータ／発生機と連結される制御回路によって制御され、巻上機ケーブル１２３０が巻上機１２０１によって引き込まれる速度を制御する。別の実施形態によると、そのような制御回路は、巻上機１２０１と連結され、そのような速度を制御してもよい。
【００７５】
継続して図１２を参照すると、一実施形態では、重り１２４０が巻上機１２０１によって降下されるスピードは、巻上機と連結される発生機（例えば、図２の発生機２００）の動作周波数を構成することによって制御される。動作周波数をある値に構成することは、相応して、重り１２４０が降下されるスピードを設定する。あるいは、そのような発生機が電力網（例えば、図２の電力網２０４）と同期する場合、変速機のギア比は、重り１２４０が降下されるスピードを制御するように構成されてもよい。例えば、一実施形態によると、変速機は、巻上機１２０１と発生機（例えば、図２１参照）との間に連結されてもよい。そのような変速機のギア比をある値に構成することは、相応して、重り１２４０が降下されるスピードを設定する。
【００７６】
継続して図１２を参照すると、代替実施形態では、重り１２４０が巻上機１２０１によって降下されるスピードは、機械構造によって、またはそれを使用して制御される。例えば、一実施形態によると、緩衝構造（例えば、１つ以上のレベルの緩衝を提供する）が提供され、巻上機ケーブル１２３０が巻上機１２０１から引き出される速度を制御する。そのような緩衝構造は、巻上機１２０１のドラムの回転抵抗を増加するように構成可能な調節可能クランプを含んでもよいが、それに限定されない。別の実施形態によると、巻上機１２０１は、そのような抵抗を設定するための構造（例えば、緊締または弛緩され得るネジであるが、それに限定されない）を含む。上述の緩衝構造は、手動で（例えば、人間オペレータがアクセス可能な場所から）、またはアクチュエータ等の電気的に制御可能な装置によって、制御可能であってもよい。
【００７７】
図７のシステムと同様に、一実施形態による、海上システムは、２つ以上の貯蔵重りを採用してもよい。図１３を参照すると、システム１３０は、重り１３４０ａ、１３４０ｂ、１３４０ｃ、１３４０ｄ、および１３４０ｅを含む。図７のシステムと同様に、重り１３４０ａから１３４０ｅは、個々に昇降されてもよい。上昇されると、重りは、プラットフォーム１３１０から吊り下げられるラック１３５０によって支持されてもよい。一実施形態によると、ラック１３５０は、図９を参照して説明されたラック９００等のラックと類似する。エネルギーを放出するために、巻上機１３０１は、貯蔵重りを一度に１つずつ降下させ、水域の海底に載置される基部１３８０上に静置させる。図１５に関して詳述されるように、一実施形態によると、重りは、ラッチを使用して、貯蔵ラック１３５０によって支持されてもよい。図１６に関して詳述されるように、一実施形態によると、重りを水中で昇降させるために、引っ掛け鉤１６００を使用して、各貯蔵重り１３４０ａ、１３４０ｂ、１３４０ｃ、１３４０ｄ、１３４０ｅに係合する。
【００７８】
一実施形態によると、誘導ケーブル１３７０（例えば、図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃの誘導ケーブル１０２０と類似し得る）は、貯蔵重り１３４０ａから１３４０ｅが残基部１３８０と適切に整合され、引っ掛け鉤１６００を重りと迅速に再係合させ、重りをラック１３５０に戻すことを保証するために有用であり得る。一実施形態によると、図１３のシステム等の２つ以上のシステムは、協働（または、連携）して使用され、より均一レベルの出力電力および／またはより均一レベルの貯蔵有用性を提供する。
【００７９】
図１４Ａを参照すると、一実施形態による、貯蔵重り１４４０の上面図が、示される。一実施形態によると、重り１４４０は、水中性能が改良されるために構成される。引っ掛け鉤ソケット１４４１は、引っ掛け鉤（例えば、図１３の引っ掛け鉤１６００）と係合するために提供される。加えて、引っ掛け鉤ソケット１４４１は、引っ掛け鉤（例えば、図１３の引っ掛け鉤１６００）、巻上機ケーブル、および誘導ケーブル（例えば、図１３のケーブル１３７０）が延出し得る、チャネル１４４４を画定する（少なくとも部分的に）。重り１４４０は、その質量の大部分（または、多く）が、その周辺に位置するように成形されてもよい。重りが円形断面である実施形態では、その重りの大部分（または、多く）が、その周縁１４４２に位置する。このように、重りは、抗力を低下させるためにより好適である。他の実施形態では、重り１４４０の周辺部分は、他の好適な形状を有してもよい。一実施形態によると、周縁１４４２を形成する物質の密度は、重りの内部１４４３を形成する物質の密度を上回ってもよい。別の実施形態によると、内部１４４３は、空いている（または、中空である）。周縁１４４２（および、潜在的に、重りの他の部分）は、重りが著しく水面下に潜水される際、重りが油圧に対してより優れた耐性能力があるように、鉄筋コンクリートまたは好適に強固な物質から構築されてもよい。
【００８０】
図１４Ｂを参照すると、重り１４４０ｂ、１４４０ｃ、１４４０ｄ、および１４４０ｅの側面断面図が示される。一実施形態によると、重りは、基部１４８０上に静置するように構成される。一実施形態によると、重りの各々は、その重心が引っ掛け鉤ソケット１４４１の下方に位置し、水中の昇降に伴って、重りの安定性を改良するように構成される。さらなる実施形態によると、重り１４４０は、その外表面の表面積（例えば、重りが昇降されると、水に対して直接押圧する表面を含むが、それに限定されない）を平滑にするように流線形にされ、流体抗力を最小限に（または、低減）する。
【００８１】
貯蔵ラックの実施形態は、図１５に示される。一実施形態によると、ラック１５０は、重りの各々の対向端に隣接して１つ以上の壁を提供するように構成される、フレーム１５６０を有する。フレーム１５６０は、フレーム１５６０から延出（または、旋回）し、その中へと格納（または、逆旋回）されるように制御可能な格納式（または、旋回可能）ラッチ１５６２（例えば、ラッチ１５６２ａおよび９０２ｂ）を含んでもよい。
【００８２】
一実施形態では、ラッチ１５６２は、フレームに旋回可能に連結される。さらなる実施形態では、ラッチは、フレームの幅を越えて側方に延出する第１の位置（延出状態）と、ラッチがフレームの境界と（または、その中に）概して整合される第２の位置（格納状態）との間の旋回軸である。
【００８３】
ラッチは、延出状態または格納状態に置かれるように制御可能である。一実施形態によると、ラッチの制御は、図９のラッチ９０２に関して説明されるものと類似する。例えば、ラッチ１５６２は、ラッチを選択的に旋回させるように制御可能なアクチュエータを有してもよい。さらなる実施形態では、アクチュエータは、例えば、図９に関して上述のように、手動で動作可能なレバーまたはスイッチを介して、手動制御可能である。別のさらなる実施形態によると、アクチュエータは、図９のラッチ９０２のアクチュエータの電子制御と類似する態様で電気的に制御可能である。
【００８４】
ラッチ１５６２ａおよび１５６２ｂは、貯蔵ラック１５０上に重りを支持するように構成される。ラッチ１５６２ａは、貯蔵重り１５４０を支持する延出状態に示される。一実施形態によると、延出状態では、ラッチは、重りの表面特徴（例えば、底表面を含むが、それに限定されない）に係合する。ラッチ１５６２ｂは、格納状態に示される。しかしながら、ラッチ１５６２ｂは、上昇される次の重りを支持するように延出可能である。
【００８５】
別の実施形態によると、ラッチ１５６２は、図９を参照して説明されたラッチ９０２の構成と同様に、フレーム１５６０から延出し、その中に格納されるように構成される。
【００８６】
次に、引っ掛け鉤１６００の動作が、図１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃを参照して詳述される。一実施形態では、引っ掛け鉤１６００は、図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃを参照して説明された引っ掛け鉤１０００と類似する。例えば、引っ掛け鉤１０００と同様に、引っ掛け鉤１６００は、中心体１６００ａと、１つ以上の突出部材１６００ｂとを有する。さらにまた、引っ掛け鉤１６００は、コネクタ（例えば、ケーブルまたはワイヤを含むが、それに限定されない）が延出し得る、内部チャネルを有してもよい。さらに、一実施形態では、突出部材１６００ｂは、中心体１６００ａに旋回可能に連結される。さらなる実施形態では、突出部材は、部材の一部が中心体の幅を越えて側方に延出する第１の位置（開放状態）と、部材が中心体の境界と（または、その中に）概して整合される第２の位置（閉鎖状態）との間の旋回軸である。
【００８７】
一実施形態によると、引っ掛け鉤１６００の動作は、図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃの引っ掛け鉤１０００を参照した前述の動作と類似する。引っ掛け鉤１６００は、巻上機ケーブル１６６１の一端に位置付けられてもよい。引っ掛け鉤１６００は、図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃの引っ掛け鉤１０００に関して説明されるものと類似態様で、閉鎖状態または開放状態に置かれるように構成可能である。加えて、一実施形態では、引っ掛け鉤１６００の状態の制御およびラッチ（例えば、図１５のラッチ１５６２）の状態の制御は、ラッチ９０２および引っ掛け鉤１０００に関して説明されるものと類似態様で調整される。誘導ケーブル１６７０は、引っ掛け鉤１６００および巻上機ケーブル１６６１の少なくとも一部内のチャネルを通って延出する。誘導ケーブル１６７０の位置は、誘導ケーブルの一端を基部１６８０に固着することによって安定するように固定されてもよい。
【００８８】
図１６Ａを参照すると、降下中の重りの係合が示される。引っ掛け鉤１６００は、その開放状態にある。本状態では、突出１６０１は、引っ掛け鉤１６００の本体から延出する。突出１６０１は、重り１６４０の引っ掛け鉤ソケット１６４１に係合するように構成される。このように、引っ掛け鉤１６００が開放されると、突出１６０１は、引っ掛け鉤ソケット１６４１に係合し、重り１６４０は、巻上機ケーブル１６６１によって降下されてもよい。重り１６４０の降下は、誘導ケーブル１６７０によって誘導される。誘導ケーブル１６７０は、貯蔵重りが残基部１６８０と適切に整合されることを保証してもよく、また、重りがラック（例えば、図１５のラック１５）に戻ることが所望されると、引っ掛け鉤１６００を重りとより迅速に再係合させてもよい。図１６Ｂを参照すると、重り１６４０が降下され、基部１６８０上に静置する。
【００８９】
図１６Ｃを参照すると、引っ掛け鉤１６００は、引っ掛け鉤１６００および巻上機ケーブル１６６１が上昇され、次の重りを取り出し可能なように、重り１６４０を解放するように構成される。引っ掛け鉤１６００は、閉鎖位置にある。引っ掛け鉤１０００は、その閉鎖状態にあるため、重り１６４０の引っ掛け鉤ソケット１６４１と係脱してもよい。このように、引っ掛け鉤１６００および巻上機ケーブル１６６１は、重り１６４０をその静置位置（例えば、基部１６８０上）に残して上昇されてもよい。
【００９０】
このように、引っ掛け鉤１６００を使用して、水中で重りを個々に降下させてもよい。同様に、引っ掛け鉤を使用して、水中で重りを個々に上昇させてもよいことを理解されたい。図１５に関して上述のように、重りが貯蔵ラックまで上昇されると、ラックによって支持されてもよい（例えば、図１５に示されるラッチを使用して）。
【００９１】
一実施形態によると、システム（例えば、図１３のシステム）は、再生可能エネルギーだけではなく、炭化水素等のより従来的源によって電力供給され、所望の時に、重りを上昇させるように構成されてもよい。
【００９２】
図１７を参照すると、システム１７０は、風力タービンエネルギー発生機１７００を含んでもよい。発生機１７００は、水中で巻上機１７２０を駆動し、重り１７２０を上昇させるためのエネルギーを発生させるためのものである。このように、風力タービンエネルギー発生機１７００によって捕捉された風力エネルギーは、重力ポテンシャルエネルギーとして、システム１７０内に貯蔵されてもよい。貯蔵されたエネルギーは、後に（例えば、電力の需要がより大きくなると）、放出されてもよい。
【００９３】
陸地から比較的離れて位置する用地を含む、外洋用地は、風力タービン１７００等の風力タービンに適切であり得る。用地が陸地から比較的離れて位置する場合、風力タービンは、陸地からの可視および／または可聴範囲を超えてもよい。したがって、地上の観測者は、「目障りなもの」および／または騒音公害の重大な源として、タービンをほとんど視認することがないと考えられる。さらに、用地は、渡り鳥によって使用されるとして知られる、またはその可能性のある進路から、離れて位置するように選択可能である。したがって、タービンの動作が野生生物に影響を及ぼす可能性が低い。そのような用地は、環境への影響を最小限にするために選択可能である。
【００９４】
さらに、図１７のシステムは、タービン１７００を支持するために、表面（例えば、発電室１７１０の表面等のプラットフォーム構造１７３０の表面）を提供するため、風力タービンを支持するための別個のプラットフォームが必要ではなく、それによって、風力タービンの沿岸での設置に通常付随するコストを削減する。プラットフォーム１７３０は、動作の間、タービンの羽根が水上にあるように、タービン１７００の重りを支持するために十分に浮力があるように構成されてもよい。プラットフォーム１７３０の底部のバラスト１７４０は、システム１７０を動作位置に維持するのに有用である。
【００９５】
上述のように、風力タービン１７００によって捕捉されるエネルギーの少なくとも一部は、経時的により均一レベルの出力電力を生成するために、貯蔵され、その後、より好適な時に放出可能である。このように、風力タービンは、それによって、比較的低値のみの電力（例えば、オフピーク時間の間に捕捉される電力）を提供し得る比較的断続的電源から、比較的高値の電力（例えば、ピーク時間の間に提供される電力）を提供する実行可能な電源へと変換する。換言すると、深夜等の低電力需要時間の間に捕捉される風力エネルギーは、システム内に貯蔵されてもよい。貯蔵されたエネルギーは、電力がはるかに貴重となる高電力需要時間の間、（例えば、送電系統に）放出されてもよい。
【００９６】
一実施形態によると、図１７のシステム等のシステムは、海洋における便宜的運搬および設置のために構成されてもよい。図１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれ、そのような実施形態によるシステムの上面図および側面図を示す。以下に詳述されるように、システム１８０は、例えば、運搬、保管、または整備のために、地上および乾ドック内に、横にして位置付けられてもよい（例えば、図１８Ｂに例示される位置）。システム１８０は、クレーン等の重機器を、システムを移動するために必要としなくてもよいような態様で構成されてもよい。
【００９７】
図１８を参照すると、システム１８０は、スパー１８５０と、浮遊装置１８３０と、塔１８１０を含む風力タービン１８９０と塔支持体１８００と、摺動可能ピストン１８８０と、バラストタンク１８４０とを含む。一実施形態によると、スパー１８５０は、塔１８１０を受容するように定寸されたシリンダ１８６０を有する。さらなる実施形態によると、スパー１８５０は、図１２を参照して説明されたスパー１２１０と構造が類似する。例えば、スパー１８５０は、同様に図１２を参照して説明された部材１２１１と類似し得る、１つ以上の円柱浮遊部材を含んでもよい。また、浮遊装置１８３０は、部材１２１１と類似してもよい。風力タービン１８９０は、羽根と、タービンの羽根を支持する塔１８１０とを含む。一実施形態によると、浮遊装置１８８０は、部材１２１１と構造が類似する。塔支持体は、隣接物体（例えば、塔１８１０）に適合する形状を有するように構成され得る、可鍛性構造を含んでもよい。
【００９８】
一実施形態によると、システム１８０は、風力タービン塔１８１０がスパー１８５０のシリンダ（例えば、センターシリンダ）１８６０内へと格納されるような態様で構成される。塔１８１０の一端は、摺動可能ピストン１８８０と連結される。一実施形態では、塔支持体１８００は、塔１８１０を支持する（例えば、運搬の間の揺動を最小限にする）ために、シリンダ１８６０への入口に取外し可能に提供されてもよい。一実施形態では、バラストタンク１８４０は、スパー１８５０の反対端に位置する。さらなる実施形態では、安定化浮揚体１８３０が、スパー１８５０の各側に取外し可能に取り付けられ、運搬の間、プラットフォームを安定させる。継続して図１８Ａを参照すると、例示されるシステムは、設置用地（例えば、沿岸に位置する設置用地）まで運搬（例えば、牽引）される準備ができた状態にある。
【００９９】
図１８Ｂを参照すると、例示されるシステムは、水域設置用地にあって、用地に設置される準備ができた状態にある。
【０１００】
次に、プラットフォームを動作させるための設置手順が、図１９Ａ、１９Ｂ、および１９Ｃを参照して説明される。図１９Ａを参照すると、バラストタンク１８４０は、水１９００を取り込むように構成されてもよい。バラストタンク１８４０の継続的な水の取り込みに伴って、スパー１８５０の重心が、それ相応に変化する。重心の変化によって、スパー１８５０のバラスト端を水中のより深くまで沈下させる（例えば、図１９Ａおよび１９Ｂ参照）。バラストタンク１８４０は、スパーの平衡位置が立位（例えば、図１９Ｃ参照）となるような十分な水の量を取り込むように構成される。スパー１８５０が直立すると、図１９Ｃに示されるように、所望の場所に位置付けられ、次いで、その位置が固定されるように、水域の海底に係留されてもよい。１つ以上の貯蔵重りは、重力ポテンシャルエネルギーがシステム内に貯蔵され得るようなシステムとの動作のために連結されてもよい。例えば、１つ以上の貯蔵重りは、図１７に例示されるものと類似する構成に従って連結されてもよい。
【０１０１】
次に、プラットフォームを動作させるための設置手順が、図２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃを参照して、さらに説明される。上述のように、塔１８１０は、スパー１８５０の中心のシリンダ１８６０内に位置付けられ、塔１８１０の下方は、摺動可能ピストン１８８０と連結される。ピストン１８８０は、上方に摺動され、それによって、塔１８１０を上方向に押す（例えば、図２０Ｂおよび２０Ｃ参照）。一実施形態によると、ピストン１８８０は、ピストン１８８０の下方の場所（ピストン１８８０とバラストタンク１８４０との間）に、空気がシリンダ１８６０内へと圧送されると、上方に摺動される。好適な空気入口ポート（図示せず）が、圧搾空気源（図示せず）への接続のために、スパー上に提供されてもよい。ピストン１８８０の摺動は、塔１８１０がその完全延出位置に到達するまで継続されてもよい。空気入口は、ピストン１８８０がその延出位置へと摺動された後に密封されてもよい。一実施形態によると、塔１８１０は、ピストン１８８０がスパー１８５０の一端に到達すると（例えば、図２０Ｃ参照）、その完全延出位置に到達する。塔１８１０は、ボルト締めされる、または別様に定位置に好適に締結されてもよい。
【０１０２】
周知の技術下では、１００メートル超の高さであり得る風力タービン塔は、塔を吊上げ、塔のナセルおよびタービン羽根を巻き上げるために、極度に高層かつ高額なクレーンを必要とする。これは、波が大きく、風が強い可能性のある深海では、特に困難かつ高額となるであろう。対照的に、図１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃを参照して説明される手順は、そのような機器を必要としなくてもよく、それによって、時間および費用の両方を削減する。さらに、手順におけるあるステップは、逆にされてもよい。例えば、塔１８１０は、シリンダ１８６０内へと後退するように降下（例えば、格納）されてもよい（例えば、欠陥構成要素の交換がより容易に達成可能である水にナセルをより近接して載置するため）。
【０１０３】
上述のように、ある実施形態を参照して本明細書に開示されるようなエネルギー貯蔵システムを伴う風力タービンは、大幅なコスト削減を提供し得る。風力を使用して、モータ／発生機内のロータを回転させ、１つ以上の重りを上昇させるために使用される電力を発生可能である。あるいは、図２１を参照すると、風力タービン２１１０は、シャフト貯蔵システム（例えば、図１３の貯蔵システムと類似のシステム）と直接機械的に連結され、巻上機２１２０を介して、貯蔵重り２１３０を巻き上げるための風力の直接使用が可能となる。すなわち、タービン２１１０のロータの回転によって、変速機２１４０の１つ以上のギアが回転する。ギアの回転によって、巻上機２１２０のドラムが回転し、それによって、重り２１３０を上昇させる。タービン２１１０と巻上機２１２０との間の発生機の連結は、必要とされなくてもよく、それによって、コストを削減し、システム２１０の設計をより単純かつあまり複雑ではないものとする。上述のように、そのようなシステムは、風が吹いた時だけではなく、捕捉された風力エネルギーの必要に応じた（例えば、電力網への）放出を促進する。その結果、風力エネルギーの値は、実質的に増加され得る。
【０１０４】
別の実施形態による、結合システム２２０の概略図が、図２２に示される。システム２２０では、風力タービン２２００は、油圧ポンプ２２１０を駆動させ、油圧油（例えば、高圧油圧油）を、圧力ホース２２２０を通して、油圧モータ２２３０へと圧送する。油圧モータ２２３０は、巻上機２２４０を駆動し、貯蔵重り２２５０を持ち上げる。一実施形態によると、貯蔵重り２２５０が降下されると、巻上機２２４０が回転し、変速機２２７０の１つ以上のギアを回転させる。ギアの回転は、発生機２２６０によって、電力へと変換される。さらなる実施形態によると、圧力ホース２２２０等の２つ以上の油圧管が、ともに連結され、油圧モータ２２３０を駆動し、それによって、２つ以上の風力タービンの出力を使用して、巻上機２２４０の駆動を促進してもよい。
【０１０５】
次に、本発明の別の実施形態が、図２３Ａおよび２３Ｂを参照して説明される。図２３Ａおよび２３Ｂのシステム２３０は、例えば、好適に剛性の物質（例えば、金属、プラスチック、合成物質等であるが、それに限定されない）を含む概して円柱パイプを含むが、それに限定されない、シャフト構造２３２０を含む。パイプは、重り２３１０が第１の位置（図２３Ｂに示される）と第２の位置（図２３Ａに示される）との間の移動のために支持される、中心チャネルを有する。また、システム２３０は、ポンプ２３４０と、パイプ管２３６０と、モータ／発生機２３５０とを含む。一実施形態によると、パイプ管は、好適に剛性の物質（例えば、金属、プラスチック、合成物質等であるが、それに限定されない）から成る管状構造を含むが、それに限定されない。重り２３１０は、シャフト構造２３２０のチャネル内を移動するように定寸される。一実施形態では、重りは、好適に高密度の物質（例えば、コンクリート、鋼鉄等を含むが、それに限定されない）から成る。加圧シール２３２０は、少なくとも重り２３１０とシャフト構造２３２０の内周辺との間の間隙にまたがり、その間に水密を形成するように定寸される。一実施形態によると、加圧シールは、耐性可撓物質（例えば、プラスチック、ゴム等を含むが、それに限定されない）から成る。
【０１０６】
システム２３００の動作は、システム２３００もまた、昇降される貯蔵重りを使用して、重力ポテンシャルエネルギーを貯蔵するという点において、図２のシステムと類似する。図２３Ａの実施形態に関して、重り２３１０は、油圧油の流入および流出を促進する、シャフト構造２３２０のチャネル内に位置付けられる。説明を容易にするために、シャフト構造２３２０は、貯蔵パイプと称される。一実施形態によると、油圧油は、水である。
【０１０７】
継続して図２３Ａを参照すると、重り２３１０は、パイプ２３２０内に摺動可能に位置付けられるように定寸される。一実施形態によると、重り２３１０は、狭小ではあるが、摺動可能に、パイプ２３２０の境界内に嵌合するように定寸される。このように、重りのサイズは、パイプ２３２０内を移動するための重りの自由度に大幅に影響を及ぼすことなく、重りによって捕捉可能な重力ポテンシャルエネルギーの量を増加させるように最大限にされ得る。さらなる実施形態によると、加圧シール２３３０は、重り２３１０上に提供され、油圧油がシール２３３０を越えて流動しないように防止されてもよい。図２３Ａに示されるように、シール２３３０は、重り２３１０の下方端２３１０ａに配置される。他の実施形態では、シール２３３０は、重り２３１０の上方端２３１０ｂ、または下方端２３１０ａと上方端２３１０ｂとの間に配置されてもよい。
【０１０８】
継続して図２３Ａを参照すると、ポンプ（または、ポンプタービン）２３４０は、パイプ管２３６０によって、パイプ２３２０の上部および底部に接続され、駆動シャフトを通って、電気モータ／発生機２３５０へと接続される。図２３Ａに示されるように、ポンプ２３４０は、パイプ２３２０の上方端近傍に位置付けられる。他の実施形態では、ポンプ２３４０は、パイプ２３２０の下方端近傍、または上方端と下方端との間に位置付けられる。また、モータ／発生機２３５０は、例えば、変電所２３７０を介して、電力網２３８０等の外部電源に接続される。
【０１０９】
動作時、電力が、外部源２３８０によってモータ／発生機２３５０に提供されると、モータ／発生機２３５０は、ポンプ２３４０を駆動し、パイプ管２３６０内の図２３Ａの矢印に示される方向に沿って、油圧油の圧力を増加させる。その結果、重り２３１０下の流体圧が上昇し、シャフト２３２０の上方端に向かって上昇するように重り２３１０を強制する。このように、重力ポテンシャルエネルギーは、システム２３０内に貯蔵される（例えば、図２３Ｂの構成参照）。一実施形態によると、重り２３１０が上昇位置（例えば、図２３Ｂの位置を含むが、それに限定されない）に到達すると、上述のようなラッチ、パイプ２３６０またはパイプ２３６０内の弁、ポンプタービン上のロック、あるいは別の好適な構造が、重り２３１０を支持する油圧油の圧力を維持するように動作する。例えば、上述のラッチ同様に、そのような構造は、手動および／または電気的に動作されてもよい。
【０１１０】
他の実施形態によると、シャフト２３２０内の液体ではなく（または、それと組み合わせて）、空気またはガス状物質が使用され、重り２３１０を上方向に押してもよい。これらの実施形態によると、空気圧縮機が、ポンプ２３４０の代わりに（または、それに加えて）使用され、空気の圧力を増加させ、それによって、重り２３１０を上昇させてもよい。
【０１１１】
次に、システム２３０内に貯蔵されるエネルギーの放出が、図２３Ｂを参照して詳述される。一実施形態では、維持構造（例えば、ラッチ、弁、またはロック）は、重り２３１０を支持する油圧油の圧力を解放するように動作される。重り２３１０がシャフト２３２０の下方端に向かって降下されると、重りの質量は、パイプ管２３６０内の図２３Ｂに示される矢印の方向に、パイプ２３２０から、パイプ管２３６０を通って流動するように液体を強制する。液体の流動によって、ポンプ２３４０を駆動し、発生機２３５０に、例えば、電力網２３８０に伝達される電力を生成させる。液体の代わりに、ガス状物質（例えば、空気を含むが、それに限定されない）を採用する実施形態では、重り２３１０を落下させることによって、重り２３１０下およびパイプ管２３６０内の空気を加圧させる。加圧された空気は、ポンプ／タービン２３４０を駆動し、発生機２３５０に電気エネルギーを生成させる。
【０１１２】
加圧される物質として液体を採用する実施形態によると、液体は、システム内で生じ得る、動作エネルギーの損失を低減するように選択／構成される。例えば、一実施形態では、液体の組成は、移動する重り２３１０が被り得る乱流を減少させ、パイプ２３２０に対する加圧シール２３３０の摺動によって生じる摩擦量を縮小するために、酸化ポリエチレンまたは類似物質を液体（例えば、水）に添加することによって修正される。さらに別の実施形態によると、水以外の液体を使用可能である。例えば、石油は、水より低い密度を有するため、使用されてもよい。したがって、石油の使用は、負の浮力および重り２３１０によって提供される立方メートル当たりの有効貯蔵容量を増加させ得る。加えて、水を石油に換えることは、パイプ２３２０に対する加圧シール２３３０の摺動によって生じる摩擦を減少させるであろう。
【０１１３】
図２を参照して上述のように、システムの重りは、２つ以上の異なるスピードで降下（または、上昇）されてもよい。図２３Ａを参照すると、一実施形態では、重り２３１０が流体によって上昇されるスピードは、電気的に制御される。例えば、一実施形態によると、ポンプタービン２３４０を駆動するためのモータ／発生機２３５０は、モータ／発生機に連結された制御回路によって制御され、生成される流体圧のレベルを制御する。別の実施形態によると、そのような制御回路は、ポンプタービン２３４０と連結され、そのような速度を制御してもよい。
【０１１４】
継続して図２３Ａを参照すると、一実施形態では、パイプ２３２０に沿って重り２３１０が降下されるスピードは、発生機２３５０の動作周波数を構成することによって制御される。動作周波数をある値に構成することは、相応して、重り２３１０が降下されるスピードを設定する。あるいは、発生機２３５０が電力網２３８０と同期する場合、変速機のギア比は、重り２３１０が降下されるスピードを制御するように構成されてもよい。例えば、一実施形態によると、変速機は、ポンプタービン２３４０と発生機２３５０（図２１に例示される構成と類似）との間に連結されてもよい。そのような変速機のギア比をある値に構成することは、相応して、重り２３１０が降下されるスピードを設定する。
【０１１５】
継続して図２３Ａを参照すると、代替実施形態では、パイプ２３２０に沿って重り２３１０が降下されるスピードは、機械構造によって、またはそれを使用して制御される。例えば、一実施形態によると、緩衝構造（例えば、１つ以上のレベルの緩衝を提供する）が提供され、流体がパイプ２３２０から、およびパイプ２３６０内へ強制される速度を制御する。そのような緩衝構造は、パイプ２３６０内へのそのような流入を制御する弁を含んでもよいが、それに限定されない。別の実施形態によると、ポンプタービンは、パイプ２３６０から、およびポンプタービンへの流入の速度を設定するための構造を含む。上述の緩衝構造は、手動で（例えば、人間オペレータがアクセス可能な場所から）、または電気的に制御可能な装置（例えば、弁アクチュエータを含むが、それに限定されない）によって動作可能であってもよい。
【０１１６】
別の実施形態（図７および１３のそれぞれの実施形態と類似）によると、複数の重りが利用される。いくつかの事例では、図２３Ａのポンプ２３４０等のポンプ（または、ポンプタービン）は、あるレベルの油圧または「水頭」までのみに対応してもよい。重り（例えば、図２３Ａの重り２３１０）によって生成される油圧のレベルは、重りの密度および高度によって決定されるため、十分に大型かつ高密度の重りは、潜在的に、ポンプが無理なく処理可能なもの以上の油圧を生成し得る。複数の重り（各々、ポンプによって対応可能な油圧のレベルを生成するように定寸される）を使用することによって、油圧の漸次的増加が、無理のないレベル内で維持可能となる。
【０１１７】
図２３Ａおよび２３Ｂで例示される実施形態では、１つのパイプ２３２０と、１つのパイプ２３６０とが示される。他の実施形態では、パイプ２３２０と類似する２つ以上のパイプ（各々、その中に含有される重り２３１０と類似する重りを有する）の並列構成が、ポンプタービン２３４０とパイプ２３６０との間に連結されてもよい。他の実施形態では、パイプ２３６０と類似する２つ以上のパイプの並列構成が、パイプ２３２０とポンプタービン２３４０との間に連結されてもよい。さらに他の実施形態では、パイプ２３２０と類似する２つ以上のパイプ（各々、その中に含有される重り２３１０と類似する重りを有する）の並列構成が、ポンプタービン２３４０とパイプ２３６０と類似する２つ以上のパイプの並列構成との間に連結されてもよい。本項に説明される実施形態の動作は、図２３Ａおよび２３Ｂを参照して上述の動作と類似してもよい。
【０１１８】
図２４を参照すると、複数の重りを採用するシステムが示される。システム２４０は、モータ／発生機２４５０と、ポンプタービン２４４０と、パイプ２４２０と、戻りパイプ２４６０と、加圧シール２３３０とを含む。一実施形態では、これらの構造のうちの１つ以上は、図２３のシステム内の対応する構造と類似する。また、システム２４０は、複数の重り２４１０ａ、２４１０ｂ、２４１０ｃ、２４１０ｄ、および２４１０ｅを含む。本開示の他の重りに関して説明されたように、重り２４１０ａ−ｅは、好適に高密度の物質（例えば、鋼鉄、コンクリート等）から形成されてもよい。一実施形態では、重りの各々は、弁２４１２を含む。重り２４１０ａ、２４１０ｂ、２４１０ｃ、２４１０ｄ、および２４１０ｅの各々は、液体物質（例えば、水を含むが、それに限定されない）が通過し得る、内部チャネル２４１１を画定する。一実施形態によると、重り２４１０ａ−２４１０ｅは、パイプ２４２０の上部に位置し、図９を参照して説明されたラック９００と類似する貯蔵ラック（図示せず）によって支持されてもよい。加えて、そのようなラックは、ラック上の定位置に重りを保持するように構成可能なラッチ（例えば、図９を参照して説明されたラッチ９０２と類似するラッチ）を含んでもよい。
【０１１９】
図９のラッチ９０２と類似するラッチと併せて、弁２４１２は、所望に応じて、重りを位置付けるように構成可能である。重り２４１０ａ−２４１０ｄの弁２４１２は、開放状態に示される。一実施形態によると、開放状態では、弁は、液体が一端からチャネルに侵入可能なように、その端部（例えば、チャネルの底端）において、内部チャネル２４１１を開放するように格納（または、旋回）されるように構成されている。このように、対応する重りは、パイプ２４２０に沿った制御移動のために構成されない。重り２４１０ｅの弁２４１２は、閉鎖状態に示される。一実施形態によると、閉鎖状態では、弁は、液体が一端からチャネルに侵入不可能なように、その端部（例えば、チャネルの底端）において、内部チャネル２４１１を閉鎖するように格納（または、旋回）されるように構成されている。引っ掛け鉤１０００の突出部材の制御と同様に、図１０を参照して説明されるように、弁２４１２は、開放または閉鎖状態に置かれるように制御可能である。一実施形態によると、弁は、アクチュエータを有し、さらなる実施形態では、手動制御可または電気的に制御可能である。
【０１２０】
上述のように、重りの各々は、（その開放状態では）内部容積２４１１内への液体の侵入を提供する、動作可能弁２４１２を含んでもよい。弁２４１２が閉鎖されると、弁２４１２は、内への液体の侵入を妨害する。図２４のシステム内のエネルギーの貯蔵および貯蔵されたエネルギーの付随放出は、図２３Ａおよび２３Ｂを参照して説明されてきたものと類似する態様で行なわれてもよい。
【０１２１】
図２４を参照すると、エネルギー貯蔵およびエネルギー放出動作の両段階の間、シャフト２４２０において上昇（または、降下）されるように選択される重り（または、複数の重り）内の弁２４１２は、その閉鎖状態に置かれる（例えば、閉鎖状態にある、図２４内の重り２４１０ｅの弁２４１２参照）。その結果、重り２４１０ｅは、パイプ２４２０に沿って、下方向に移動し、それによって、ポンプタービン２４４０へと送達される液体の圧力を漸次的に増加させる。
【０１２２】
また、エネルギー貯蔵およびエネルギー放出動作の両段階の間、静止したままであるように選択される重り（または、複数の重り）内の弁２４１２は、その開放状態に置かれる（例えば、図２４内の重り２４１０ａの弁２４１２参照）。その結果、パイプ２４２０内の重り２４１０ａの位置は、概して安定状態のままである。
【０１２３】
上述の実施形態では、液体圧は、パイプ内を流動する液体より高密度を有する物質から形成される、本体（例えば、図２３Ａの重り２３１０）下に生成される。加えて、液体圧は、本体（例えば、パイプ内を流動する液体未満の密度を有する物質から形成される本体）上方に生成されてもよい。そのような圧力は、図２５を参照して説明される、システム２５０内に形成可能である。システムは、モータ／発生機２５５０と、ポンプタービン２５４０と、重り２５１０と、加圧シール２５３０と、パイプ２５２０とを含む。一実施形態では、これらの構造のうちの１つ以上は、図２３のシスム内の対応する構造と類似する。また、システムは、シャフト構造２５６０を含む。シャフト２５６０は、例えば、好適な剛性物質（例えば、金属、プラスチック、合成物質等であるが、それに限定されない）から成る、概して円柱パイプを含むが、それに限定されない。シャフト２５６０は、容器２５７０が第１の位置（図２５に示される）とパイプ２５６０の上方端における第２の位置（図示せず）との間の移動のために支持される、中心チャネルを有する。容器２５７０は、カプセル、円柱、球体、箱、または他の形状を有してもよい。
【０１２４】
一実施形態によると、容器２５７０は、加圧液体より密度が小さい物質（例えば、空気）を含有する、概して中空、水密、閉鎖コンテナである。一実施形態によると、容器２５７０は、空胞であって、容器２５７０内の空気圧は、液体の外圧を相殺し、容器２５７０が崩壊するのを防止するように構成されてもよい。加圧シール２５８０は、容器２５７０上に位置付けられる。図２３のシール２３３０の機能と同様に、一実施形態の加圧シール２５８０は、容器２５７０とパイプ２５６０の内周辺との間の間隙を少なくとも被覆し、その間に水密シールを形成するように定寸される。
【０１２５】
図２５を参照すると、貯蔵されたエネルギーを放出するために、システムは、重り２５１０（図２３Ａの重り２３１０と同様に、重り２５１０下の液体より密度が大きい物質から構成される）の下方移動を促進する。シャフト２５２０に沿った重り２５１０の下方移動によって生じる加圧力は、シャフト２５６０に沿った浮遊容器２５７０の上方移動によって生じる加圧力によって倍加されてもよい。容器２５７０は、シャフト２５２０および２５６０内を流動する液体よりも小さい密度の物質を含有する。
【０１２６】
代替実施形態では、システムは、浮遊容器２５７０を採用するが、エネルギーの貯蔵および貯蔵されたエネルギーの放出において、重り２５１０を採用しない。上述の実施形態と同様に、本代替実施形態の容器２５７０は、周囲液体より小さい密度を有する物質を含有する。エネルギーは、タービンが、シャフト２５４０内の図２３に示される矢印と反対方向に沿って、流体の圧力を増加させると貯蔵される。その結果、容器２５３０上方の流体の圧力が増加され、シャフト２５４０の下方端に向かって容器２５３０を押す。このように、エネルギーは、システム２５０内に貯蔵される（例えば、図２５の構成参照）。
【０１２７】
図２６を参照すると、別の実施形態が示される。本実施形態の特徴は、比較的コンパクトに構成され得る、一体型構造を含む。本実施形態では、システム２６０は、モータ／発生機２６５０と、ポンプタービン２６４０と、戻りパイプ２６６０と、加圧シール２６３０とを含む。一実施形態では、これらの構造のうちの１つ以上は、図２３のシステム内の対応する構造と類似する。また、システム２６０は、パイプ２６２０を含む。貯蔵パイプ２６２０は、好適に剛性の物質（例えば、金属、プラスチック、合成物質等を含むが、それに限定されない）から成る、概して円柱パイプを含むが、それに限定されない。貯蔵パイプ２６２０の円柱パイプは、戻りパイプ２６６０の少なくとも一部が延出する、内部チャネルを画定する。一実施形態では、重り２６１０は、パイプ２６２０内を移動するように定寸され、このように、パイプ２６２０の内部容積と概して一致する形状を有する。一実施形態によると、摺動加圧シール２６３０は、重り２６１０上に位置付けられ、重り２６１０と貯蔵パイプ２６２０との間の間隙に少なくともまたがる。シール２６３０は、加圧された流体がシールを越えて流動するのを防止する。
【０１２８】
図２６に例示される構成では、エネルギーは、重り２６１０のパイプ２６２０に沿った下方向移動に伴って、放出される。重り２６１０の質量は、パイプ２６６０内の図２６に示される矢印の方向に、パイプ２６２０からパイプ２６６０を通って流動するように、液体を強制する。液体の流動は、ポンプ２６４０を駆動し、モータ／発生機２６５０に、例えば、電力網へと伝達される電力を生成させる。
【０１２９】
さらなる実施形態によると、圧力タンク２６７０が、貯蔵パイプ２６２０の一端に提供される。圧力タンク２６７０は、圧縮された空気または好適なガスを含有してもよい。このように、圧力タンク２６７０は、タービン上に出力される絶対圧力を増加させ、それによって、キャビテーションおよび結果として生じるタービン構成要素への損傷を防止する。
【０１３０】
一実施形態によると、風力エネルギーを使用して、図２６のシステム２６０等のシステムを含む、システムを駆動してもよい。図２７を参照すると、風力駆動システム２７０の実施形態の概略図が示される。本実施形態によると、風力タービン２７００は、油圧ポンプ２７７０を旋回し、圧力ホース２７８０を通って、戻りパイプ２７６０へと、油圧油（例えば、水）を圧送する。水の圧力は、貯蔵パイプ２７２０に沿って上方に移動するように、重り２７１０を強制する。油圧ポンプ２７７０の使用は、電気ポンプの使用に付随する効率損失を排除するのに有用であり得る（例えば、風力エネルギーを電気に変換し（電気ポンプを動作させるため）、次いで、電気を機械エネルギーに逆変換する（電気ポンプ内で）ことによって生じる効率損失）。さらに、風力タービン２７００によって、ポンプタービン２７４０へと提供される流体圧（圧力ホース２７８０を介して）は、下方に移動する貯蔵重り２７１０からポンプタービン２７４０へと提供される流体圧（戻りパイプ２７６０を介して）と組み合わされて、ポンプタービンを駆動し、それによって、モータ／発生機２７５０を回転させ、電気を、例えば電力網に、提供可能である。これは、風力タービン塔に直接連結される発生機の必要性を排除するのに有用である。そのような発生機は、重厚および／または高価であり得るため、そのような発生機の必要性を排除することは、システムの構造的要件ならびに／あるいはコストを減少させる。
【０１３１】
別の実施形態によると、図２８を参照すると、図２６のシステム２６０と類似するシステム２８０は、水域用地における設置のために構成可能である。一実施形態によると、貯蔵パイプ２８２０は、水域（例えば、外洋）の海底上に静置するように構成されてもよい。張り綱２８９０（一実施形態によると、図１２の係留索１２５０と類似）は、システムを海底に係留する機能をし、概して垂直配向にシステムを維持する補助となる。さらなる実施形態によると、１つ以上の浮遊チャンバ２８９２が、システムの上方端（または、その近傍）に提供され、システムの概して垂直配向を維持する補助となる。一実施形態によると、浮遊チャンバ２８９２は、概して中空であって、水よりも小さい密度を有する物質を含有する、浮揚性部材である。一実施形態によると、浮遊チャンバ２８９２は、剛性の耐性物質（例えば、金属、プラスチック、合成物質等を含むが、それに限定されない）から形成される。一実施形態によると、図２８を参照すると、システムの上部は、外洋表面の上方に位置付けられ、例えば、風力タービンを支持可能なプラットフォームを提供する。他の実施形態によると、システムは、水域内に完全に潜水され、風力および潮汐力に対するシステムの脆弱性を低減してもよい。
【０１３２】
次に、図２９を参照すると、一実施形態による、エネルギーを貯蔵する方法が説明される。ステップ２９１に示されるように、貯蔵重りが、エネルギー需要がピーク時間と比較して低いオフピーク時間の間、第１の高度から第２の高度へと、重力に対抗して上昇される。このように、貯蔵重りの重力ポテンシャルエネルギーが増加される。ステップ２９２に示されるように、貯蔵重りの重力ポテンシャルエネルギーが、ピーク時間の間に放出されるために維持される。さらなる実施形態によると、ステップ２９３に示されるように、貯蔵重りの重力ポテンシャルエネルギーは、ピーク時間の間、放出される。貯蔵重りは、その重力ポテンシャルエネルギーが放出されるように、重力に伴って降下されてもよい。
【０１３３】
本発明の実施形態は、信頼性のある、実行可能なベース負荷電力供給だけではなく、断続的電力供給としても役立つエネルギー貯蔵システムを対象とする。特定の実施形態では、システムは、太陽熱収集器および風力タービンによって収集されるような、再生可能源によって生成されるエネルギーを利用してもよい。本発明の実施形態によると、太陽および／または風力源からの出力の相当の割合が、大規模エネルギー貯蔵ユニット内へと指向され、次いで、後に（例えば、必要に応じて）、そのエネルギーを放出してもよい。
【０１３４】
上述のある実施形態は、「オフピーク時」のエネルギーが、その後の「ピーク時」の使用のために貯蔵されるシステムを対象とするが、また、本発明の実施形態は、周波数調整、すなわち、エネルギー発生の調整のためのシステムも対象とする。そのようなシステムでは、発生されるエネルギーのレベルと、要求されるエネルギーのレベルとの間の差異は、そのような差異を縮小または最小限にするように均衡化される。そのような実施形態によると、貯蔵重り（例えば、図２の貯蔵重り２０２と類似する重り）が進行し得る経路は、好適な垂直長（例えば、約２００メートル以上の長さを含むが、それに限定されない）を有してもよい。特定の実施形態では、経路の垂直長は、約２００メートル乃至４００メートルである。
【０１３５】
本発明のある実施形態の上述の説明は、例示および説明の目的のために提示されてものである。排他的または開示される正確な形態に本発明を限定することを意図するものではない。上述の教示に照らして、多くの修正例および変形例が可能である。したがって、本発明の範囲は、本詳細な説明によってではなく、むしろ、本明細書に添付の請求項によって限定されるものであることが意図される。
【図１】
0005441930.tif 000002
【図２】
0005441930.tif 000003
【図３】
0005441930.tif 000004
【図４】
0005441930.tif 000005
【図５】
0005441930.tif 000006
【図６】
0005441930.tif 000007
【図７】
0005441930.tif 000008
【図８Ａ】
0005441930.tif 000009
【図８Ｂ】
0005441930.tif 000010
【図９】
0005441930.tif 000011
【図１０Ａ】
0005441930.tif 000012
【図１０Ｂ】
0005441930.tif 000013
【図１０Ｃ】
0005441930.tif 000014
【図１１Ａ】
0005441930.tif 000015
【図１１Ｂ】
0005441930.tif 000016
【図１１Ｃ】
0005441930.tif 000017
【図１２】
0005441930.tif 000018
【図１２Ａ】
0005441930.tif 000019
【図１３】
0005441930.tif 000020
【図１４Ａ】
0005441930.tif 000021
【図１４Ｂ】
0005441930.tif 000022
【図１５】
0005441930.tif 000023
【図１６Ａ】
0005441930.tif 000024
【図１６Ｂ】
0005441930.tif 000025
【図１６Ｃ】
0005441930.tif 000026
【図１７】
0005441930.tif 000027
【図１８Ａ】
0005441930.tif 000028
【図１８Ｂ】
0005441930.tif 000029
【図１９】
0005441930.tif 000030
【図２０】
0005441930.tif 000031
【図２１】
0005441930.tif 000032
【図２２】
0005441930.tif 000033
【図２３Ａ】
0005441930.tif 000034
【図２３Ｂ】
0005441930.tif 000035
【図２４】
0005441930.tif 000036
【図２５】
0005441930.tif 000037
【図２６】
0005441930.tif 000038
【図２７】
0005441930.tif 000039
【図２８】
0005441930.tif 000040
【図２９】
0005441930.tif 000041