(57)【要約】  本発明は、テザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉方法および捕捉システムに関する。牽引段階の間には、風がカイトテザーを伸張することを可能にする。カイトテザーの伸張を通して捕捉される風力エネルギーは、貯蔵される風力エネルギーを発電に使用するのに先立って、機械的に貯蔵される。引き込み段階の間には、カイトテザーを引き込むために、牽引段階の間に機械的に貯蔵される風力エネルギーが使用される。機械的な貯蔵によって、カイトテザーを、送電網からの電気に依拠することなく引き込むことができる点が有利である。【選択図】図１
2013535612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉方法において、
（ａ）牽引段階の間に、風がカイトテザーを伸張することを可能にすると共に、貯蔵される風力エネルギーを発電に使用するのに先立って、前記カイトテザーの伸張を通して捕捉される風力エネルギーを機械的に貯蔵するステップと、
（ｂ）引き込み段階の間に、前記カイトテザーを引き込むために、前記牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーを使用するステップと、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記風力エネルギーを機械的に貯蔵するステップがアキュムレータによって風力エネルギーを貯蔵するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記牽引段階の間に捕捉される風力エネルギーによって発電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４】
請求項３に記載の方法において、前記発電が、前記牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーによって行われる、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記発電が前記引き込み段階の間に行われる、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、
（ａ）前記牽引段階の間において、捕捉されている風力エネルギーがある特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記捕捉されている風力エネルギーが前記特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、前記特定の電力閾値において発電されるように、前記牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーを、前記捕捉されている風力エネルギーを補充するために使用するステップと、
をさらに含む、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法において、
（ａ）前記牽引段階の間において、前記捕捉されている風力エネルギーがある特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超えているか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記捕捉されている風力エネルギーが前記特定の電力閾値において発電するのに必要なエネルギーを超えている場合は、前記特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超過する風力エネルギーを機械的に貯蔵するステップと、
をさらに含む、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法において、
（ａ）前記捕捉されている風力エネルギーと、前記牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーとを含む利用可能な風力エネルギーが、ある特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記利用可能な風力エネルギーが、前記特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、前記特定の電力閾値において発電されるように、前記利用可能な風力エネルギーを補充するために、緊急用発電機を用いるステップと、
をさらに含む、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
（ａ）前記捕捉されている風力エネルギーを機械的に貯蔵するのに十分な貯蔵容量が存在するか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記捕捉されている風力エネルギーを機械的に貯蔵するには不十分な貯蔵容量しか存在しない場合は、貯蔵し得ない前記捕捉されている風力エネルギーを消散させるステップと、
をさらに含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の方法において、前記発電が一定の電力レベルにおいて行われる、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項３に記載の方法において、前記発電が、ユーティリティが満たすべき電気的負荷によって変化する電力レベルにおいて行われる、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法において、可変容量型の液圧ポンプ／モータが前記カイトテザーに機械的に連結され、前記カイトテザーの伸張および引き込みが、前記可変容量型液圧ポンプ／モータのサイクル当たりの排出量を調整することによって制御される、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法において、２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーが、前記テザー繋留翼と地上ステーションとの間に連結される、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法において、空中のカイト制御ユニットが、２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーによって前記テザー繋留翼に連結され、前記カイト制御ユニットが、１本の付加的なカイトテザーによって地上ステーションに連結される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４のいずれか一項に記載の方法において、前記テザー繋留翼を、前記ステアリングテザーの相対的長さを変えることによって、一方のステアリングテザーの方向に操縦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１６】
請求項１３または１４のいずれか一項に記載の方法において、前記テザー繋留翼の迎え角を、前記ステアリングテザーに対する前記ピッチテザーの長さを調節することによって調整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１７】
テザー繋留翼によって風力エネルギーを捕捉するためのシステムにおいて、
（ａ）翼と、
（ｂ）前記翼に連結されるテザーと、
（ｃ）前記テザーが巻き付けられるウィンチ装置であって、牽引段階の間には前記テザーを伸張させ、引き込み段階の間には前記テザーを引き込むように構成されるウィンチ装置と、
（ｄ）捕捉された風力エネルギーを貯蔵するように構成されるアキュムレータと、
（ｅ）前記ウィンチ装置に機械的に連結されかつ前記アキュムレータに液圧連結されるウィンチ装置の液圧ポンプ／モータであって、前記アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーを、前記引き込み段階の間に前記テザーを引き込むために前記ウィンチ装置を作動させるように変換し、かつ、前記テザーの伸張を介して捕捉された風力エネルギーを、前記牽引段階の間に貯蔵するために前記ウィンチ装置から前記アキュムレータに移すように構成されるウィンチ装置の液圧ポンプ／モータと、
（ｆ）前記ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータおよび前記アキュムレータに通信接続される制御システムであって、
（ｉ）前記牽引段階の間には、風が前記テザーを伸張することを可能にすると共に、捕捉された風力エネルギーを発電に使用するのに先立って、捕捉される風力エネルギーをアキュムレータ内に貯蔵するステップと、
（ｉｉ）前記引き込み段階の間には、前記テザーを引き込むために、前記アキュムレータ内に貯蔵される補足された風力エネルギーを使用するステップと、
を含む方法を実行するように構成される制御システムと、
を含む、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、
（ａ）前記アキュムレータと前記ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータとに液圧連結される液圧モータと、
（ｂ）前記液圧モータに機械的に連結される発電機であって、前記捕捉される風力エネルギーによって発電する発電機と、
をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記発電が、前記アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーによって行われる、ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記発電が前記引き込み段階の間に行われる、ことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記方法が、
（ａ）前記牽引段階の間において、前記捕捉されている風力エネルギーがある特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記捕捉されている風力エネルギーが前記特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、前記特定の電力閾値において発電されるように、前記アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーを、前記捕捉されている風力エネルギーを補充するために使用するステップと、
をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記方法が、
（ａ）前記牽引段階の間において、前記捕捉されている風力エネルギーがある特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超えているか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記捕捉されている風力エネルギーが前記特定の電力閾値において発電するのに必要なエネルギーを超えている場合は、前記特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超過する風力エネルギーを前記アキュムレータ内に貯蔵するステップと、
をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記方法が、
（ａ）前記捕捉されている風力エネルギーと、前記アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーとを含む利用可能な風力エネルギーが、ある特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記利用可能な風力エネルギーが、前記特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、前記特定の電力閾値において発電されるように前記利用可能な風力エネルギーを補充するために、緊急用発電機を用いるステップと、
をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータに液圧連結される削減装置をさらに含み、前記方法が、
（ａ）前記アキュムレータが前記捕捉されている風力エネルギーを貯蔵するのに十分な貯蔵容量を有しているか否かを決定するステップと、
（ｂ）前記アキュムレータが前記捕捉されている風力エネルギーを貯蔵するには不十分な貯蔵容量しか有していない場合は、貯蔵し得ない前記捕捉されている風力エネルギーを前記削減装置によって消散させるステップと、
をさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記発電が一定の電力レベルにおいて行われる、ことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記発電が、ユーティリティが満たすべき電気的負荷によって変化する電力レベルにおいて行われる、ことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記発電機および前記液圧モータの間に機械的に連結されるエンジンをさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項１８に記載のシステムにおいて、発電セットの発電機に機械的に連結されるエンジンをさらに含み、前記発電機および前記発電セットの発電機の出力が一緒に電気接続される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、エンジンと、前記エンジンに機械的に連結されかつ前記アキュムレータに液圧連結される液圧ポンプとをさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項１８に記載のシステムにおいて、発電モジュールから遠隔的に離れて配備されると共に前記発電モジュールに液圧連結される複数の地上ステーションモジュールをさらに含み、
（ａ）前記複数の地上ステーションモジュールのそれぞれは、前記翼と、前記テザーと、前記ウィンチ装置と、前記ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータとを含み、
（ｂ）前記発電モジュールは、前記アキュムレータと、前記液圧モータと、前記発電機とを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項１８に記載のシステムにおいて、電気制御モジュールから遠隔的に離れて配備されると共に前記電気制御モジュールに電気接続される複数の地上ステーションモジュールをさらに含み、
（ａ）前記複数の地上ステーションモジュールのそれぞれは、前記翼と、前記テザーと、前記ウィンチ装置と、前記アキュムレータと、前記ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータと、前記液圧モータと、前記発電機とを含み、
（ｂ）前記電気制御モジュールは、前記複数の地上ステーションモジュールの内の任意の１つを、任意の１つ以上の他の地上ステーションモジュールに電気接続できるようなスイッチングネットワークを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項１７〜３１のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータが可変容量型の液圧ポンプ／モータを含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項１７〜３２のいずれか一項に記載のシステムにおいて、２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーが前記翼に連結され、前記牽引ウィンチが、それぞれに前記テザーの内の１本が巻き付けられる３つのウィンチドラムを含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
請求項１７〜３２のいずれか一項に記載のシステムにおいて、
（ａ）風力エネルギーが捕捉されている時には空中にあるカイト制御ユニットと、
（ｂ）２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーであって、前記カイト制御ユニットを前記翼に連結する少なくとも３本のカイトテザーと、
をさらに含み、
１本の付加的なカイトテザーが前記カイト制御ユニットを前記ウィンチ装置に連結する、ことを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項３３に記載のシステムにおいて、前記牽引ウィンチおよび前記翼の間に連結される差動ラインアクチュエータであって、前記ステアリングテザーの相互の長さと、前記ステアリングテザーに対する前記ピッチテザーの長さとを調節するように構成される差動ラインアクチュエータをさらに含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項３５に記載のシステムにおいて、前記差動ラインアクチュエータが、
（ａ）基準テーブルと、
（ｂ）前記基準テーブルに対して縦軸に沿って可動な可動テーブルと、
（ｃ）前記可動テーブルに装着される複数の可動ステアリングテザーシーブであって、それぞれ、縦軸方向において、前記可動テーブルに対して可動にすることができる可動ステアリングテザーシーブと、
を含む、ことを特徴とするシステム。
【請求項３７】
制御器に請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法を実行させるための命令文がその上にコード化された、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項３８】
テザー繋留翼によって風力エネルギーを捕捉するためのシステムにおいて、
（ａ）制御器と、
（ｂ）前記制御器に通信接続されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記制御器に請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法を実行させるための命令文がその上にコード化された媒体と、
を含む、ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉方法および捕捉システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境親和的で再生可能なエネルギー源に対するニーズはますます増大している。この増大するニーズは、少なくとも部分的には、世界的なエネルギー需要の増大と、環境に関する知覚と、容易にアクセス可能な化石燃料の供給源の減退とによってもたらされている。環境親和的で再生可能な１つのエネルギー源は風力である。
【０００３】
風力エネルギーを捕捉し得る一方法はポンピングカイト発電機によるものである。ポンピングカイト発電機に関連する技術的な問題点を解決するための研究が続けられている。
【発明の概要】
【０００４】
第１態様によれば、テザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉方法が提供される。この方法は、牽引段階の間には、風がカイトテザーを伸張することを可能にすると共に、貯蔵される風力エネルギーを発電に使用するのに先立って、カイトテザーの伸張を通して捕捉される風力エネルギーを機械的に貯蔵するステップと、引き込み段階の間には、カイトテザーを引き込むために、牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーの少なくとも一部分を使用するステップとを含むことができる。
【０００５】
風力エネルギーの機械的な貯蔵はアキュムレータを用いて行うことができる。発電は、牽引段階の間に捕捉される風力エネルギーを使用して行うことができる。発電は、牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーの少なくとも一部分を使用して行うこともできる。また、発電は引き込み段階の間に行ってもよい。発電は、一定の電力レベルにおいて行うことができるが、代替的に発電を、電気ユーティリティが満たすべき電気的負荷によって変化する電力レベルにおいて行うこともできる。
【０００６】
牽引段階の間に、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーが、ある特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定することができる。風力エネルギーがその特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、その特定の電力閾値において発電されるように、現在の牽引段階または先行牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーの少なくとも一部分を、捕捉されている風力エネルギーを補充するために使用することが可能である。
【０００７】
上記の態様に対して追加的にまたは代替的に、牽引段階の間に、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーが、前記特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超えているか否かを決定することができる。捕捉されている風力エネルギーが特定の電力閾値において発電するのに必要なエネルギーを超えている場合は、特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超過する風力エネルギーを機械的に貯蔵することができる。
【０００８】
上記の態様に対して追加的にまたは代替的に、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーと、現在の牽引段階または先行の牽引段階の間に機械的に貯蔵された風力エネルギーとを含む利用可能な風力エネルギーが、前記特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定することができる。利用可能な風力エネルギーが、特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、特定の電力閾値において発電されるように利用可能な風力エネルギーを補充するために、緊急用発電機を用いることができる。
【０００９】
上記の態様に対して追加的にまたは代替的に、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーを機械的に貯蔵するのに十分な貯蔵容量が存在するか否かを決定することができる。捕捉されている風力エネルギーを機械的に貯蔵するには不十分な貯蔵容量しか存在しない場合は、貯蔵し得ない風力エネルギーを消散させることができる。この消散は、エネルギーによって有用な仕事を遂行する削減装置によって、あるいは、圧力リリーフ弁によるエネルギーの排出によって行うことができる。
【００１０】
可変容量型液圧ポンプ／モータをカイトテザーに機械的に連結することが可能であり、この可変容量型液圧ポンプ／モータのサイクル当たりの排出量を調整することによって、カイトテザーの伸張および引き込みを制御できる。例えば、風力エネルギーを捕捉するために液圧回路が用いられる場合は、牽引段階の間に、カイトによって捕捉される風力エネルギー量を最大化するため、液圧回路における液圧流体の流量と液圧力との積を最大化することができる。同様に、引き込み段階の間においては、カイトテザーを引き込むために使用する電力量を最小化するため、液圧回路における液圧流体の流量と液圧力との積を最小化することができる。
【００１１】
２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーを、テザー繋留翼と地上ステーションとの間に連結できる。代わりの方式として、空中のカイト制御ユニットを、２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーによってテザー繋留翼に連結することが可能であり、このカイト制御ユニットを、１本の付加的なカイトテザーによって地上ステーションに連結できる。
【００１２】
テザー繋留翼は操縦することも可能である。テザー繋留翼は、ステアリングテザーの相対的長さを変えることによって、１本のステアリングテザーの方向に操縦することが可能である。追加的にまたは代替的に、テザー繋留翼の迎え角を、ステアリングテザーに対するピッチテザーの長さを調節することによって調整することが可能である。
【００１３】
別の態様によれば、テザー繋留翼によって風力エネルギーを捕捉するためのシステムが提供される。このシステムは、翼と、翼に連結されるテザーと、テザーが巻き付けられるウィンチ装置であって、牽引段階の間にはテザーを伸張させ、引き込み段階の間にはテザーを引き込むように構成されるウィンチ装置と、捕捉された風力エネルギーを貯蔵するように構成されるアキュムレータと、ウィンチ装置に機械的に連結されかつアキュムレータに液圧連結されるウィンチ装置の液圧ポンプ／モータであって、アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーを、引き込み段階の間にテザーを引き込むためにウィンチ装置を作動させるように変換し、かつ、テザーの伸張を介して捕捉された風力エネルギーを、牽引段階の間に貯蔵するためにウィンチ装置からアキュムレータに移すように構成されるウィンチ装置の液圧ポンプ／モータと、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータおよびアキュムレータに通信接続される制御システムとを含む。制御システムは、１つの方法を実行するように、すなわち、牽引段階の間には、風がテザーを伸張することを可能にすると共に、捕捉された風力エネルギーを発電に使用するのに先立って、捕捉された風力エネルギーをアキュムレータ内に貯蔵するステップと、引き込み段階の間には、テザーを引き込むために、アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーの少なくとも一部分を使用するステップとを含む方法を実行するように構成することができる。
【００１４】
このシステムは、アキュムレータとウィンチ装置の液圧ポンプ／モータとに液圧連結される液圧モータと、その液圧モータに機械的に連結される発電機とを含むことができる。その場合は、捕捉される風力エネルギーによって発電することができる。発電は、アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーの少なくとも一部分を使用して行うこともできる。また、発電は引き込み段階の間にも行うことができる。発電は、一定の電力レベルにおいて行うことができるが、代替的に発電を、電気ユーティリティが満たすべき電気的負荷によって変化する電力レベルにおいて行うこともできる。
【００１５】
制御システムによって実行される方法は、牽引段階の間に、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーが、ある特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定するステップをも含むことができる。捕捉されている風力エネルギーがその特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、特定の電力閾値において発電されるように、アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーを、捕捉されている風力エネルギーを補充するために使用することができる。
【００１６】
上記の態様に対して追加的にまたは代替的に、制御システムによって実行される方法は、牽引段階の間に、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーが、前記特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超えているか否かを決定するステップをも含むことができる。捕捉されている風力エネルギーが特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超えている場合は、特定の電力閾値において発電するのに使用されるエネルギーを超過する風力エネルギーをアキュムレータ内に貯蔵することができる。
【００１７】
上記の態様に対して追加的にまたは代替的に、制御システムによって実行される方法は、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーと、アキュムレータ内に貯蔵される捕捉された風力エネルギーとを含む利用可能な風力エネルギーが、前記特定の電力閾値において発電するのに十分であるか否かを決定するステップをも含むことができる。この利用可能な風力エネルギーが、特定の電力閾値において発電するには不十分である場合は、その特定の電力閾値において発電されるように利用可能な風力エネルギーを補充するために、緊急用発電機を用いることができる。
【００１８】
このシステムの上記のどの態様も、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータに液圧連結される削減装置を含むことができる。この削減装置は、エネルギーによって有用な仕事を遂行することによって、システムからエネルギーを消散させるために用いることができる。この削減装置が存在する場合は、制御システムによって実行される方法は、同様に、アキュムレータが、現在の牽引段階の間に捕捉されている風力エネルギーを貯蔵するのに十分な貯蔵容量を有するか否かを決定するステップと、アキュムレータの貯蔵容量が捕捉されている風力エネルギーを貯蔵するには不十分である場合は、貯蔵し得ない捕捉されている風力エネルギーを、削減装置によって消散させるステップとを含むことができる。
【００１９】
このシステムの上記のどの態様も、発電機および液圧モータの間に機械的に連結されるエンジンをも含むことができる。代替的にまたは追加的に、このシステムは、発電セットの発電機に機械的に連結されるエンジンをも含むことができ、その場合、発電機と、発電セットの発電機との出力は一緒に電気接続される。代替的にまたは追加的に、このシステムは、エンジンと、そのエンジンに機械的に連結されかつアキュムレータに液圧連結される液圧ポンプとを含むことができる。
【００２０】
このシステムの上記のどの態様も、発電モジュールから遠隔的に離れて配備されると共に発電モジュールに液圧連結される複数の地上ステーションモジュールを含むことができる。各地上ステーションモジュールは、翼と、テザーと、ウィンチ装置と、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータとを含むことができる。発電モジュールは、アキュムレータと、液圧モータと、発電機とを含むことができる。
【００２１】
代替的にまたは追加的に、このシステムの上記のどの態様も、電気制御モジュールから遠隔的に離れて配備されると共に電気制御モジュールに電気接続される複数の地上ステーションモジュールを含むことができる。各地上ステーションモジュールは、翼と、テザーと、ウィンチ装置と、アキュムレータと、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータと、液圧モータと、発電機とを含むことができる。電気制御モジュールは、任意の１つの地上ステーションモジュールを任意の１つ以上の他の地上ステーションモジュールに電気接続できるようなスイッチングネットワークを含むことができる。
【００２２】
このシステムの上記のどの態様においても、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータを可変容量型の液圧ポンプ／モータとすることができる。
【００２３】
このシステムは、２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む、翼に連結される少なくとも３本のカイトテザーをも含むことができ、牽引ウィンチは、それぞれに３本のテザーの内の１本が巻き付けられる３つのウィンチドラムを含むことができる。
【００２４】
このシステムは、また、風力エネルギーが捕捉されている時には空中にあるカイト制御ユニットと、２本のステアリングテザーおよび１本のピッチテザーを含む少なくとも３本のカイトテザーであって、カイト制御ユニットを翼に連結する少なくとも３本のカイトテザーとを含むことができる。付加的なカイトテザーがカイト制御ユニットをウィンチ装置に連結できる。
【００２５】
牽引ウィンチおよび翼の間に、差動ラインアクチュエータを連結することができ、その差動ラインアクチュエータは、ステアリングテザーの相互の長さと、ステアリングテザーに対するピッチテザーの長さとを調節するように構成することができる。差動ラインアクチュエータは、基準テーブルと、基準テーブルに対して縦軸に沿って可動な可動テーブルと、可動テーブルに装着される可動ステアリングテザーシーブとを含むことができる。可動ステアリングテザーシーブは、それぞれ、縦軸方向において、可動テーブルに対して可動にすることができる。
【００２６】
別の態様によれば、制御器に上記の方法の任意の態様を実行させるための命令文がその上にコード化された、コンピュータ読み取り可能な媒体が提供される。
【００２７】
さらに別の態様によれば、テザー繋留翼によって風力エネルギーを捕捉するためのシステムが提供される。このシステムは、制御器と、その制御器に通信接続されるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、制御器に上記の方法の任意の態様を実行させるための命令文がその上にコード化された媒体とを含む。
【００２８】
添付の図面は１つ以上の典型的な実施態様を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、第１実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、カイトテザーに張力を印加し、カイトテザーから張力を解放するために、格納ドラムおよび二重キャプスタンを含むウィンチ装置を利用する風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図２】図２は、第２実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、二重キャプスタンを利用しない風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図３】図３は、第３実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、発電のために液圧モータがエンジン−発電機（「発電セット（ｇｅｎｓｅｔ）」）に機械的に連結される風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図４】図４は、第４実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、液圧モータが、発電セットに電気接続される発電機に機械的に連結される風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図５ａ】図５ａは、第５実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、システムが、複数の地上ステーションモジュールに液圧連結される発電モジュールを含む風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図５ｂ】図５ｂは、図５（ａ）に示す発電モジュールの一実施態様を示す。
【図５ｃ】図５ｃは、図５（ａ）に示す１つの地上ステーションモジュールの一実施態様を示す。
【図６ａ】図６ａは、第６実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、システムが、複数の地上ステーションモジュールに電気接続される電気制御モジュールを含む風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図６ｂ】図６ｂは、図６（ａ）に示す電気制御モジュールの一実施態様を示す。
【図６ｃ】図６ｃは、図６（ａ）に示す１つの地上ステーションモジュールの一実施態様を示す。
【図７】図７は、風力エネルギーを捕捉するために使用できるテザー繋留翼の２つの実施態様を示す。
【図８】図８は、第７実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、翼が３本のテザーによって地上に繋留され、かつ、３本のテザーの相対的長さを変えるために差動ラインアクチュエータが使用される風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図９】図９は、第８実施態様によるテザー繋留翼による風力エネルギーの捕捉システムであって、翼が３本のテザーによって地上に繋留され、かつ、３本のテザーの相対的長さを変えるためにウィンチドラムが使用される風力エネルギーの捕捉システムを示す。
【図１０ａ】図１０ａは、図８に示す差動ラインアクチュエータが、３本のテザーの内の１本の長さをどのように変えるかを模式的に示す。
【図１０ｂ】図１０ｂは、図８に示す差動ラインアクチュエータが、３本のテザーの内の残りの２本の長さをどのように変えるかを模式的に示す。
【図１０ｃ】図１０ｃは、図８に示す差動ラインアクチュエータの一部分を形成する装置であって、テザーの相対的長さを制御するために使用できる装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
方向性の用語、例えば、「頂部の（ｔｏｐ）」、「底部の（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上方に（ｕｐｗａｒｄｓ）」、「下方に（ｄｏｗｎｗａｒｄｓ）」、「垂直に（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ）」および「水平に（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ）」のような用語は、以下の説明においては、相対的な基準のみを提供する目的で用いられ、任意の装置を、使用中にいかに配置するべきか、あるいは、組立体の中にまたは環境に対してどのように取り付けるべきかについていかなる制限をも示唆するようには意図されていない。
【００３１】
「ポンピングカイト発電機（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｋｉｔｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」として知られる装置を風力エネルギーの捕捉用として用いることができる。ポンピングカイト発電機は、地上ステーションと、テザーに取り付けられる翼とから構成される。翼は、風によって飛行する任意の制御可能な装置であって、空気力学的な力の結果としての変動テザー張力を生成する能力を有する任意の装置を含む。地上ステーションにおいては、テザーは、テザーが巻き付けられるウィンチ装置と、捕捉された風力エネルギーの伝達に使用される他の要素とを介して、地上ステーションの一部を形成する発電機に連結される。翼が地上ステーションから離れるように動いている時には、テザーはウィンチ装置から解放され、その結果、機械的エネルギーが発電機に伝達され、それによって発電される。有用な仕事を生成するため、翼は、低い角度で地上ステーションの風下に飛ばされ、その空気力学的効率に比例する対気速度を達成する。翼の全表面にわたるこの高い対気速度によって、テザーに作用する引張力が生成される。テザーは、風速の絶対的な大きさと、ポンピングカイト発電機の物理的な限界とに応じた速度で地上ステーションから繰り出される。テザーの直線的な動きは、テザーがウィンチ装置から解放されるのを可能にすることによって回転運動に変換される。ウィンチ装置を経由して捕捉されたエネルギーは、続いて発電機に伝達され、発電機が機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する。テザーがウィンチ装置から引き出されて、ポンピングカイト発電機が発電している時に、ポンピングカイト発電機は「牽引段階（ｔｒａｃｔｉｏｎ  ｐｈａｓｅ）」で作動していることになる。最終的には、テザーはその最大長さに伸張されるであろう。この点に達すると、翼は地上ステーションの近くに引き戻される。これを実現するため、制御システムが、翼の形状および迎え角のいずれかまたは両者を、翼が発生する揚力のレベルを低減するように変化させ、かつ、ウィンチ装置を、テザーが特定の量だけ引き込まれるように作動させる。テザーが引き込まれている間、ポンピングカイト発電機は「引き込み段階（ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ  ｐｈａｓｅ）」で作動している。引き込み段階の間は、翼は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換することはなく、その代わりに、翼を地上ステーションの近くに引き戻すためにエネルギーが使用される。引き込みに続いて、ポンピングカイト発電機は、再び、さらに風力エネルギーを捕捉するために１つの牽引段階で操作することができる。
【００３２】
ポンピングカイト発電機によって発電する場合、いくつかの問題点が生じる。例えば、１つの問題点は、テザーが供給する直線状の前後揺動する機械的な入力をいかにして効率的に電気に変換するかという点であり、また、テザーに印加される直線状の前後揺動する機械的な出力をいかにして作り出すかという点である。
【００３３】
別の問題点は、いかにして、電気ユーティリティに対して相対的に経済価値があるように発電するかという点である。ユーティリティに対して相対的に価値ある発電は、ユーティリティが満たさねばならない電気的負荷に追随し得る発電である。このタイプの発電は「負荷追随（ｌｏａｄ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ）」発電と呼称される。相対的に価値あるとは言えない発電は、予測不可能に変動する発電である。遺憾なことに、いくつかの因子によって、ポンピングカイト発電機による発電は本質的に変動を伴うものになっている。例えば、ポンピングカイト発電機は、繰り返し、牽引段階および引き込み段階において操作され、引き込み段階の間には、風の動力は捕捉されない。さらに、風そのものが本質的に変動するものであり、無風の時間帯から非常に高い風力の突風まで変化する。
【００３４】
さらに別の問題点は、電気ユーティリティに供給される電気は、特定の電圧、周波数および位相に維持されるべきであるという点である。風の動力は本質的に変動性であるので、従来の風力発電プラントはこの基準に適合する難しさを有する。従来の風力発電プラントは、送電網を不安定化から保護するように、発電された電気における変動を非常に短時間平滑化するパワーエレクトロニクスを利用することが可能であるが、パワーエレクトロニクスは、通常、実際には、一貫した電力出力を提供し得ない。さらに、パワーエレクトロニクスは非常に高価であり、そのため、発電コストが事実上増大する。
【００３５】
本明細書に記述する実施態様は、ポンピングカイトによる風力エネルギーの捕捉方法および捕捉システムに関するが、本明細書の方法およびシステムは、液圧伝動装置を利用して、風力エネルギーを貯蔵し、引き込み段階の間にも発電するように、貯蔵された風力エネルギーを利用するものであり、しかも、それを、多くの従来型風力発電プラントに見られる相対的に高価なパワーエレクトロニクスを用いることなく実行する。「カイト（ｋｉｔｅ）」は、翼と、一実施態様においては、翼の形状および迎え角を変化させ得るカイト制御ユニットとを含む構成要素から構成される。このカイトは、繰り返し牽引段階および引き込み段階において操作される際にそれが示す運動のタイプの類縁性から、「ポンピング（ｐｕｍｐｉｎｇ）」カイトと呼称される。
【００３６】
ここで図１を参照すると、第１実施態様によるポンピングカイトによる風の動力の捕捉システム１００が示されている。このシステム１００は、地上と翼との間に延びるテザー１０２に連結されるカイト翼（図１〜６には示されていないが、図７では符号７０３が付されている）を含む。テザー１０２はウィンチ装置１０４に連結されており、ウィンチ装置１０４は、この実施態様においては、格納ドラム１０８と、第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂを有する二重キャプスタン１０５（摩擦巻き取り機としても知られる）とから構成される。以下にさらに詳しく述べるように、代替的な実施態様においては、ウィンチ装置１０４を別の形に構成することができる。テザー１０２は、翼に対して、最初に二重キャプスタン１０５の回りに巻き付けられ、続いて格納ドラム１０８の回りに巻き付けられる。二重キャプスタン１０５は、例えば、独立に駆動される１つ以上のプーリによって構成することができる。このプーリの縦軸は水平または垂直に向けることができ、また、１つ以上のプーリを積み重ねることもできる。格納ドラム１０８と第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂとのそれぞれは、軸を介して、それ自体の可変容量型液圧ポンプ／モータに機械的に連結される。すなわち、第１ドラム１０６ａは第１ドラムポンプ／モータ１１０ａに連結され、第２ドラム１０６ｂは第２ドラムポンプ／モータ１１０ｂに連結され、格納ドラム１０８は格納ドラムポンプ／モータ１１２に連結される。ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２は、集合的に、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータと呼称される。以下に詳しく述べるように、ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２のそれぞれは、ポンピングカイト発電機が牽引段階で作動している時には、液圧ポンプとして作動して風力エネルギーを貯蔵し、ポンピングカイト発電機が引き込み段階で作動している時には、貯蔵された風力エネルギーを使用して翼を引き込む。さらに、格納ドラム１０８は、テザー１０２を格納するスプールとして作用する。格納ドラムのポンプ／モータ１１２が、その縦軸の回りに格納ドラム１０８を回転させることによってこのスプールとしての作用を促進する間、均等巻取り器１１４が、格納ドラム１０８の長さに沿ってテザー１０２を均等分布させるように、縦軸に平行に往復作動する。図示の実施態様においては、均等巻取り器１１４は液圧駆動されているが、別の実施態様（図示されていない）においては、均等巻取り器１１４は、別の方式で、例えば電気的にまたは空気圧的に適切に駆動される。第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂは、テザー１０２の伸張を制御するための力をテザー１０２に印加する。二重キャプスタン１０５および格納ドラム１０８は、テザー１０２を格納ドラム１０８上に適正に巻き取ることができるように、テザー１０２に適切な張力を維持するために連携して作動する。
【００３７】
ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２のそれぞれは、風力エネルギーを機械的エネルギーとして貯蔵するアキュムレータ１１６に液圧連結される。例えば、牽引段階の間には、第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂと格納ドラム１０８は、解放されるテザー１０２によって回転される。その結果、第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂと格納ドラム１０８とのそれぞれに連結される軸が回転し、ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２が液圧流体をアキュムレータ１１６に送り込む。その結果、アキュムレータ１１６はエネルギーを圧縮高圧ガスの形で貯蔵する。アキュムレータ内に貯蔵される風力エネルギーは、発電に使用されるのに先立って貯蔵される。捕捉される風力エネルギーの幾分かを、発電に使用するのに先立ってアキュムレータ１１６内に同時に貯蔵し、幾分かを、最初に機械的に貯蔵することなく即時に発電に使用してもよい。
【００３８】
エネルギー供給量が必要量を超過し、かつ、アキュムレータ１１６が残余の貯蔵容量を有しない場合は、ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２によって送り込まれる液圧流体を削減装置１２０に転送できる。削減装置１２０は、過剰エネルギーを用いて有用な仕事を遂行することによって、貯蔵し得ない過剰エネルギーをシステム１００から消散させる。例えば、削減装置１２０は、暖房、非正規電気の発電、揚水、逆浸透法による塩水の脱塩、電気分解による水素の生成、貯蔵または産業プロセスにおける使用のためのガスの圧縮、工業目的用の流体の圧送、およびバイオ燃料に関連する用途（例えば藻類タンクの循環または曝気）の任意の１つ以上のものに用いることができる。別の方式として、過剰エネルギーをシステム１００から消散させるために、圧力リリーフ弁（図示されていない）を用いることも可能である。
【００３９】
各ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２と、均等巻取り器１１４と、削減装置１２０とは、「高圧側（ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｉｄｅ）」および「低圧側（ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｉｄｅ）」を有する液圧回路に沿って配備されると共にその液圧回路の一部を形成する構成要素である。液圧回路に沿って配備されると共にその液圧回路の一部を形成する構成要素のそれぞれは「液圧要素（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔ）」である。液圧回路の高圧側の終端はアキュムレータ１１６であり、液圧回路の低圧側の終端は、液圧要素が使用する液圧流体を供給する液圧流体容器１２６である。システム１００は、また、液圧流体の適正な運転温度を維持するための液圧流体冷却ユニット１２８と、例えば長期間の停止後にシステムの圧力が過度に低い場合に、システム１００内に圧力を形成するのに使用できる装入ポンプ１３０とを含む。図１においては、１つのアキュムレータ１１６が液圧回路に連結して示されているが、別の実施態様（図示されていない）においては、貯蔵容量を増大するために、複数のアキュムレータ１１６を液圧回路に連結できる。
【００４０】
液圧回路の高圧側のエネルギーは、液圧モータ１２２によって発電するのに使用されるが、この液圧モータ１２２も液圧回路に沿って配備される液圧要素の１つである。液圧モータ１２２は、例えば、アキシャルピストンモータまたは他の適切な可変容量型液圧モータとすることができる。液圧回路の高圧側のエネルギーは、液圧モータ１２２を駆動するのに使用され、液圧モータ１２２は、液圧モータ１２２を発電機１２４に機械的に連結する軸を回転させ、それによって発電が行われる。
【００４１】
システム１００は、システム１００の運転を制御するように構成される制御システム１３２を含む。図１には表現されていないが、制御システム１３２は各液圧要素に通信接続されている。制御システム１３２は、例えば、メモリ１３６に通信接続される制御器１３４を含むことができる。メモリ１３６には、システム１００がポンピングカイトによって風力エネルギーを捕捉するように、制御器１３４にシステム１００を制御させるための命令文がコード化されている。
【００４２】
システム１００はアキュムレータ１１６の形の貯蔵要素を含んでいるので、アキュムレータ１１６の貯蔵容量が提供する限度まで、システム１００は、システム１００の現在の運転モードには関係なく、安定な一定レベルの電気を特定の電力閾値において発電できる。例えば、風の動力が捕捉されない引き込み段階の間においても、アキュムレータ１１６は発電用の液圧モータ１２２にエネルギーを供給する。また、アキュムレータ１１６は、テザー１０２の引き込み用に使用されるエネルギーをも供給し、その結果、バッテリまたは化石燃料発電機などのテザー１０２引き込み用の代替的なエネルギー源の必要性を排除する。バッテリのような代替的エネルギー源は、高価であって、しかもシステム１００の通常の運転において遭遇するような頻繁な充電／放電サイクルにはよく適合していない。さらに、捕捉されている風力エネルギーが、電気ユーティリティの必要電気量に適合するのに必要な量を超える場合には、いつでも、超過する風力エネルギーを将来用としてアキュムレータ内に貯蔵しながら、ユーティリティの必要電気量に適合させることができる。
【００４３】
システム１００の応答時間は急速であるので、システム１００は、前記のような特定の電力閾値における一定レベルの電気と、またユーティリティに課され得る「負荷追随（ｌｏａｄ  ｆｏｌｌｏｗ）」の要求との両者を、アキュムレータ１１６の貯蔵容量によって許容される限度まで出力するように運転することが可能である。換言すれば、システム１００は半緊急用発電機として機能し得る。例えば、電気のピーク使用時間においては、電気ユーティリティが満たさなければならない電気的負荷が突然１０％だけ増大することがあり得る。システム１００は、ユーティリティからの信号に応答して、別の追加のエネルギーをアキュムレータ１１６から液圧モータ１２２にきわめて急速に振り向けて、結果として発電量を増大させることが可能である。これは、通常負荷追随が不可能で、従って一義的にはベース電気的負荷を満たすために使用される原子力発電プラントおよび石炭火力発電プラントのような発電機と顕著な対照をなす点である。また、この点は、負荷追随は可能であるが、化石燃料を燃焼することによって環境に親和的でなくかつ相対的に高価なエネルギーを生産するガス発電機と、緊急時対応性が全くないか非常に限定される従来型の太陽電池および風力発電機のような他の再生可能エネルギー源とも異なっている。
【００４４】
引き込み段階の間にテザー１０２を引き込むためにアキュムレータ１１６内に貯蔵されるエネルギーの少なくとも一部分を使用して、ユーティリティからの電気を利用することなく、テザー１０２を引き込むことができる点が有利である。これは、システム１００が、引き込み段階の間にもユーティリティに対する電気的負荷として作用しないという点で有利である。システム１００が、テザー１０２を引き込むためにユーティリティからの電気を要求すると、ユーティリティは、テザー１０２を引き込むために、望ましくないことであるが、それ自体の発電容量の幾分かを、そして潜在的には、その価値ある「負荷追随」発電容量の幾分かを使用しなければならないであろう。
【００４５】
制御システム１３２は、システム１００の運転の間、いくつかの変数を考慮する。例えば、ユーティリティからの変化する電力要求を満たすために、制御システム１３２は、液圧モータ１２２を発電機１２４に連結する軸に液圧モータ１２２が印加するトルクを、その軸の回転数を一定に維持しながら変化させる。ユーティリティに供給される電気の周波数を一定のままにするべきであるので、回転数は一定のままである。回転数は、以下に詳細に述べるように、システム１００の運転モードに応じて、送電網周波数の関数とすることができるか、あるいは、送電網周波数を決定することができる。液圧モータ１２２が供給するトルクを変化させるために、制御システム１３２は液圧モータ１２２の排出量を調整する。
【００４６】
制御システム１３２は、また、テザー１０２に好ましくない張力または弛みが生じるのを防止して風力エネルギーの捕捉を促進するため、テザー１０２が第１および第２ドラム１０４ａ、１０４ｂ上でスリップしないようにドラム１０４ａ、１０４ｂを回転させる。テザー１０２がドラム１０４ａ、１０４ｂのいずれかの回りに巻き付けられる毎に、テザー１０２の張力は低下し、その結果、テザー１０２は縮む。スリップを防止するために、制御システム１３２は、ドラム１０４ａ、１０４ｂを異なる速度で回転させる。二重キャプスタン１０５はテザー１０２の張力を低下させるので、二重キャプスタン１０５を用いることによって、テザーの寿命を有利に延ばすことができる。さらに、制御システム１３２は、格納ドラム１０８を回転させる際、格納ドラム１０８上へのテザー１０２の巻き付け数を考慮して、テザー１０２に張力を維持するように格納ドラム１０８を回転させるべき速度を決定する。格納ドラム１０８の中心からのテザー１０２の距離は、一般的に、格納ドラム１０８上へのテザー１０２の巻き付け回数と共に増大するので、格納ドラム１０８の回転速度は、一般的に巻き付け数と共に低下する。一実施態様においては、格納ドラム１０２はテザー１０２の一定張力を維持するように回転される。
【００４７】
牽引段階の間、制御システム１３２は、測定される風速に従って、第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂの速度を制御する。制御システム１３２が牽引段階を実行するための１つの前提条件は、風速が、格納ドラム１０８および二重キャプスタン１０５がテザー１０２に印加する張力に打ち勝つに十分であるということである。この速度は「組み入れ速度（ｃｕｔ−ｉｎ  ｓｐｅｅｄ）」と呼称される。
【００４８】
風がシステム１００の定格風速を超えると、制御システム１３２は、システム１００がその運転パラメータを外れて運転されるのを防ぐために、いくつかのアクションの１つを遂行することができる。例えば、制御システム１３２は、翼が風を捉える効率を低下させるために、翼の空気力学的性能を低下させることができる。代替的に、制御システム１３２は、テザー１０２のテザー角度を増大させることができる。また別の方式として、制御システム１３２は、カイトを、ウィンドウィンドウを横切って非一定の速度で飛ばし、続いてカイトを短時間空中停止させ、さらに続いて、カイトを、ウィンドウィンドウを横切って非一定の速度で引き戻すことができる。
【００４９】
ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２のそれぞれの排出量は、カイトによって相対的に高い量の風力エネルギーを捕捉するために、牽引段階の間には、液圧回路における流体の流量と圧力との積が相対的に高くなる（理想的には最大になる）ように変化させることが可能である。同様に、引き込み段階の間には、ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２のそれぞれの排出量を、カイト引き込み時に相対的に少量の風力エネルギーを利用するために、流体の流量と圧力との積が相対的に低くなる（理想的には最小になる）ように変化させることができる。
【００５０】
制御システム１３２は、また、システム１００を制御する際に他の因子をも考慮することが可能である。例えば、カイトによって捕捉される風の動力の予測値、アキュムレータ１１６の貯蔵容量が風速の予報値によってどの程度影響を受けるか、予測される電気の必要量、などである。例えば、システム１００が、一定の電力レベルでユーティリティに出力するように作動している時に、制御システム１３２は、アキュムレータ１１６に貯蔵されたエネルギーと風速の予報値とに基づいて、システム１００がどの程度の時間にわたって電力出力を維持できるかについて決定することが可能である。別の例として、制御システム１３２は、風速の予報値に基づいて、風速が低いので、あるいは嵐が到来するので、あるいは他の気象現象のために、カイトを地上ステーションに巻き取るべきか否かを決定できる。さらに、制御システム１３２は、固定電力、変動電力および削減電力の限界コストから、利益を増大するようにシステム１００を運転するべき相対的に最適な方法を決定できる。また、制御システム１３２は、電気ユーティリティおよび他の発電資産（例えばディーゼル発電機のような緊急用発電機）のいずれかまたは両者と通信連絡することも可能である。これによって、システム１００がその発電義務を履行し得なくなりそうな場合には、制御システム１３２が、ユーティリティに、別の緊急用発電源を要請するように助言すること、あるいは、別の緊急用発電源そのものを要請することが可能になる。
【００５１】
前記のように、制御システム１３２は、それが発電する電気の周波数および位相に関して２つのモードで運転することができる。システム１００が送電網上の相対的に支配的な発電機である場合は、システム１００が送電網の電気の周波数および位相を決定するであろうから、制御システム１３２は周波数および位相を一定に保持する。システム１００が送電網上の相対的に小さい発電機である場合は、制御システム１３２は、システム１００が発電する電気の位相および周波数を送電網のそれに適合させる。
【００５２】
ここで図２を参照すると、システム１００の別の実施態様が示されている。この実施態様は、図１のシステム１００の実施態様にほぼ類似しているが、ウィンチ装置１０４が二重キャプスタン１０５を含まず、従って、ウィンチ装置の液圧ポンプ／モータがポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂを含んでいないという点が異なっている。図２においては、キャプスタンが用いられていないが、別の実施態様（図示されていない）においては、単一キャプスタンまたは３つ以上のキャプスタンを用いることができる。図１に示すシステム１００においては、第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂの存在によって、格納ドラム１０８におけるテザー１０２の張力が相対的に小さくなることを意味していたが、この図１のシステムとは対照的に、図２のシステム１００においては、格納ドラム１０８において、相対的に高い量の張力がテザー１０２に生じる。その結果、テザー１０２が、それ自体の上に巻き付けられるように多数回にわたって格納ドラム１０８の回りに巻き付けられると、相対的に高い張力のために、巻き付けられたテザー１０２の最上層が、格納ドラム１０８の中心部に向かって、巻き付けられたテザー１０２の他の層の中にかつそれを貫いて強制的に押し込まれることがある。これは、「ドラムの圧潰（ｄｒｕｍ  ｃｒｕｓｈｉｎｇ）」として知られており、テザー１０２を大きく損耗する可能性がある。ドラムの圧潰を軽減するため、図２の制御システム１３２は、テザー１０２が、任意の１つの引き込み段階の直後にかつ任意の１つの牽引段階に先立って格納ドラム１０８の回りに多くとも一度しか巻き付けられないように、格納ドラム１０８を運転できる。テザー１０２がそれ自体の上には巻き付けられないので、ドラムの圧潰は排除される。
【００５３】
ここで図３を参照すると、燃焼エンジン３００が、液圧モータ１２２と発電セットの発電機１２４との間に軸を介して機械的に連結されるシステム１００の実施態様が示されている。エンジン３００と発電機１２４との組み合わせが「発電セット」である。図３には、第１および第２ドラム１０６ａ、１０６ｂが示されているが、図３のシステム１００はそれなしでも実施可能である。エンジン３００は、アキュムレータ１１６における貯蔵量を、システム１００の発電能力を毀損することなく低減させ得るので、エンジン３００の存在によって、システム設計における柔軟性を促進するハイブリッドシステムが構成されることになる。例えば、ユーティリティの要求に適合するには不十分なエネルギーしかアキュムレータ１１６内に貯蔵されていない場合には、ユーティリティを充足するのに必要なエネルギーの差異を供給するために、エンジンが燃料を燃焼できる。また、エンジン３００の存在によって、液圧モータ１２２の運転に用いられる制御アルゴリズムが簡単化される。それは、発電セットの統合制御システム（図示されていない）が発電機を駆動する軸の速度およびトルクが適切であることを保証するので、エンジン３００を設けることによって、液圧モータ１２２による速度およびトルクの出力を顧慮しなければならない必要性がなくなるという点からである。さらに、アキュムレータ１１６にテザー引き込みには不十分なエネルギーしか残っていない場合でも、エンジン３００のエネルギーを、引き込み段階の間にテザー１０２を引き込むのに使用できる。
【００５４】
代替的な実施態様（図示されていない）においては、発電機１２４と液圧モータ１２２との間にエンジン３００を機械的に連結するのではなく、液圧モータ１２２と発電機１２４とを一緒に直接連結することができる。エンジン３００は、その代わりに、液圧回路の高圧側に液圧連結される別の液圧ポンプ（図示されていない）に機械的に連結することができる。電気ユーティリティの必要性を満たすには不十分な風力エネルギーしか捕捉されていない場合には、エンジン３００を運転して液圧ポンプに液圧回路内に圧力を形成させることができる。それによって、発電機１２４が発電し得る発電量が増大する。この方法で、風力エネルギーと、望ましい場合はエンジン３００を駆動する燃料との両者を使用して、発電できるようになる。
【００５５】
ここで図４を参照すると、エンジン３００と液圧モータ１２２とが異なる発電機に機械的に連結され、続いてその異なる発電機が一緒に電気接続されるシステム１００の実施態様が示されている。液圧モータ１２２は発電機１２４に機械的に連結され、一方、エンジン３００は、発電セットの発電機１２５に機械的に連結される。それでも２つの発電機１２４、１２５が連結されるので、図４のシステム１００は、図３のシステム１００の利点を共有している。さらに、図３のシステム１００は、２つの発電機１２４、１２５の間の電気的な連繋が、通常、図３に示す発電セットおよび液圧モータ１２２の間の機械的連結より実施するのが簡単であるという点で有利である。しかし、図３のシステム１００とは対照的に、制御システム１３２は、発電を管理するのに、発電セットの統合制御システムのみに依拠することはできず、その代わりに、発電機１２４が確実にユーティリティに適した周波数および電力で発電するように、液圧モータ１２２を直接制御する。図３の実施態様は、通常、カイトが、システム１００に対して相対的に小さいエネルギー分率しか寄与していない場合、従ってエンジン３００が常時運転される場合に用いられ、一方、図４の実施態様は、通常、エンジン３００が間欠使用される場合に用いられる。
【００５６】
図３および４のシステム１００においては、制御システム１３２は、発電セットの電力出力を直接的に制御しており、発電セットの出力をシステム１００の必要性に特定的に適合させることができる。これとは対照的に、発電セットの統合制御システムが存在しないシステムでは、制御システム１３２は、通常このレベルの制御を行わない。
【００５７】
ここで図５（ａ）を参照すると、システム１００のアレイ型の実施態様であって、発電モジュール５００が複数の地上ステーションモジュール５０２に液圧連結される実施態様のブロック図が示されている。この実施態様においては、図１〜４、図８および図９に示される「地上ステーション（ｇｒｏｕｎｄ  ｓｔａｔｉｏｎ）」を、機能的に、地上ステーションモジュール５０２と発電モジュール５００とに分割することが可能である。発電モジュール５００の一実施態様が図５（ｂ）に示され、地上ステーションモジュール５０２の一実施態様が図５（ｃ）に示されている。図１〜４に示す実施態様においては、テザー１０２の引き込みおよび伸張に用いられるシステム要素（「地上ステーション要素」−例えば、格納ドラム１０８、第１および第２キャプスタン１０６ａ、１０６ｂ、および、関連する液圧ポンプ／モータ１１２、１１０ａ、１１０ｂ）は、発電に用いられるシステム要素（「発電要素」−例えば、液圧モータ１２２、発電機１２４、および、アキュムレータ１１６）に物理的に非常に近接している。図５（ａ）〜（ｃ）の実施態様においては、発電モジュール５００は発電要素を含み、各地上ステーションモジュール５０２は１組の地上ステーション要素を含む。図５（ａ）のアレイ型の実施態様は２つの利点を有する。第１は、複数の地上ステーションモジュール５０２を有することによって、複数の翼を同時に発電に用いることができるという点である。これは、システム１００の全体の発電容量を増大させるだけでなく、システム１００が連続的に風力を捕捉するように、異なる地上ステーションモジュール５０２における翼を相補的に伸張させかつ引き込むことが可能になる。これによって、システム１００における必要貯蔵量が低減する。第２に、発電要素を中心に配置して、それを、複数の地上ステーションモジュール５０２の間で共有することによって、機器の複製が可能になり、従って資本コストが低下する。
【００５８】
図５（ｂ）には発電要素が示されている。図示の実施態様においては、発電要素には、削減装置１２０と、アキュムレータ１１６と、液圧流体容器１２６と、液圧モータ１２２と、発電機１２４とが含まれる。図５（ｃ）には地上ステーション要素を示す。図示の実施態様においては、地上ステーション要素には、格納ドラム１０８と、均等巻取り器１１４と、第１および第２キャプスタン１０６ａ、１０６ｂと、液圧ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２と、削減装置１２０と、装入ポンプ１３０と、液圧流体容器１２６と、液圧流体冷却ユニット１２８とが含まれる。各地上ステーションモジュール５０２の液圧ポンプ／モータ１１０ａ、１１０ｂ、１１２は、発電モジュール５００の液圧モータ１２２およびアキュムレータ１１６に液圧連結される。これによって、地上ステーションモジュール５０２が捕捉した風力エネルギーを、アキュムレータ１１６内に貯蔵して、液圧モータ１２２を駆動するのに使用することが可能になり、さらに、アキュムレータ１１６内に貯蔵されたエネルギーを、各地上ステーションモジュール５０２のテザー１０２の引き込みに使用することが可能になる。地上ステーションモジュール５０２において削減装置１２０を用いる代わりに、圧力リリーフ弁を用いることができる。地上ステーションモジュール５０２において圧力リリーフ弁を装着すると、配管の必要量を削減できる。発電モジュール５００に組み込まれる削減装置１２０は、削減されるエネルギーによって揚水のような有用な仕事を遂行するように構成される。このような削減装置を発電モジュール５００に配置することによって、地上ステーションモジュール５０２の任意の１つが捕捉する風力エネルギーを、削減装置１２０が有利に利用し得るようになる。
【００５９】
ここで図６（ａ）を参照すると、システム１００のアレイ型の実施態様であって、電気制御モジュール６００が別の実施態様の複数の地上ステーションモジュール５０２に電気接続される実施態様のブロック図が示されている。図５（ａ）に示すシステムの実施態様においては、複数の地上ステーションモジュール５０２が一緒に液圧連結されているが、この図５（ａ）の実施態様とは対照的に、図６（ａ）の実施態様においては、地上ステーションモジュール５０２は一緒に電気接続されている。これによって、図５（ａ）の実施態様の場合と同様に、風の動力を複数の地点から同時にまたは相補的に捕捉できるようになる。また、これによって、発電されたエネルギーを、任意の１つの地上ステーションモジュール５０２から、引き込み段階の間に別の地上ステーションモジュール５０２において使用するために導くことが可能になる。
【００６０】
図６（ｂ）は電気制御モジュール６００の一実施態様を示す。図示の実施態様においては、貯蔵は中心に位置付けられていない。その代わりに、電気制御モジュール６００は、スイッチ６０２によって相互接続された複数の電線管路６０４から構成される。スイッチは、任意の１つの電線管路６０４を他の任意の電線管路６０４に電気接続し得るように構成される。各地上モジュール５０２は電線管路６０４の１つに電気接続されているので、電気制御モジュール６００は、任意の１つの地上ステーションモジュール５０２を、任意の１つ以上の他の地上ステーションモジュール５０２に電気接続することを可能にする。その結果、１つの地上ステーションモジュール５０２が牽引段階にあって風の動力を捕捉している時に、そのエネルギーを貯蔵する代わりに、それを、引き込み段階にある任意の１つ以上の他の地上ステーションモジュール５０２に振り向けて、そのモジュール５０２に使用させることができる。また、任意の１つの地上ステーションモジュール５０２によって生成される風の動力を、他の任意の地上ステーションモジュール５０２のアキュムレータ１１６内に貯蔵することもできる。これは、１つの地上ステーションモジュール５０２のアキュムレータ１１６には貯蔵スペースが全くないが、別の地上ステーションモジュール５０２は容量を有している場合に有用である。別の実施態様（図示されていない）においては、非常に大きな１つの液圧アキュムレータを、それぞれの地上ステーションモジュール５０２に液圧連結して、エネルギー貯蔵用として用いることが可能である。
【００６１】
図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すアレイ型の実施態様に用いる地上ステーションモジュール５０２の一実施態様を示す。図６（ｃ）の実施態様は、図１に示すシステム１００とほぼ同等であるが、発電機１２４の出力を、電気ユーティリティに直接電気接続するのではなく、電気制御モジュール６００に電気接続するという点が異なっている。地上ステーションモジュール５０２が他の１つの地上ステーションモジュール５０２から電気エネルギーを受け取ると、発電機１２４は、モータとして作用して、受け取った電気エネルギーを、液圧モータ１２２を駆動する機械的エネルギーに変換し、これは、アキュムレータ１１６に伝送されるエネルギーになる。貯蔵容量を地上ステーションモジュール５０２の間で共有できるので、各地上ステーションモジュール５０２におけるアキュムレータ１１６を、この方式を取らない場合より小型化することが可能になる。
【００６２】
図示の発電モジュール５００および地上ステーションモジュール５０２は、図１に示すシステム１００の実施態様によるものであるが、別の実施態様（図示されていない）においては、図２〜４のいずれかに示すシステム１００の実施態様を同様に適応させて、図５（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）に示すアレイ型の実施態様を形成することができる。さらに別の実施態様（図示されていない）においては、複数の翼を、それぞれ、その終端が１つの総合地上ステーションにあるテザーに連結することができる。各テザーは、各テザーがそれぞれ地上を離れる点が物理的に分離されるように、一連のシーブを通して導かれる。
【００６３】
ここで図７を参照すると、風の動力捕捉用としてシステム１００において使用可能な翼７０３の２つの形態が示されている。以下、１つの形態を、カイト制御ユニット（ｋｉｔｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ：「ＫＣＵ」）形態７００と呼称し、もう１つの形態を、３本ラインの形態７０１と呼称する。ＫＣＵ形態７００は、上記の図１〜６に示すシステム１００の実施態様と連携させて用いられる。ＫＣＵ形態７００は、システム１００が使用されている際には、翼７０３（１つの要素）とＫＣＵ７０２（もう１つの要素）との両者が空中にある「２要素（ｔｗｏ  ｅｌｅｍｅｎｔ）」システムである。ＫＣＵ７０２は、図１〜４に示す任意の地上ステーションに、また、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すどちらかの地上ステーションモジュールに、テザー１０２を介して連結される。ＫＣＵ７０２は、さらに、右のピッチテザー７０４ａおよび左のピッチテザー７０４ｂ（集合的に「ピッチテザー（ｐｉｔｃｈ  ｔｅｔｈｅｒ）７０４」）と、右のステアリングテザー７０８ａおよび左のステアリングテザー７０８ｂ（集合的に「ステアリングテザー（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｔｅｔｈｅｒ）７０８」）とによって翼７０３にも結合される。テザー１０２は、ピッチおよびステアリングテザー７０４、７０８を超えて延びる付加的なカイトテザーである。ＫＣＵ７０２自体は、ピッチおよびステアリングテザー７０４、７０８の張力調整に用いられる機械システム（図示されていない）と、必要に応じて地上ステーションおよび地上ステーションモジュールとの通信に用いられる通信システム（図示されていない）とを含む。通信は有線または無線で行うことができる。通信を有線で行う場合は、その導線をテザー１０２の中に埋め込むことができる。
【００６４】
ＫＣＵ７０２は、翼７０３の操縦と、翼７０３の迎え角の調整との両者を行うことができる。翼７０３を操縦するため、ＫＣＵ７０２はステアリングテザー７０８の相対的長さを調節する。例えば、翼７０３を右のステアリングテザー７０８ａの方向に操縦するために、ＫＣＵ７０２は、右のステアリングテザー７０８ａを左のステアリングテザー７０８ｂに対して短縮する。同様に、翼７０３を左のステアリングテザー７０８ｂの方向に操縦しなければならない場合は、ＫＣＵ７０２は、左のステアリングテザー７０８ｂを右のステアリングテザー７０８ａに対して短縮する。翼７０３の迎え角を調整するために、ＫＣＵ７０２は、ピッチテザー７０４の長さをステアリングテザー７０８に対して同時に調節する。翼７０３がピッチテザー７０４に向かって飛行していると仮定すると、ピッチテザー７０４がステアリングテザー７０８に対して短くなるに連れて、迎え角は減少し、同様に、ピッチテザー７０４がステアリングテザー７０８に対して長くなるに連れて、迎え角は増大する。以上の方法で、翼７０３を地上から操縦および制御することが可能である。図示の実施態様においては、両ピッチテザー７０４の長さが同時に調節されるが、別の実施態様（図示されていない）においては、ＫＣＵ７０２は、ピッチテザー７０４間の相対的長さを調節することができる。
【００６５】
３本ラインの形態７０１は、風力エネルギーが捕捉されている間、翼７０３は空中にあるがＫＣＵ７０２は空中にない「１要素（ｏｎｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）」システムである。ＫＣＵ形態７００の場合と同様に、翼７０３は、ステアリングテザー７０８およびピッチテザー７０４に取り付けられ、この両テザー７０８、７０４が、ＫＣＵ形態７００の場合と同様に、翼７０３を操縦しかつその迎え角を変えるように操作される。しかし、３本ラインの形態７０１においては、右および左のピッチテザー７０４ａ、ｂは、合体して一本化されたピッチテザー７０６を形成する。一本化されたピッチテザー７０６および２本のステアリングテザー７０８は、地上ステーションまたは地上ステーションモジュールまでの全行程にわたって延びており、その地上ステーションにおいて、その相対的長さが、以下に図８〜１０（ｃ）において説明するようなシステムおよび装置を用いて調節される。右および左のピッチテザー７０４ａ、ｂを単一の一本化されたピッチテザー７０６に合体することは、エネルギー効率を向上させるという点で有利である。それは、一本化されたピッチテザー７０６のみが地上まで延びることになるので、右および左の２本のピッチテザー７０４ａ、ｂが地上まで延びる場合より引張力が結果的に低下するからである。
【００６６】
さらに別の実施態様（図示されていない）においては、翼７０３の操縦およびその迎え角の調整を異なる方法で実施することができる。例えば、翼７０３の形状を変形することまたは捩ることができる。代わりの方式として、翼７０３を、航空機に用いられる補助翼に似た表面のような可動制御表面（ｍｏｖｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｕｒｆａｃｅ）によって、あるいは、翼７０３上に配置される異なった質量を移動させることによって制御することができる。このような変形または移動用として用いられるいかなるアクチュエータも、翼７０３の容積の内部に収容することが可能であり、かつ、翼７０３の剛性構造または半剛性構造に対して作動させることができる。さらに別の実施態様（図示されていない）においては、ＫＣＵ７０２を、翼７０３の下部に懸垂する代わりに、翼７０３の内部に一体的に組み込むことができる。この実施態様においては、ＫＣＵ７０２は、ピッチおよびステアリングテザー７０４、７０８を差動的に引張すること、翼７０３の形状を変形しまたは捩ること、および、種々の制御表面を作動させること、の任意の１つ以上の方策を遂行することによってカイトを制御することができる。
【００６７】
ＫＣＵ形態７００は、それが、翼７０３を、ただ１本のテザー１０２によって地上ステーションまたは地上ステーションモジュールに結合するという点では、３本ラインの形態７０１より勝っている。ただ１本のテザー１０２を用いることによって、３本ラインの形態７０１の場合に使用される３本のテザー７０６、７０８ａ、ｂよりも結果的に引張力が低下する。さらに、ＫＣＵ形態７００に用いられる単一テザー１０２は、３本ラインの形態７０１に使用される３本のテザー７０６、７０８ａ、ｂより少ない点数の機器によって、地上ステーションまたは地上ステーションモジュールにおいて操作しかつ制御することが可能である。これによって、相対的に技術的に簡素な地上ステーションまたは地上ステーションモジュールの使用が可能になる。
【００６８】
３本ラインの形態７０１は、ＫＣＵ７０２を使用しないので空中にある機器の質量が低下するという点では、ＫＣＵ形態７００より有利である。この点は、コストと、事故が生じた場合の責任とを低減し、ポンピングカイト技術の公衆の受容を促進する要因になる。また、３本ラインの形態７０１は、ＫＣＵ形態７００の場合の２要素とは異なって、テザー７０６、７０８ａ、ｂの端部に１つの単一要素、すなわち翼７０３を有するだけであるので、３本ラインの形態７０１は、ＫＣＵ形態７００より簡単なアルゴリズムおよびプロセスによって制御することが可能である。さらに、３本ラインの形態７０１の操作は空中のＫＣＵ７０２との通信を含まないので、３本ラインの形態７０１を用いると、ＫＣＵ形態７００を使用する場合に比べて通信に関する問題点がほとんどなくなる。従って、３本ラインの形態７０１における使用テザー７０６、７０８ａ、ｂは、ＫＣＵ形態７００の場合にはＫＣＵ７０２を使用するために必要な電力または通信用の導線を含む必要もない。
【００６９】
ここで図８を参照すると、図１のシステム１００の実施態様とほぼ同等のシステム１００の別の実施態様が示されている。但し、ウィンチ装置１０４が格納ドラム１０８と差動ラインアクチュエータ８０４とを含み、二重キャプスタン１０５を含まないという点が、図１のシステム１００と異なっている。差動ラインアクチュエータ８０４は、翼７０３の３本ラインの形態７０１と共に用いられるように構成され、一本化されたピッチテザー７０６と、相対的長さを調節し得るステアリングテザー７０８とに連結される。差動ラインアクチュエータ８０４を経由した後、ピッチおよびステアリングテザー７０６、７０８は格納ドラム１０８の上に巻き付けられる。図示の実施態様においては、ピッチおよびステアリングテザー７０６、７０８は、同じ格納ドラム１０８の異なる部分に、それらが互いに重なり合わないように巻き付けられる。しかし、別の実施態様（図示されていない）においては、各テザー７０６、７０８ａ、ｂをそれ自体の格納ドラムに巻き付けることができる。
【００７０】
上記のように、差動ラインアクチュエータ８０４は、翼７０３を操縦しかつその迎え角を調整するために、右および左のステアリングテザー７０８ａ、ｂの長さを相互に調節できると共に、一本化されたピッチテザー７０６に対するステアリングテザー７０８の長さをも調節できる。差動ラインアクチュエータ８０４が一本化されたピッチテザー７０６の長さをどのように調節するかを表す模式的な表現が図１０（ａ）に示されており、差動ラインアクチュエータ８０４がステアリングテザー７０８の長さをどのように調節するかを示す模式図が図１０（ｂ）に示されている。
【００７１】
図１０（ａ）において、一本化されたピッチテザー７０６が翼７０３から地上ステーションに近付くと、そのピッチテザー７０６は、格納ドラム１０８の回りに巻き付けられる前に、最初に可動ピッチテザーシーブ１００２の回りに巻き付けられ、続いて基準ピッチテザーシーブ１００６の回りに巻き付けられる。基準ピッチテザーシーブ１００６は地上に定置されているが、可動ピッチテザーシーブ１００６は、図１０（ａ）に矢印で示すように横方向に可動である。可動ピッチテザーシーブ１００６が基準ピッチテザーシーブ１００４から離れるように動かされると、一本化されたピッチテザー７０６は短縮され、可動ピッチテザーシーブ１００６が基準ピッチテザーシーブ１００４の方向に動かされると、一本化されたピッチテザー７０６は延長される。
【００７２】
同様に、図１０（ｂ）においては、右のステアリングテザー７０８ａが翼７０３から地上ステーションに近付くと、そのステアリングテザー７０８ａは、格納ドラム１０８の回りに巻き付けられる前に、最初に可動右ステアリングテザーシーブ１００６の回りに巻き付けられ、続いて基準右ステアリングテザーシーブ１００６の回りに巻き付けられる。左のステアリングテザー７０８ｂが翼７０３から地上ステーションに近付くと、そのステアリングテザー７０８ｂは、格納ドラム１０８の回りに巻き付けられる前に、最初に可動左ステアリングテザーシーブ１０１０の回りに巻き付けられ、続いて基準左ステアリングテザーシーブ１０１２の回りに巻き付けられる。基準ステアリングテザーシーブ１００８、１０１２は地上に定置されているが、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０は、図１０（ｂ）に矢印で示すように横方向に可動である。ステアリングテザー７０８の一方の長さを他方に対して調節するために、一方の可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０をもう一方に対して動かすことができる。例えば、翼７０３を右のステアリングテザー７０８ａの方向に操縦するために、可動右ステアリングテザーシーブ１００６を、基準右ステアリングテザーシーブ１００８から離れるように動かすことができ、または、可動左ステアリングテザーシーブ１０１０を基準左ステアリングテザーシーブ１０１２の方向に動かすことができ、あるいはその両者を実施できる。翼７０３の迎え角を調整するために、両可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０を定置状態に保持しながら、一本化されたピッチテザー７０６の長さを調整することができ、または、可動ピッチテザーシーブ１００２を定置状態に保持しながら、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０を一致して動かすことができ、あるいはその両者を実施できる。
【００７３】
ここで図１０（ｃ）を参照すると、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０の動作を制御するのに使用できる装置１０１８、従って、差動ラインアクチュエータ８０４の一部を形成し得る装置１０１８が示されている。装置１０１８は基準テーブル１０１６および可動テーブル１０１４を含むが、この両テーブルは、互いに隣接しており、かつ、相互に縦方向に摺動可能である。図示の実施態様においては、各テーブル１０１４、１０１６は縦方向に延びる２本のビームから構成され、その２本のビームの間に、横方向に延びる２本のビームが配置かつ固定されて、長方形のテーブルが形成される。しかし、他の実施態様においては、テーブル、または任意の適切なタイプの基板を、別の適切な方法で構成することができる
【００７４】
可動テーブル１０１４の側面に、可動右ステアリングテザーシーブ１００６が取り付けられ、可動テーブル１０１４のもう一方の側面に、可動左ステアリングテザーシーブ１０１０が取り付けられる。各可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０は、他方の可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０に対して可動テーブル１０１４上において縦方向に摺動可能であり、これによって、ステアリングテザー７０８の長さを相互に調節することが可能になる。さらに、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０を、可動テーブル１０１４に対して定置的に保持することも可能である。この場合は、一本化されたピッチテザー７０６の長さをステアリングテザー７０８の長さに対して調節して、それによって、翼７０３の迎え角を変化させるように、可動テーブル１０１４を基準テーブル１０１６に対して動かすことができる。図示されていないが、同様の装置を、一本化されたピッチテザー７０６の長さを調節するのに用いることができる。一実施態様においては、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０が、それぞれ、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０の両者を同時に動かすベルトに連結される。代わりの方式として、可動ステアリングテザーシーブ１００６、１０１０を、それぞれ、独立に縦方向に摺動可能にしてもよい。
【００７５】
ここで図９を参照すると、図８のシステム１００の実施態様とほぼ同等の、風の動力捕捉用として用いられるシステム１００の別の実施態様が示されている。但し、格納ドラム１０８と差動ラインアクチュエータ８０４とが３つのウィンチドラム９０２ａ〜ｃに置き換えられ、各ウィンチドラム９０２ａ〜ｃはそれぞれ独立に液圧ポンプ／モータ９０４ａ〜ｃによって駆動されるという点が、図８のシステム１００と異なっている。右のステアリングテザー７０８ａは１つのウィンチドラム９０２ａの上に巻き付けられ、左のステアリングテザー７０８ｂは別のウィンチドラム９０２ｂの上に巻き付けられ、一本化されたピッチテザー７０６は第３のウィンチドラム９０２ｃの上に巻き付けられる。図９のウィンチドラム９０２ａ〜ｃによってテザー７０６、７０８ａ、ｂの相対的長さを変化させると、ウィンチ９０２ａ〜ｃによってテザー長さを独立に制御する場合のライン損が低減されるので、図８の差動ラインアクチュエータ８０４による場合よりも効率的である。しかし、図９の実施態様は、図８の実施態様においてはただ１つの液圧ポンプ／モータ１１２が用いられるのと違って、３つの液圧ポンプ／モータ９０４ａ〜ｃを利用する。従って、液圧ポンプ／モータ１１２、９０４ａ〜ｃのコストが、相対的に小型の風力発電プラントの場合には、図９の実施態様を不経済なものにする可能性がある。テザー７０６、７０８ａ、ｂの相対的長さを調節する際の精度を高めるために、液圧ポンプ／モータ９０４ａ〜ｃの制御システムは、場合によっては、相互に通信することが可能である。
【００７６】
上記の実施態様においては、液圧ポンプ／モータ１１０ａ、ｂ、１１２、９０４ａ〜ｃ用として可変容量型液圧ポンプ／モータを用いることができる。使用可能な典型的な可変容量型液圧ポンプ／モータは、ＨＮＣ１００−ＳＥＫデジタル制御器アセンブリによって制御される二次制御Ｂｏｓｃｈ（商標）Ｒｅｘｒｏｔｈ（商標）ポンプ、例えばＡ４ＶＳＯ４０−ＤＳ１である。特に、可変容量型液圧ポンプ／モータを使用することによって、液圧ポンプ／モータ１１０ａ、ｂ、１１２、９０４ａ〜ｃの出力軸の速度およびトルクを運転者が直接制御することが可能になり、これは、非効率でエネルギー浪費型のスロットル弁を用いることなくテザー１０２、７０６、７０８の長さを正確に制御するのに有用である。上記の実施態様においては、種々の液圧要素が圧力連結されているのでスロットル弁を避けることができるが、それは、これらの液圧要素がほぼ同じ圧力を受けているが、必ずしも同じ液圧流体の流量を受けていないという点からである。これは、種々の液圧要素が、同じ液圧流体の流量を受けているが必ずしもほぼ同じ圧力を受けていない流量連結の場合とは反対になっている。
【００７７】
システム１００の以上に述べた任意の実施態様を制御するために制御システム１３２が用いる方法は、任意の適切な制御器、例えば、プロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ、書き替え可能ゲートアレイによって実行するためにコンピュータ読み取り可能な媒体上に保存すること、あるいは、例えば、アプリケーション特化集積回路によってハードウェア内で実行することが可能である。例えば、制御システム１３２は、制御システム１３２に任意の前記の方法の実施態様を実行させる命令文が個別にまたは集合的にコード化された内部メモリまたは外部メモリのいずれかまたはその両者を有するプログラマブルロジックコントローラを含むことができる。典型的なコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤのようなディスクベースの媒体、ハードドライブおよび他の形式の磁気ディスク保存媒体のような磁気媒体、フラッシュ媒体、ランダムアクセスメモリおよび読み取り専用メモリのような半導体ベースの媒体が含まれる。
【００７８】
便宜上、以上に述べた典型的な実施態様は、種々の相互結合された機能ブロックまたは別個のソフトウェアモジュールとして記述されている。しかし、これは必須ではなく、これらの機能ブロックまたはモジュールを、境界が明確でない単一のロジック装置、プログラムまたは操作に等価的に集合させる場合もあり得る。いずれにしても、フレキシブルなインターフェースの機能ブロックおよびソフトウェアモジュールまたは特徴を、それ自体によって、あるいは、ハードウェアまたはソフトウェアにおける他の操作との組み合わせにおいて実行できる。
【００７９】
以上、特定の実施態様例について記述したが、他の実施態様が可能であって、本発明に包含されるよう意図されていることが理解されるべきである。以上に述べた実施態様例の変更およびそれに対する調整が、示されていないが可能であることは当業者には明白であろう。
【図１】
2013535612.tif 000003
【図２】
2013535612.tif 000004
【図３】
2013535612.tif 000005
【図４】
2013535612.tif 000006
【図５−１】
2013535612.tif 000007
【図５−２】
2013535612.tif 000008
【図６−１】
2013535612.tif 000009
【図６−２】
2013535612.tif 000010
【図７】
2013535612.tif 000011
【図８】
2013535612.tif 000012
【図９】
2013535612.tif 000013
【図１０】
2013535612.tif 000014
【図１０（ｃ）】
2013535612.tif 000015
【国際調査報告】
2013535612.tif 000016
2013535612.tif 000017