(57)【要約】本発明は、水若しくは液体内、その上部又はそれに接する領域から流体をポンピング又は除去するためのシステム及び方法並びに当該システム及び方法のためのアプリケーションに関する。ある実施形態は、例えば、液体環境における構造物の発生物形成又はファウリングを抑制又は防止することに適用可能であり得る。他の実施形態は、例えば、エネルギー蓄積装置又は潮流電力エネルギー生成システムに適用可能となり得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水界構造物のファウリングを減少させるためのシステムであって、
前記構造物の使用中に水に曝露される少なくとも１つの表面を備える水界構造物と、
前記水に曝露される表面の少なくとも一部分の凹部領域であって、水と前記領域の間の実質的に不連続な物理的分離を保持するように構成される凹部領域と
を備える前記システム。
【請求項２】
前記凹部領域の下方の体積が調整可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記凹部領域の表面積が調整可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
水に対する前記凹部領域の高さが調整可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記凹部領域の下方の体積、前記凹部領域の表面積、又は水上の前記凹部領域の高さの少なくとも１つが、前記凹部領域の又は前記凹部領域上の表面形態を変えることによって調整される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
エネルギーを蓄積する処理であって、
第１の密度を有する第１の流体の少なくとも一部分を、前記第１の流体よりも低い第２の密度を有する第２の流体で排除することによってエネルギーを蓄積するステップであって、前記第１及び第２の流体が相互に実質的に不混和性である、ステップと、
前記低密度側の第２の流体の少なくとも一部分を前記第１の高密度側の流体で排除することによって電力放電を可能とするステップと
を備え、
前記生成するステップ、前記可能とするステップ又はその両方が、圧力及び重力によって促進される、処理。
【請求項７】
前記生成するステップ、前記可能とするステップ又はその両方が水面下で行われ、前記水が圧力を高めるのに採用される、請求項６に記載の処理。
【請求項８】
前記第１の流体が水である、請求項６に記載の処理。
【請求項９】
前記第２の流体が、圧縮天然ガス、液化天然ガス、液体炭化水素、石油エーテル又は原油からなる、請求項６に記載の処理。
【請求項１０】
前記第２の密度を有する前記第２の流体が、水体の表面付近に貯蔵される、請求項６に記載の処理。
【請求項１１】
潮流から電力を生成するための処理であって、
潮汐水に動作可能にリンクされ、高潮流において空気が水によって排除され、低潮流において水が空気によって排除されるように構成されたキャビティを提供するステップと、
高潮流において前記キャビティ内の空気の少なくとも一部分を水によって排除するステップと、
低潮流において前記キャビティ内の水の少なくとも一部分を空気によって排除するステップと
を備え、
水、空気又はその両方を排除するステップが電力を生成する、処理。
【請求項１２】
前記キャビティが底部に対して開放された、請求項１１に記載の処理。
【請求項１３】
排除された空気の少なくとも一部分を空気式発電機に転送するステップをさらに備える請求項１１に記載の処理。
【請求項１４】
空気の排出中に空気の流速を制御するステップをさらに備える請求項１１に記載の処理。
【請求項１５】
空気の排出中に水の流速を制御するステップをさらに備える請求項１１に記載の処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１８年５月１１日出願の仮出願第６２／６７０１３３号の優先権を主張し、それはその全体においてここに参照により取り込まれる。  
【背景技術】
【０００２】
スケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）、ファウリング（ｆｏｕｌｉｎｇ）、他の「発生物」及び腐食は、水インフラ及び他の液体インフラにダメージを与えてしまうことになる。スケーリング、ファウリング、他の「発生物」及び腐食は、インフラ寿命、インフラ構造の整合性、ボート及び他の水用乗り物の効率を抗力及び重量の増加によって低減し、パイプを詰まらせ、ドック及びブイの浮力を低減し得る。
【０００３】
スケーリング、ファウリング及び他の「発生物」を防止するための従来技術は、防汚剤及び抗スケーラント剤を含む。防汚剤及び抗スケーラント剤には複数の大きな不利益がある。それらは、一般に環境に悪く、水界生態系に有毒なこともある。それらは、一般に一時的なものにすぎず、持続的効果のためには再付加又は交換を必要とする。それらは、一般的に、材料費、塗布費及びそれらの一時的性質に起因するなどして高価となる。
【０００４】
ドック及び他の永久的又は半永久的な水インフラでは、防汚剤及び抗スケーラント剤を採用しないのが一般的である。一般に、蔓脚類及び／又は他の発生物は、ドックの底部から定期的に除去される。蔓脚類及び他の発生物は、ドックに大きな重量を加えることになり、ドックポンツーンを損傷させ又は穴をあけてしまう。除去は高価であり、労力がかかり、一時的な解決策にしかならない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、水若しくは液体内、その上部又はそれに接する領域から流体をポンピング又は除去するためのシステム及び方法並びに当該システム及び方法のためのアプリケーションに関する。
【０００６】
幾つかの実施形態が、例えば、液体環境における発生物の形成又は構造物のファウリングを抑制又は防止することに適用可能となり得る。上記液体環境は、水性及び／又は非水性環境で構成され得る。ここに記載される幾つかの実施形態は、コーティング、ペイント、手動での清掃／スクラビング又は当技術で説明される他の方法を要することなく、発生物の形成又はファウリングを抑制、根絶又は防止することができる。発生物の形成は、これに限定されないが、以下の：海洋発生物、ファウラント、海洋生物、海洋動物、無機スケーリング、有機スケーリング、蔓脚類、ムール貝、アサリ、カキ、ミミズ、エビ、甲殻類、バイオフィルム、藻類、細菌、真菌又はアメーバの１以上又は組合せを含み得る。液体環境における発生物の形成又は構造物のファウリング若しくは腐食を抑制又は防止することに関する上記実施形態のためのポンプ及び発電機のような可動部は、所望であれば、水体又は液体の表面の上方全体に位置し得る。
【０００７】
幾つかの実施形態が、例えば、ドックなどの浮遊構造物の高さを増減させることに適用可能となり得る。ここに記載される幾つかの実施形態は、上記浮遊構造物の内部又は下部の凹部領域に空気をポンピングすることによって、空気、他の気体又は他の低密度流体が上記凹部領域における水の一部分を少なくとも部分的に排除するように浮遊構造物の液体の表面上の高さを増加させることを伴い得る。同様に、気体が上記凹部領域から出ることを可能とすることによって、又は気体を上記凹部領域からポンピングすることによって、浮遊構造物の液体の表面の上方の高さが低減され得る。空気又は他の気体は、１以上のチューブを用いて上記凹部領域へ又はそこから移送され得る。凹部領域は、水又は他の液体に対して開放され得る。それが有利であれば、気体のポンピング又は放出は、水又は液体の外部全体の可動部を用いて行われ得る。可動部を水又は液体の外部に又は接触させずに有することによって、可動部（例えば、エアポンプ）は、より低コスト機器で構成され、ファウリングの影響を受けにくく、より長い寿命を有し得る。
【０００８】
幾つかの実施形態が、例えば、エネルギー蓄積装置に適用可能となり得る。ある実施形態は、水又は液体の表面下の貯蔵領域及び水若しくは液体の表面付近又はその水若しくは液体の上方の貯蔵領域を伴い得る。上記エネルギー蓄積装置を「充電」するために、比較的低い密度の液体又は気体のような低密度流体が上記貯蔵領域にポンピングされて、水などの高密度流体を排除し得る。上記エネルギー蓄積装置を放電させるために、上記高密度流体が上記低密度流体を排除することが可能とされ、発電機を介した低密度流体の流れに起因して電力を生成し得る。ポンプ及び発電機のような上記エネルギー蓄積装置の可動部は、所望であれば、水又は液体の表面の上方全体に位置し得る。
【０００９】
幾つかの実施形態が、例えば、例えば潮流に起因する水位の変化からエネルギーを生成する潮流電力エネルギー生成システムに適用可能となり得る。ある実施形態は、潮流に起因する水位の上昇に起因する貯蔵領域から空気又は他の流体の排除を用いて電力などのエネルギーを生成することを伴い得る。ある実施形態は、潮流に起因する水位の低下に起因する貯蔵領域への空気又は他の流体の移動を用いて電力などのエネルギーを生成することを伴い得る。ポンプ及び発電機のような上記潮流電力システムの可動部は、所望であれば、水又は液体の表面の上方全体に位置し得る。
【００１０】
ここに記載される実施形態は組み合わせられてもよく、ここに記載されるシステム及び方法は複数の同時的アプリケーションと重複し又はそれを有し得ることを留意することが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１−２】図１は、各フロート又はポンツーンの底部の凹部領域「ガスポケット」（「３」）を有する例示のドックである。図２は、相互接続されたエアポンプ及びチューブを有する各フロート又はポンツーンの底部の凹部領域「ガスポケット」（「３」）を有する例示のドックである。
【図３−４】図３は、例えば、波、乱流水又はドック角度の大きな変化の際に空気又は気体の喪失を防止するのに採用され得る拡張「壁」を有する例示的実施形態である。図４は、ガスポケットにおける気体の体積を変化させることによって液体面上の高さ及び／又はドックなどの浮遊構造物の角度を調整する例示的実施形態である。図４は、高さの増加を示し得る。
【図５−６】図５は、ガスポケットにおける気体の体積を変化させることによって液体面上の高さ及び／又はドックなどの浮遊構造物の角度を調整する例示的実施形態である。図５は、高さの減少を示し得る。図６は、より低密度の液体及びより高密度の液体を採用する実施形態の例示の簡略化した設定である。
【図７−８】ステップ１：図７は、充電中のエネルギー蓄積実施形態を示し得る。ステップ２：図８は、比較的充電された状態におけるエネルギー蓄積実施形態を示し得る。
【図９−１０】ステップ３：図９は、放電するエネルギー蓄積実施形態を示し得る。ステップ４：図１０は、比較的放電された状態におけるエネルギー蓄積実施形態を示し得る。
【図１１−１３】図１１は、より高い頭高における又は表面の上方のＬＤＬ及び／又はＨＤＬ貯蔵領域がプラットフォーム又は浮遊プラットフォーム上に位置する例示的実施形態を示し得る。図１２は、より高い頭高における又は表面の上方のＬＤＬ及び／又はＨＤＬ貯蔵領域が陸上に位置する例示的実施形態を示し得る。図１３は、複数の水面下貯蔵領域がエネルギー蓄積及び／又は化学的蓄積に採用される例示的実施形態を示し得る。
【図１４−１６】ステップ１（高潮流、充填中及び発電）：図１４は、発電されている実施形態を示し得る。ステップ２（高潮流、キャビティ満）：図１５は、貯蔵領域がほぼ水で満たされた実施形態を示し得る。ステップ３（低潮流、排出中、発電）：図１６は、周囲の水体の水位が貯蔵領域内部の水位よりも相対的に低い場合に発電する実施形態を示し得る。
【図１７−１９】ステップ４（低潮流、空疎）：図１７は、貯蔵領域の水がほぼ空である実施形態を示し得る。ステップ４、代替（低潮流、空疎、季節及び場所による）：図１８は、貯蔵領域の水が完全に空となった実施形態を示し得る。ステップ５（低潮流、残水をポンプ除去）：図１９は、空気が貯蔵領域にポンピングされて残留水を除去又は排除する実施形態を示し得る。
【図２０−２２】ステップ１（高潮流、充填中、発電）：図２０は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。ステップ２（高潮流、キャビティ満）：図２１は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。ステップ３（低潮流、排出中、発電）：図２２は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。
【図２３−２５】ステップ４（低潮流、空疎）：図２３は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。ステップ１（高潮流、充填中、発電）：図２４は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。ステップ２（高潮流、満）：図２５は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【図２６−２８】ステップ３（低潮流、排出中）：図２６は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。代替ステップ３（低潮流、排出中、潮流及び場所による）：図２７は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。ステップ４（低潮流、空疎）：図２８は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【図２９】図２９は、浮遊ポンプ又は発電ステーションを有する例示的実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態の説明］
例示的実施形態は、液体構造物の底部又は側部に接続された「壁」を伴い得る。液体構造物は、これに限定されないが、以下の：浮遊構造物、ドック、ブイ、プラットフォーム、ボート、平底船、スキフ又は表面構造物の１以上又はその組合せを含み得る。液体構造物は、水中にあり若しくは水辺にあり、水に接し、水に浸漬し、水に接し若しくは他の液体に接しつつ、又は陸地に固定され若しくは少なくとも部分的に陸地に支持される構造物も含み得る。
【００１３】
例示的実施形態では、構造物は、ドックであり得る（なお、ドックは例示の浮遊構造物として与えられ、ここに記載される実施形態の要素はここに記載される他の浮遊又は非浮遊構造物に適用可能となり得る）。ドックの側部若しくは底部又はドックの底部の外周付近に接続され得る「壁」が、接続され、それらはドックの構成要素として、又はドックの底部の形状の構成として接続される。あるいは、ドックの底部の形状は上記「壁」を有するように特注され得るものであり、例えば、上記「壁」は接続される独立した材料ではなくドックの形状の一部のようになり得る。上記「壁」は、水に接する浮遊ドックの大部分又は全部の垂直水深を超えて突出し得る。構造物への「壁」の接続は、理想的には気密又は水密であり得る。上記「壁」は、単に凹部構造物又は凹部構造物の突出部分を備え得る。
【００１４】
上記壁は、例えば、浮遊構造物の底部付近に位置する凹部領域若しくはキャビティの形成をもたらし、又は浮遊構造物の底部の大部分を構成し得る。本実施形態では、上記凹部領域の少なくとも一部分を気体が占有し得る。上記気体は、これに限定されないが、以下の：空気、窒素、水蒸気、メタン、水素、燃焼排ガス、二酸化炭素、酸素、不活性ガス、アルゴン、ヘリウム、部分的に水不溶性気体、炭化水素、オゾン、又はこれらの組合せの１以上又は組合せを含み得る。気体は、上記凹部領域において少なくとも一時的に、半永久的に又は実質上永久的に「閉じ込められ」得る。上記凹部領域における上記「閉じ込められた」気体を「ガスポケット」又は「エアポケット」ということがある。上記気体は、例えば、１）気体よりも水が高密度であること、２）その気体が水／気体界面を実質的に通過できないこと、及び／又は３）凹部領域の相対気密性又はガス密閉性に起因して、上記凹部領域に留まる。
【００１５】
エアポケットの動作原理は、簡単な空の飲料カップ及び水で満たされた容器を用いて説明できる。空の飲料カップが逆さにされて上下逆の姿勢で水面下に沈められると、空気は飲料カップを通じて上方に出られないため、水は当該空気を置換することはできないので、当該飲料カップの空気は、当該飲料カップ内部に閉じ込められることになる。上記の閉じ込められた空気はエアポケットの例となり、空気が閉じ込められたカップの内部の領域は凹部領域又はキャビティの例となり得る。従来技術において上記エアポケット効果が採用された例示のアプリケーションは、「ダイビングベル」を含み得る。
【００１６】
上記ガスポケット又はエアポケットは、水と凹部領域の表面の少なくとも一部分との間の分離又は不連続な分離を形成することになる。水は、凹部領域の固体表面の少なくとも一部分との接触から、水と上記固体表面との間のガスポケットの物理的分離又は障壁に起因して、分離され得る。凹部領域の固体表面の表面領域の大部分は、上記ガスポケットに接することになる。エアポケットによって排除された水の表面領域の大部分は、空気−水界面においてエアポケットに接することになる。上記ガスポケットに接する上記凹部領域又は表面領域は、底部、例えば、表面構造物の底部の表面領域の大部分又はほぼ全てを構成する。上記ガスポケットに接する上記凹部領域又は表面領域は、水又は他の液体に曝露され又はそれに対して弱いこともあり、あるいはそれに接する上面領域の大部分又はほぼ全てを構成することになる。上記大部分は、液体又は水体に接する構造物の表面の底部の５％超、１０％超、２０％超、３０％超、４０％超、５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、又は９５％超を構成し得る。
【００１７】
ファウリング、スケーリング又は発生物の形成は、液体と、例えば上記ガスポケットからもたらされた凹部領域の表面の少なくとも一部分との間の上記分離又は不連続な分離によって抑制され得る。水が固体表面との直接の接触状態にある場合、一般に水環境では、ファウリング、スケーリング又は発生物の形成が発生する。上記エアポケットは、水の実質的な表面領域（そうでなければ固体表面と接触状態となり得る）が、固体表面とではなく水−気体又は水−空気界面と接することを可能とする。上記気体の分離又は空気の障壁は、液体系又は水系ファウラント、スケーラント又は発生物が上記固体表面に付着するのを防止する。上記凹部領域は、液体に接している浮遊構造物又は構造物の底部の表面領域の少なくとも一部分を構成し得る。上記凹部領域は、液体に接している上記浮遊構造物又は構造物の底部の大部分又は表面領域の実質的部分、ほとんど又はほぼ全てを構成することになり、これはガスポケット又はエアポケットを有さない同じ構造物に対してファウリング、スケーリング又は発生物の形成の実質的低減を可能とし得る。
【００１８】
ファウラント、スケーラント又は発生物は、一般に水から固体表面との直接の接触を介して表面に付着する。水系ファウラント、スケーラント又は発生物は、一般に空気又は他の気体を介して固体表面まで通過することはできない。水系ファウラント、スケーラント又は発生物が幾らか空気又は他の気体を固体表面まで通過できることができる場合において、上記気体を介した大量の移送は、水が固体表面と直接接していたとした場合よりも小さな桁となり得ることに留意することが重要である。結果として、水との直接の固体表面接触の環境に対して、水系ファウラント、スケーラント又は発生物は、実質的に幾らか又は相対的に同等のファウリング、スケーリング又は発生物を気体又は空気環境に導くのには不充分な質量しか移送させないことになる。
【００１９】
ガスポケット、凹部領域又はその両方は、安定性を増加又は減少させ得る。安定性は、例えば、一方に気体−固体界面を、他方に固体−水界面を有する構造物によって生成される「吸引」効果又は引力に起因して増加し得る。安定性は、例えば、凹部領域の「壁」に重量を付加することによって、例えば、ドックの重心を下げることによって増加し得る。重量を凹部領域又は構造物の底部付近の壁に加えることによって、構造物は、例えば、構造物の重量の不均衡又は大波がある場合に、ガスポケットの気体を喪失するのに充分なほどに傾きにくくなる。ガスポケット又は凹部領域は、重心を潜在的に増加させることにより、安定性を低減し得る。構造物が有義波又は荒波の可能性のある環境にある場合、例えば、構造物に接続されたジャイロスコープ安定器、安定化錨、安定化錘又は安定化アースを含めて安定性を増加させ又は傾きを最小化することが望ましいこともある。
【００２０】
ガスポケット、凹部領域、又はガスポケットを可能とする表面の変形は、腐食又は劣化を防止するのに採用され得る。例えば、腐食に感度のある材料又は装置が、水面下に保管される場合にガスポケット内に配置されてもよい。例えば、ボートのプロペラは、プロペラ又はボートが使用されていない場合にガスポケットに囲まれてもよく、これは上記プロペラを凹部領域で内包し又は囲むことによって可能とされ得る。例えば、水面下の水力機器又は水面下のトリムタブが、例えば、使用されていない場合にガスポケットによって囲まれてもよい。
【００２１】
チューブがガスポケット又は凹部領域内に配置されてもよく、（例えば、これに限定されないが、空気又は窒素のようなここに記載される気体を含む）気体が、上記チューブ及び／又は（当該チューブに接続され得る）ガスポンプを用いて凹部領域にポンピングされてもよい。チューブの開口の一方は、上記凹部領域の内部又は上記凹部領域の下方に配置され得る。上記凹部領域への気体の最初のポンピングは、上記凹部領域におけるガスポケットの形成を可能とし得る。ガスポケットの形成後、追加の気体が上記領域にポンピングされて、例えば、これに限定されないが、以下の：上記ガスポケットを膨張させること、上記ガスポケットから出ることになる気体を交換すること、上記ガスポケット及び凹部領域からの過剰な気体のオーバフロー又は溢れ出しを可能とすること、の１以上又はその組合せを含み得る。
【００２２】
上記凹部領域又はガスポケットには、例えば、大波の場合、又は構造物が大きな角度で傾けられた場合に、水が流入し得る。例えば、水の接触からもたらされる潜在的なスケーリング、ファウリング又は腐食を最小化するように、上記水の接触が一時的なものとなり又は可能な限り短い継続時間のものとなることが有利であることもある。水の接触の頻度を潜在的に最小化する１つの手段は、例えば、チューブ又は加圧エアタンクを用いて上記凹部領域又はキャビティに空気又は他の気体をポンピングすることであり得る。上記空気又は他の気体は、上記凹部領域に連続的にポンピングされてもよいし、上記凹部領域に所定の機会にのみポンピングされてもよい。例えば、上記所定の機会は、ガスポケット又はエアポケットが空気を喪失する危険にあり又は凹部領域への水の流入の危険にある場合であり得る。例えば、上記所定の機会は、構造物が特定の角度を超えて傾く場合であってもよく、それは、例えば、当技術で公知の角度変化又は移動を測定するための装置を用いてトリガ又は測定され得る。例えば、上記所定の機会は、上記凹部領域の固体表面の一部分が湿潤し、少なくとも部分的に湿潤し、又は接水する場合であってもよく、それは、例えば、水若しくは湿潤センサ又はそれは当技術で公知の同様の装置を用いてトリガ又は測定され得る。
【００２３】
「壁」がドック又は複数のドックの重量を扱う耐久性及び能力があり、他の物体又は要素による酷使に耐性があることが望ましいことがある。例えば、上記壁は「スカート」からなるものであってもよく、例えば、材料は、構造的に屈曲可能であり得るが、エアポケットを保持できる。上記「スカート」はホバークラフトで採用される「スカート」と類似し得るが、ホバークラフトとは異なり、このスカートはある程度又は全体として水面下に残り得る。
【００２４】
例示の耐久性のある壁は、ドックの底部に接続され、例えば、ドックの底部の外周縁部付近に取り付けられたチューブを備え、ドックの外周縁部を囲んでいてもよい。「壁」の損傷を防止するために、チューブは、ドックが移動されている時は折り畳み可能であってもよい。チューブは、例えば、これに限定されないが、空気圧若しくは水圧又は空気若しくは水力流体の充填物などの空圧手段又は水圧手段などを用いて、膨張されてもよいし、より堅くなるものであってもよい。上記チューブは、空気又は水がドックとチューブ「壁」との間の接続を通過することを防止するような態様でドックに接続されてもよい。
【００２５】
これに限定されないが「壁」、ガスポケット、凹部領域、チューブ、ガスポンプ若しくはエアポンプを含み得る本発明及び／若しくは本発明の要素、並びに／又はここに記載される実施形態の他の要素は、既存の構造物に後付けされてもよいし、新たな構造物の要素であってもよい。
【００２６】
本発明は、非水性液体環境におけるファウラント、スケーラント又は発生物を防止又は最小化するのに適用可能ともなり得る。
【００２７】
浮遊構造物の部分は、例えば、凹部領域又はガスポケットの外部の固体表面を含み得る水又は液体に接し得る。水又は液体に接している上記固体表面は、発生物、ファウリング又はスケーリングに影響を受け易いことがある。水又は液体の表面下の固体表面領域の大きな部分がガスポケットに接していることになり、結果として、発生物、ファウリング又はスケーリングの形成の影響を受けず又はそれを形成し難くなることに留意することが重要である。これは、固体構造表面のほとんどの水面下領域で発生物、ファウリング又はスケーリングの形成を大幅に減少させ又はなくす効果を有し得る。水又は液体に接している表面は発生物、ファウリング又はスケーリングの形成を有し得るが、１）側壁は、一般に浮遊構造物の底部／下部／下腹部よりも洗浄／スクラブするのが容易であること、２）発生物、ファウリング又はスケーリングの形成の総量は、本発明が採用されないとした場合よりも大幅に少ないこと、３）過剰な空気を上記凹部領域にポンピングして、構造物の側部に沿って上昇し得る小さな気泡の形成を促進することによってエアポケットによって保護されない領域での発生物形成を最小化するエアカーテンが生成され得ることに留意することが重要である。
【００２８】
水とは、液体を指すこともある。上記液体は、これに限定されないが、塩水を含む水の少なくとも一部分を含有する液体を含み得る。上記液体は、これに限定されないが、海洋環境、水生環境、川、湖、塩水溜まり、フラックス水、廃水、油貯蔵庫、化学貯蔵庫又は他の液体環境を含み得る。
【００２９】
ガスポケットは、又は低乱流、最小乱流若しくは非乱流条件では、閉じ込められて静止し得る。非乱流条件は、水が静穏であり、肉眼では動いていないように見え、上記水中の構造物も肉眼では動いていないように見える環境を含み得る。低乱流又は最小乱流条件は、水が静穏であり、肉眼では動いているように見え、及び／又は上記水中の構造物は静穏であり、肉眼では動いているように見える環境を含み得る。低乱流環境では、認識可能な動きがあるものの、水又は構造物の動きは、ガスポケット内の気体の１０％より多い、２０％より多い、２５％より多い、３０％より多い、４０％より多い又は５０％より多い気体が３０秒間に構造物下から出るのに充分ではない。上記気体の排出は、上記ガスポケットからの気体の意図的な除去又は上記ガスポケットに相互接続されたチューブを介した気体の排出を含まなくてもよいことに留意することが重要である。
【００３０】
幾つかの実施形態が、所定形態の発生物などの発生物の形成を促進するのに採用され得る。例えば、ガスポケットなどのここに記載される実施形態は、侵入種の藻類又は侵入種の魚類の卵、その他潜在的に有害な水系生態を死滅させるように所定領域に形成されてもよい。例えば、ガスポケットは、局所的酸化を可能とし得る。例えば、ガスポケットは、局所的脱酸化を可能とし得る。例えば、ガスポケットは局所的冷却を可能としてもよく、それは蒸発冷却であってもよく、それは、例えば、サンゴの寿命を延ばし又はサンゴの健康状態を向上し得る。例えば、ガスポケットは、ＣＯ２除去又はＣＯ２ガスストリッピングによるｐＨ増加などの局所的ｐＨ調整を可能とし得る。
【００３１】
［例示的実施形態の機器及び説明］
ドックモジュールの例示のコスト見積：
・大型ドックモジュール寸法：長さ８メートル×幅５メートル×高さ３／４メートル。
・ドックの底部に長さ約５メートル、幅３メートル及び深さ０．０７メートルの凹部領域を含む（凹部領域の総体積１．０５立方メートル）。
・以下のコスト見積は、ドックが凹部領域を有して構成されるか、凹部領域が後付けされるかのいずれかとする。
・ドックにグリッド電源を有する実施形態のための例示の機器（材料のＣＡＰＥＸ）：
・エアポンプ−例えば：０．３８ＰＳＩ、２００リットル／分、３５ワット、１２ドル
・内径１／２インチのビニル配管、５０フィート：３０ドル
・低電力タイマーブレークアウト：１３ドル
・三軸ジャイロブレークアウトボード（ドックの角度が変化するとオン／オフスイッチをトリガすることもできる）：１２．５０ドル
・合計ＣＡＰＥＸ：６７．５０ドル
・ドックにグリッド電源を有する例示的実施形態（オン−オフタイマーでの年間ＯＰＥＸ）
・ポンプは３０分毎に２．５分、すなわち、１時間あたり５分のタイマーで動作するものとする。
・ポンプの年間消費電力：２５．５５ｋＷｈ
・０．１０ドル／ｋＷｈでの年間電気代：２．５５ドル
・ドックに電源のためのバッテリセットアップ付きソーラーパネルを有する例示的実施形態（ＣＡＰＥＸ）：
・エアポンプ−例えば：０．３８ＰＳＩ、２００リットル／分、３５ワット、１２ドル
・内径１／２インチのビニル配管、５０フィート：３０ドル
・低電力タイマーブレークアウト：１３ドル
・三軸ジャイロブレークアウトボード（ドックの角度が変化するとオン／オフスイッチをトリガすることもできる）：１２．５０ドル
・合計ＣＡＰＥＸ：６７．５０ドル
（ソーラーパネル及びバッテリがＣＡＰＥＸとして計上される場合、合計１０８．１３ドル）
・ドックに電源のためのバッテリセットアップ付きソーラーパネルを有する例示的実施形態（オン−オフタイマーでの年間ＯＰＥＸ）：
・ポンプは３０分毎に２．５分、すなわち、１時間あたり５分のタイマーで動作するものとする。
・ポンプの年間消費電力：２５．５５ｋＷｈ
・ソーラーパネル（１０％の利用率、３つのドックモジュールに対して１つの１００Ｗソーラーパネルに基づいて決定される）：ドックモジュールあたり２８．６３ドル
・３つのドックモジュールに対して２６４Ｗｈバッテリ（１．１７日の蓄電）：ドックモジュールあたり２５ドル
・電気代のＯＰＥＸ：０ドル
・バッテリ寿命：５〜１０年
・バッテリの年間コスト（５年の寿命とする）：５ドル
・ソーラーパネル寿命：２５年
・ソーラーパネルの年間コスト（２５年の寿命とする）：１．１５ドル
・合計年間ＯＰＥＸ：６．１５ドル
【００３２】
［例示の実用最小限のプロトタイプ材料］
・１〜３ワットＤＣ水槽エアポンプ
・例えば、１０分毎に２０秒間エアポンプを自動的にオンするタイマーブレークアウトオン−オフスイッチ
・例
・Ａｄａｆｒｕｉｔ  ＴＰＬ５１１０  低電力タイマーブレークアウト
・ミニタイマー時間遅延リレー０．１秒〜４００日
・小型充電可能バッテリバンク、スマートフォン充電用の１０Ｗｈバッテリバンクなど
・エアポンプとプラスチックビンの底部とを接続するチューブ
・プラスチック容器底部に矩形凹部領域を形成するわずかな外縁リップ付きのプラスチックビン。あるいは、逆さプラスチックビンが採用されて凹部領域を模擬してもよい。
・電子装置を水外部に保存するプラスチックビン
【００３３】
［例示的実施形態］
水中構造物におけるファウリング及びスケーリング防止のためのシステムは、
・凹部領域を含む構造物を備える
・上記凹部領域は、ガスポケットを含む
・上記ガスポケットは、水と上記凹部領域の表面の少なくとも一部分との間の不連続な分離をもたらす。
【００３４】
水中構造物におけるファウリング及びスケーリング防止のためのシステムは、
・キャビティを含む構造物を備える
・上記キャビティは、ガスポケットを含む
・上記ガスポケットは、液体と上記キャビティの少なくとも一部分との間の不連続な分離をもたらす。
【００３５】
［例示的下位実施形態］
・上記不連続な分離は、上記ガスポケットによって占有される上記領域に接する固体表面のスケーラント、ファウラント及び発生物の形成を抑制する
・上記凹部領域の下部又は内部に位置する開口を有するチューブが、加圧ガス源に相互接続される
・上記加圧ガス源は、エアポンプ、ガスポンプ、加圧ガスライン、又はこれらの組合せを含み得る
・上記チューブは、当該チューブを介して上記ガスポケットに出入りする気体に対する制御を可能とするバルブに接続される
・上記ガスポケットに接する固体表面領域の少なくとも一部分は、上記構造物が上記水中にある時間の３０％より多く、４０％より多く、５０％より多く、６０％より多く、７０％より多く、８０％より多く、９０％より多く、又は９５％より多く、水から分離され又は水と直接接触しない
・上記水は、液体からなる
・上記ガスポケットは、液体を排除する
・上記ガスポケットは、低乱流、最小乱流又は非乱流条件において閉じ込められ又は静止する
・気体は、連続的に、準連続的に、又は気体が補充される必要がある場合に上記ガスポケットにポンピングされ得る
・気体は、上記キャビティ又は凹部領域の体積容量を超えて上記ガスポケットにポンピングされ、溢れ出る泡をもたらす
・上記溢れ出た泡は、上記ガスポケットに直接接していない固体表面領域のファウリングを減少させる
・上記溢れ出た泡は、構造物の部分に対する形状変形を用いて上記ガスポケットに直接接していない上記固体表面領域に沿って整然と分散される
・上記形状変形は、パーフォレーション、ディンプル、微細な変形、表面形態、又は巨視的な変形を含み得る
・水面上の上記構造物の高さは、上記凹部領域又はキャビティにおける気体の体積を増加又は減少させることによって調整され得る
・上記凹部領域又はキャビティは、既存の構造物に後付けされる
・上記凹部領域又はキャビティは、既存の構造物の形状の態様である
・上記凹部領域又はキャビティは、新規な構造物の形状の態様である
・上記凹部領域又はキャビティの形状若しくはサイズ又は強度若しくは堅さは、調整可能である
・上記調整可能性は、上記凹部領域又は上記凹部領域の「壁」の制御された形成又は折畳みを含み得る
・上記調整可能性は、空気式又は水力手段を用いる上記凹部領域又は上記凹部領域の「壁」の制御された形成又は折畳みを含み得る
・上記調整可能性は、上記凹部領域の制御された体積、深さ又は表面積を含み得る
・上記ガスポケットの体積、形状、表面積又は深さは、調整可能である
・上記ガスポケットの調整可能性は、以下の：上記ガスポケットから気体を付加又は除去する能力、上記ガスポケット又は凹部領域の形状又は輪郭を変化させる能力、凹部領域の「壁」の形状又はサイズを調整する能力の１以上又は組合せを伴う
・上記ガスポケットは、気体に加えて又はそれに代えて水でない液体を含む
・上記ガスポケットの表面は、疎水性であり、又は疎水性コーティングを含む
・上記ガスポケット、凹部領域又はキャビティは、ダイビングベル、一時的シェルター又は貯蔵領域として機能し得る
・上記チューブは、空気が上記領域から放出されることを可能としないが、気体（空気など）が上記チューブ及び／又は上記凹部領域に入ることを可能とするチェックバルブに接続される
【００３６】
［参照によりここに取り込まれる従来技術］
・Ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｂａｒｎａｃｌｅｓ：
ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｃｕｂａｄｕｂａｃｏｒｐ．ｃｏｍ／Ｄｏｃｋｃｌｅａｎｉｎｇ．ｈｔｍ
・Ａｉｒ  ｂｕｂｂｌｅ  ｃｕｒｔａｉｎ  −  ａｉｒ  ｂｕｂｂｌｅｓ  ａｒｅ  ｓｐａｒｇｅｄ  ｏｖｅｒ  ｈｕｌｌ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔａｎｄｆｏｎｌｉｎｅ．ｃｏｍ／ｄｏｉ／ｐｄｆ／１０．１０８０／２０４６４１７７．２００９．１１０２０２１４
・ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｒｅｓｅａｒｃｈｇａｔｅ．ｎｅｔ／ｐｒｏｆｉｌｅ／Ｓａｎｄｒａ  Ｓｈｕｍｗａｙ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ／４４６８４７４１
Ｔｈｅ  ｕｓｅ  ｏｆ  ａｅｒａｔｉｏｎ  ａｓ  ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ａｎｄ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ  ｓｏｕｎｄ  ｍｅａｎｓ  ｔｏ  ｐｒｅｖｅｎｔ  ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ／ｌｉｎｋｓ／０ｃ９６０５１ｆｆｅ８０２６９７６６００００００．ｐｄｆ
・ｈｔｔｐｓ：／／ｐａｔｅｎｔｓ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ｐａｔｅｎｔ／ＵＳ２００５００８７１１７Ａ１／ｅｎ
【００３７】
［図面のキー］
・「１」又は「（１）」：浮遊プラットフォーム又はドックの上部
・「２」又は「（２）」：フロート又はポンツーン、浮遊プラットフォーム又はドックの底部
・「３」又は「（３）」：下面又は底部「２」の凹部領域に存在し得るガスポケット又はエアポケット
・「４」又は「（４）」：水体又は油体などの液体
・「５」又は「（５）」：エアポケットの垂直深さを超えて延在し得る拡張壁
・「６」又は「（６）」：水に接する側壁「２」の上方へのエアカーテン又は気泡カーテン。「６」は、凹部領域及び凹部領域の気体容量の体積を超えるガスポケットにポンピングされている気体からもたらされ得る。泡カーテンは、ガスポケットに接していない表面での発生物形成を減少させ得る。
・「７」又は「（７）」：配管（矢印で示す線）に接続されたエアポンプ又はガスポンプ。配管は、上記ポンプによってポンピングされた上記気体又は空気を凹部領域に相互接続し得る。
【００３８】
図１：各フロート又はポンツーンの底部の凹部領域「ガスポケット」（「３」）を有する例示のドック。ガスポケットは、ドックの底部の表面領域の大部分又はエアポケットと接するドックの表面領域でのファウラント、スケーラント又は発生物のレベルを最小とし、又はなくすことを可能とし得る。
【００３９】
図２：各フロート又はポンツーンの底部の凹部領域「ガスポケット」（「３」）を有する例示のドック。チューブは、ドックの下部に配置され、又は底部に接続され得る。空気又は他の気体は、気体をガスポケットに向けるチューブにポンピングされ得る。気体の体積が凹部領域又はキャビティの体積を超える場合、泡はドックの側部を上昇することになり、それは、所望であれば、ドック（「６」）の側部に沿う泡カーテンを形成し得る。上記泡状カーテンは、凹部領域の「壁」にディンプル又はパーフォレーションを配置することによって促進され得る。ディンプル又はパーフォレーションは、凹部領域の上記「壁」の垂直深さの底部付近に位置し得る。上記泡カーテンは、ガスポケットの外部のファウリング、スケーリング及び発生物を最小化するのに望ましいことがある。連続した泡カーテンが望まれる場合、ポンピングされる空気の連続フローが必要となり得る。
【００４０】
図３：例えば、波、乱流水、又はドックの角度の大きな変化の際に空気又は気体の喪失を防止するのに採用され得る拡張「壁」を有する例示的実施形態。拡張壁は、エアポケットの深さを超える深さまで延在していてもよい。拡張壁は、所望であれば、重心を下げるように加重されてもよい。（例えば、ドックを確実に安定させるために）エアポケットが拡張壁の深さ全長に延在することを防止することが望ましいこともあり、その場合、拡張壁の所定部に小さなパーフォレーションを含むことが望ましいこともある。空気又は他の気体は、拡張壁を有する実施形態では、エアポケットに少ない頻度で又は少ない機会にポンピングされる必要があることもある。
【００４１】
図４：ガスポケットにおける気体の体積を変化させることによって液体面上の高さ及び／又はドックなどの浮遊構造物の角度を調整する例示的実施形態。図４は、空気を２つの凹部領域にポンピングし、エアポケットの体積を増加させ、水を凹部領域から排除することによって増加する水面上のドックの高さを示し得る。本実施形態は、ドックの高さを増減し、又はドックのドラフトを低減するのに有利なこともある。有利なことに、例えば、比較的小さな頭高に起因する、例えば、凹部領域の潜在的に低い空気圧に起因するドックの高さを増加させるのに比較的小さなエネルギーしか必要とならないこともある。有利なことに、液体と接することが必要な可動部は不要である。
【００４２】
図５：ガスポケットにおける気体の体積を変化させることによって液体面上の高さ及び／又はドックなどの浮遊構造物の角度を調整する例示的実施形態。図５は、空気を凹部領域から放出し、エアポケットの体積を増加させ、水を凹部領域から排除することによって減少する水面上のドックの高さを示し得る。本実施形態は、ドックの高さを増減させ又はドックのドラフトを低減するために有利となり得る。
【００４３】
［第２の実施形態の説明］
例示のエネルギー蓄積実施形態の概要：エネルギー蓄積及び／又は油若しくは化学物質の同時貯蔵のためのシステム及び方法が紹介される。ある実施形態では、エネルギーは、１以上の流体の間の密度差によって駆動され得る１以上の不溶性又は低可溶性の流体の間の静水圧差を介して貯蔵される。この技術は水体の深さを採用して、例えば、この静水圧を可能とし得る。一実施形態は、例えば、比較的高密度の液体及び比較的高密度の液体よりも低い密度を有し得る比較的低密度の液体又は流体を備え得る。エンドツーエンド技術は、閉鎖系であってもよいし、少なくとも水体の表面下に閉鎖されていてもよい。ある実施形態では、海洋又は湖などの水体の表面の上方の全て又はほぼ全ての可動部は、有利なことに、水中又は水中の深部に可動部を有さず、実質的な可動部を有さず、又は比較的高コストの可動部を有さず、水面下２５０フィートを超える深さに可動部を有さず、又は水面下１０００フィートを超える深さに可動部を有さない。システムが閉鎖系であることが有益となることもあり、内部流体、例えば高密度及び低密度の液体は互いに直接接触している。内部流体は、周囲の水体から分離されていてもよいし、実質的に接触していなくてもよい。水体中の水は、単に、圧力、例えば液圧が内部流体と周囲又は外部水体との間で平衡であることを保証するために採用され得る。例えば、材料の少なくとも一部が圧力差又は実質的な差に対する耐性を必要としないことがあるため、容器の外部と内部との間の圧力の平衡は、例えば、より低コストの材料の使用を可能とし得る。エネルギーは、例えば、容器内の媒体（例えば、液体）の間の静水圧差で蓄積されてもよく、１以上の媒体は、他の１以上の媒体よりも高い静水圧を有する。静水圧の差分は、同じ水頭高さでの異なる密度の液体の静水圧の差分によって駆動され得る。一実施形態は、異なる密度を有する２以上の非混和性又は低可溶性の液体からなる媒体を備え得る。同一又は同等の高さでの２以上の液体の間の密度の差分は、静水圧差の状態にし得る。有利なことに、処理は、液体の非圧縮性及び水力発電機の高い効率に起因して７０％又は８０％を超えるラウンドトリップ効率で動作し得る。
【００４４】
実施形態は、液体、固体、気体、超臨界流体又は他の媒体相を採用し得る。例えば、上記統合システムは閉鎖系であり得るため、１以上の相は、有利に採用され得る。例えば、閉鎖系においては、例えば漏れがない限り、周囲の水体の汚染は、課題とはならないこともある。
【００４５】
一実施形態では、（水などの）より高密度の液体の液体貯蔵及び（ブタンなどの）より低密度の液体の液体貯蔵部は、単数又は複数の液−液界面容器よりも相対的に高い頭高に配置される。上記相対的に高い頭高は、これに限定されないが、水体の表面のより浅い深さ、水体の表面、水域の表面の上方での配置、水体の表面の上方での浮遊、水体に隣接する陸地上での配置、他の水体上での配置、又は陸地上での配置のうち、それらの組合せの１以上を含み得る。高密度側の液体が同一の深さで周囲の水体と同一又は同等の密度を有することが望ましいこともある。例えば、高密度及び低密度の液体を含むパイプ又は容器が海洋にある場合、高密度側の液体は、周囲の水体又は他の周囲の媒体と同一若しくは同等の又は相対的に近似の密度の液体を備え得る。あるいは、そのような一実施形態では、圧力差耐性材料が必要となり得るため、高密度側の液体は周囲の水体又は他の周囲の媒体と密度が大幅に異なっていてもよい。単数又は複数の液−液界面貯蔵容器は、液体貯蔵部よりも低い頭高に配置され得る。上記単数又は複数の液−液界面貯蔵容器は、１以上のチューブを用いて、高頭高側の単数又は複数の液体貯蔵容器に接続され得る。チューブを採用して、低密度側の液体若しくは高密度側の液体又はそれらの組合せを輸送し得る。１以上のチューブは、１以上のバルブ若しくはポンプ又は密閉された接続ジョイントに接続され得る。例えば、低密度側の液体は単数又は複数の液体チューブに接続されてもよく、それは、１以上のポンプ又は発電機に接続されてもよいし、低密度の液体貯蔵部に接続されてもよいし、又はそれらの組合せであってもよい。例えば、高密度側の液体は、単数又は複数の液体チューブに接続されてもよく、それは、１以上のポンプ又は発電機に接続されてもよいし、高密度側の液体貯蔵部に接続されてもよいし、又はそれらの組合せであってもよい。
【００４６】
エネルギーを蓄積するステップは、例えば、低密度側の液体を単数又は複数のチューブにポンピングするステップ、高密度側の液体の少なくとも一部を単数又は複数のチューブ及び単数又は複数の水中の容器から高密度側の液体貯蔵部に排除するステップ、又は、代替的に、高密度側の液体を周囲の水体に排除するステップを伴い得る。エネルギーは、同一の水頭高さでの低密度の液体と高密度の液体との間の静水圧の差分に起因する蓄積されたエネルギーであってもよく、例えば、低密度側が配管又は貯蔵容器にポンピングされるにつれて、高密度側の液体の静水圧を抑えて水頭を伸長させる。蓄積装置が充電を停止する場合、１以上の液体は望ましくなく流れの方向を逆転するのを防止するのにバルブが採用され得る。
【００４７】
ポンピング動作中にチェックバルブを採用して、低密度の液体がポンピングの方向を逆転するのを防止し得る。漏れがない場合、エネルギー蓄積期間は不確定となり得る。放電中に、１以上のバルブが開き、加圧された低密度の液体が少なくとも部分的に排除されるようにし、上記低密度の液体が発電機を作動させることを可能とし得る。バルブ、ポンプ、発電機及び他の可動部は、これが資本、運用及び／又は保守のコストを減少させ得るため、表面若しくは表面の直下、陸上又はそれらの組合せに配置され得る。
【００４８】
他の実施形態では、処理は開放系であってもよいし、高密度側の流体は、例えば、水、塩水、油又は比較的安価な液体などの１以上の液体又は水体中の流体を備える。充電について、低密度の液体が１以上の容器にポンピングされ、容器内の高密度側の水又は液体を排除し得る。処理は、湾内の水を汚染することもあるが、これは、これに限定されないが、混合を最小化するステップ、汚染液体レベル、例えば、低密度の液体レベルが容器の縁に接近又は超過することを防止するステップ、液体若しくは媒体の低可溶性若しくは不溶性の組合せを使用するステップ、無害若しくは安価な低密度の液体を使用するステップ、又はそれらの組合せなどのステップによって最小限に抑えられ得る。本実施形態では、高密度の液体貯蔵容器が不要となる場合もあり、潜在的に資本コスト及び複雑さを減少させ得る。本実施形態の１つのバージョンは、バレル閉鎖された上向き側の内部に開口するチューブ及びバレルの底向き側で周囲の液体（例えば、水体又は海洋若しくは湖）に開くポートを有する逆さのバレルを備え得る。本実施形態の１つのバージョンは、バレルの上向き側に接続された液密ポートに接続されたチューブ及びバレルの底向き側で周囲の液体（例えば、水体又は海洋若しくは湖）に開くポートを有する逆さのバレルを備え得る。本実施形態の１つのバージョンは、液密ポートを含まなくてもよく、チューブは逆さの容器又はバレルの開口側に供給され、容器又はバレルの内部の底部（逆さのため、バレルの上部の内部）に取り付けられ得る。上記代替の実施形態の効果は、これに限定されないが、単純化された構造、より高い耐圧性、漏れ又は汚染のより低い機会、及び低いコストを含む。１以上の容器又はバレルを所望の位置（例えば、逆転位置）に維持するように、１以上の容器又はバレルがさらに重り又は錨に接続されてもよく、バレルの上部領域が浮揚部に接続されてもよい。１以上のチューブは、ポンプ又は発電機にさらに接続されてもよく、それはさらに１以上の低密度流体貯蔵容器に接続されてもよい。上記１以上の低密度側の液体（又は気体などの他の流体）貯蔵容器は、より高い頭高、例えば、水体の表面付近、表面、又は表面の上方に配置され得る。充電中に、低密度側の液体（又は気体などの他の流体）は、容器にポンピングされ、高密度側の液体を排除し得る。放電中に、低密度の液体は、容器にポンピングされ、高密度側の液体を排除し得る。
【００４９】
［低密度の液体の圧力］
エネルギーが蓄積される場合のように、液体が強制的に高密度の液体を排除させられる場合の低密度の液体の圧力は、周囲の水体よりも高圧であってもよく、低密度の液体と周囲の水体との間の圧力差は、深さが減少するにつれて増加する。低密度側の液体と高密度側の液体の間の界面では、２つの液体の圧力は同一又は同一に近くなり得る。低密度側の液体の深さが減少するにつれて（又は低密度の液体が液−液界面の上方にあるほど）、低密度側の液体は高密度側の液体から圧力のずれが大きくなり、又は低密度の液体の純圧力が大きくなる。結果として、低密度側の液体を深さ又は頭高を越えて輸送するチューブ又は他の容器は耐圧性を必要とすることもあり、深さが減少するにつれて（すなわち、液−液界面又は最深点からの水頭高さが大きくなるほど）耐圧性の必要性は増加することもある。ポンプ又は発電機のポイントは、実施形態における最高圧力を備え得る。この現象を説明する１つの方法は：
開口したチューブが水体に垂直に配置されている場合、チューブの所与の地点の上方のチューブ内の水によって加えられる水圧は、チューブの周囲の水と同一であるため、チューブ内の水は、分離されていても、任意の所与の深さで周囲の水体と主に同一の圧力となる。同様に、より低密度又はより高密度などの異なる密度の液体が外気の閉底部容器に配置される場合、任意の所与の地点での液体の圧力は、液体における１つの地点の上方の液体によって加えられる液体圧力と等価となり得る。同一の高さ又は深さでは、より低い密度の液体は、より高い密度の液体よりも非常に低い重力由来の圧力を有し得る。より低密度の液体が（例えば、外力の適用に起因して）より高密度の液体を、重力を受ける場所において排除している場合、液−液界面又は低密度の液体の最深点上方の任意の所与の高さで低密度側の液体が受ける純圧力又は圧力差は：
ＰＮｅｔ＝ＰＨＤ−ＰＬＤ
であり、ここで
・「ＰＮｅｔ」は、低密度側の液体又は液−液界面の最低深度以上の所与の高さでの低密度側の液体の純圧力であり得る
・「ＰＨＤ」は、低密度の液体又は液−液界面の最低深度以上の高さでの高密度側の液体の重力圧力水頭であり得る
・「ＰＬＤ」は、低密度の液体又は液−液界面の最低深度以上の高さでの低密度側の液体の重力圧力水頭であり得る
【００５０】
図６：図６は、より低密度の液体及びより高密度の液体を採用する実施形態の簡略化された設定を示す。黒字の２つのボックスは、高頭高側の液体貯蔵容器である。高頭高側の液体貯蔵領域は、１以上の分離された貯蔵容器にチューブ又はパイプを介して接続される。図６で、チューブは、（水体などの）液体の表面の下方の頭高で単一の貯蔵容器に接続されて高頭高側の液体貯蔵容器よりも下の頭高に配置され、それは低頭高側の貯蔵容器ともいわれる。高密度側の液体のチューブ又はパイプは、低頭高側の貯蔵容器の底部で１以上のポートに接続される。低密度側の液体のチューブ又はパイプは、低頭高側の貯蔵容器の上部で１以上のポートに接続される。低頭高側の貯蔵容器上のポートの配置の位置は重要ではないない場合もあり、ポートは、これに限定されないが、互いに隣接、互いに垂直に交差、互いに水平に交差した配置、ランダムな配置又は他の構成若しくはそれらの組合せなどであり得ることに留意することが重要である。ポートが液密であることが重要となることもある。例外は、例えば、重い液体ポートが周囲の水体に開けている場合、高密度側の液体についての液密ポートの必要性を潜在的に排除すること及び高密度の液体のパイプ又は貯蔵容器の必要性を潜在的に排除することであり得る。高密度側の液体及び低密度側の液体が合流する低頭高側の容器内の領域は、流体−流体又は液−液界面といわれることもある。液体は直接接触されてもよく、その場合、液体が非混和性であることが望ましいこともある。液体はまた、これに限定されないがドラム又は浮遊ドラムなどのセパレータ又はドラムによって離間されてもよいし、分離されてもよいし、非隣接液体を構成してもよい。浮遊ドラムを採用して低密度側の液体から高密度側の液体を分離する場合、浮遊ドラムは、高密度側の液体よりも低い密度及び低密度側の液体よりも高い密度のものであることが望ましいこともある。例えば、液−液混合（特に可溶性の液体について重要）を減少するために、又は開放水が高密度側の液体である場合は環境汚染を減少するために、液−液セパレータ又はドラムが採用されてもよい。エネルギーは、低密度側の液体を低密度側の液体チューブ又はパイプにポンピングすることによって蓄積され、それは高密度側の液体を低頭高側の貯蔵容器から排除し得る。蓄積されたエネルギーは、排除された水が低頭高側の容器に侵入することを可能とすることによって放出されてもよく、それは低頭高側の液体を排除して電力を生成し得る。図１に示される構成では、ポンプ／発電機は、低密度側の液体のパイプ又はチューブに接続されて示されており、それはより高いポンピング効率を可能とし得る。ポンプは、水面の上方にあってもよく、可動部が１つも水中にないことを可能とする。低密度側の液体は、充電及び放電中に加圧下にあり得る。
【００５１】
ポンプ／発電機は、高密度側の液体に接続され得る。高密度側の液体を直接ポンピングすることの１つの潜在的な課題は、充電が部分的な真空の形成を必要とし得ることであり、それにより効果が低下する場合があり、純真空の場合であっても、低頭高側の容器から充分な高密度側の液体を除去するのに充分な駆動力とならないこともある。ポンプ又は発電機が高密度側の液体に直接接触し、又はポンピングする場合、例えば、ポンプ又は発電機は水線の下方にあることが望ましいこともある。
【００５２】
液体貯蔵領域は、低密度側の液体又は高密度側の液体を貯蔵するタンク又はリザーバを備え得る。実質的に非混和性又は不溶性のものは、他の液体において５０重量パーセント（ｗｔ％）未満、４０ｗｔ％未満、３０ｗｔ％未満又は２０ｗ％未満の溶解性である液体を意味し得る。
【００５３】
高密度側の液体貯蔵領域が水線の下、又は液−液界面若しくは低密度側の液体の最深点と同一、同等若しくはより低い深さにあることが有利となることもある。高密度側の液体が水体などエネルギー蓄積装置の周囲の液体と同一の密度を有する場合、このことは有利となり得る。高密度側の液体貯蔵領域は、例えば、水体などの周囲の液体と圧力平衡にある浮嚢状の貯蔵装置を備え得る。高密度側の液体貯蔵領域は、例えば、水体などの周囲の液体と圧力平衡にある浮遊又は可動の屋根を有する貯蔵装置を備え得る。
【００５４】
低頭高側の容器は、圧力差耐性を有し得る。低頭高側の容器に必要とされる耐圧性は、液−液界面又は低密度側の液体の最下点からの垂直距離とともに増加し得る。容器の垂直高さを最小化して、低頭高側の容器が受ける圧力差を比較して最小限とすることが有利となることもある。これは、低密度側の液体の圧力差の多く又はほとんどをパイプ／チューブに移行し得る。液−液界面又は低密度側の液体の最下点からの垂直距離を増加するにつれて、低頭高側の容器の強化を徐々に増やすことが有利となることもある。低頭高側の容器の強化を徐々に増やす構造は、例えば給水塔に類似してもよく、容器は徐々により加圧耐性となり、より高い静水圧で強化される。
【００５５】
高密度側の液体貯蔵部及び低密度側の液体貯蔵部は、例えば表面下、表面上を浮遊又は陸上に位置し得る。ある実施形態では、高密度側の液体貯蔵部は、周囲の水体を備え得る。ある実施形態では、高密度側の液体貯蔵部は、低密度側の液体貯蔵部とは異なる位置にあり得る。例えば、低密度側の液体貯蔵領域が陸上に配置され得るが、高密度側の液体貯蔵部は水体表面下の浮嚢状の膨張可能及び収縮可能な体積貯蔵領域であり得る。
【００５６】
エネルギー蓄積装置は、蓄積容量内の任意の点で充電又は放電され得る。例えば、装置が少なくとも一部が充電されている場合、それは放電され得る。例えば、装置が少なくとも一部が放電されている場合、それは充電され得る。例えば、装置が完全に充電されている場合、それはさらに充電する能力を有さなくてもよい。例えば、装置が完全に放電されている場合、それはさらに放電する能力を有さなくてもよい。
【００５７】
［実施例のステップ毎の説明］
図７：ステップ１：図７は、充電を受けるエネルギー蓄積装置を示し得る。液体ポンプは、加圧して低頭高側の貯蔵領域に接続されたパイプに低密度側の液体（ＬＤＬ）をポンピングしてもよく、それはＬＤＬが高密度側の液体（ＨＤＬ）を低頭高側の貯蔵部に排除することを可能とし得る。ＨＤＬがＬＤＬによって排除されるにつれて、重力位置エネルギーが蓄積され得る。図７では、ＨＤＬは、低頭高側の貯蔵領域の上方のＨＤＬ貯蔵領域に輸送されることが示され得る。ＨＤＬ貯蔵領域は、例えば、それが周囲の液体の静水圧と平衡状態又は周囲の液体と同一の密度である流体を備える場合は、他の場所、例えば液体の表面下、低頭高側の領域と同一の高さ若しくは深さ又は液−液界面の深さよりも下に配置され得る。単数又は複数のポンプは、ワーク、例えば電気、水圧又は機械的ワークによって作動され得る。
【００５８】
ＬＤＬは（プロパン又はブタンなどの）揮発性液体であってもよく、ＬＤＬ貯蔵領域は閉鎖されていてもよい。ＬＤＬが揮発性であるか否かに関わらず、ＬＤＬ貯蔵領域は外気に対して閉鎖され得る。ＬＤＬが充分に揮発性である場合、ＬＤＬ中のヘッドスペースガスは、気相のＬＤＬを備え得る。ＬＤＬが充分に高い分圧を有する場合（例えば、プロパン又はブタン）、ＬＤＬの貯蔵領域は、耐圧性であり、適切な安全予防措置に準拠し得る。
【００５９】
ＨＤＬは、揮発性の液体であってもよい。ＨＤＬは水を備え得る。生体付着剤及び他の汚染物質が侵入することもあるため、ＨＤＬの貯蔵領域は外気に開かれない事が望ましいこともある。あるいは、ＨＤＬの貯蔵領域のヘッドスペースは、例えば、濾過又は処理された空気を備え得る。
【００６０】
図８：ステップ２：図８は、比較的充電された状態のエネルギー蓄積装置を示し得る。充電時、放電時、充電された場合又は定常状態にある場合、液体がＬＤＬタンクに流入することを防止するようにチェックバルブが採用され得る。
【００６１】
ＬＤＬを高密度側の液体領域に侵入させることは有利でないこともあり、例えば、それはＨＤＬ貯蔵領域がＬＤＬに対してより高い高さに位置する場合に、過充電中に発生し得る。これが発生した場合、例えば、ＨＤＬ貯蔵領域がＬＤＬ液−液界面に対してより高い高さにある場合、ＬＤＬはＨＤＬ貯蔵領域の表面に浮遊し得る。例えば、これは、例えば以下の：デカンテーション、サイクロン、コアレッサー、フィルター又は相若しくは液−液分離の他の手段の１以上又はそれらの組合せを使用して、ＨＤＬからＬＤＬを除去することによって修正され得る。ＬＤＬがＨＤＬ貯蔵領域の条件で気相を形成する場合、ＬＤＬは、例えば、これに限定されないが、以下の：ヘッドスペースからのＬＤＬガスの除去、ヘッドスペースガスの圧縮、ヘッドスペースガスの冷却、ガス分離方法、圧力スイング吸着、圧力スイング吸収、膜、蒸留、燃焼、吸収又は吸着の１以上又はそれらの組合せなどによって分離され得る。
【００６２】
図９：ステップ３：図９は、エネルギー蓄積装置の放電を示し得る。ＨＤＬは水面下貯蔵領域のＬＤＬを排除してもよく、それは高圧ＬＤＬの発電機への通過、電力の生成、及び例えばＬＤＬ貯蔵タンクへの侵入をもたらし得る。
【００６３】
図１０：ステップ４：図１０は、比較的放電された状態のエネルギー蓄積装置を示し得る。放電時、充電時、充電された場合又は定常状態にある場合、液体がＬＤＬタンクに流入することを防止するようにチェックバルブが採用され得る。
【００６４】
図１１：図１１は、より高い頭高又は表面の上方のＬＤＬ及び／又はＨＤＬ貯蔵領域がプラットフォーム又は浮遊プラットフォーム上に位置する例示的実施形態を示し得る。所望であれば、エネルギー蓄積装置と陸地との間で直接相互接続される唯一のものは、電気ケーブルなどの電力を搬送する媒体であり得る。
【００６５】
図１２：図１２は、より高い頭高又は表面の上方のＬＤＬ及び／又はＨＤＬ貯蔵領域が海岸上又は島上などの陸地に位置する例示的実施形態を示し得る。
【００６６】
図１３：図１３は、複数の水面下貯蔵領域がエネルギー蓄積に採用される例示的実施形態を示し得る。２以上の水面下貯蔵領域がある場合、水面下貯蔵領域は相互接続されることがあり、それは単数又は複数の高頭高側の貯蔵領域と単数又は複数の低頭高側若しくは水面下貯蔵領域との間のパイプの数を最小化し得る。
【００６７】
［例示的実施形態の設置例：］
１．チューブ（低密度側の液体チューブ及び高密度側の液体チューブ）を液密容器の２つのポートに接続する。チューブは、ロール状に巻かれていてもよいし、他の保存構成であってもよい。
ａ．ポートの位置は重要であることがあり、例えば、混合を最小化するように位置し得る。例えば、ポートは、低密度側の液体チューブ接続に対して容器の上部付近、及び高密度側の液体チューブに対して容器の底部付近に位置し得る。
ｂ．チューブは、１以上の配管のロールに接続され得る。
ｃ．チューブ又は容器は耐圧力を必要とすることもあるが、ある実施形態では低密度側の液体を輸送するチューブのみが実質的な圧力差に耐える必要がある。
２．容器若しくはチューブ又はその双方に、周囲の水体と同一又は同等の密度の液体を充填する（例えば、海洋の場合、海水と同一の密度、塩水又はグリセロール、エチレングリコール若しくはプロピレングリコールなどの高密度有機添加物を含む水溶液であり得る。液体が生体付着物質、スケーリング剤又は腐食若しくは分解を引き起こす薬剤を含まないことが望ましいこともある）。あるいは、液体は、生体付着物質、スケーリング剤又は腐食若しくは分解を引き起こす薬剤、例えば、原海水、湖水、原料油貯蔵液体、生廃水又は他の液体を備え得る。本ステップにおいて容器若しくはチューブ又はその双方を充填する液体は、高密度側の液体と考えられ得る。
３．チューブをそれらの所望の貯蔵タンク及び発電機／ポンプに取付ける。
４．容器が確実に所望の位置（例えば、直立など）に留まるようにし、チューブのもつれを防止するために、その実施は、１以上の重り又は錨を容器の底部付近に、及び１以上の浮揚性フロートを容器の上部付近に取付けることを含み得る。フロート若しくは容器の上部付近又はその組合せは、クリップ又は遠隔で脱着可能なクリップなどの脱着可能な機構を備えるコネクタによって接続され得るラインにさらに取り付られ得る。
５．容器を所望の深さ、例えば水体の付近又は底部まで沈ませる。容器が沈むにつれて、チューブとライン（例えばフロートライン及びガイドライン）をほどく。
６．容器がその所望の深さ（例えば、重り又は錨が底部に到達する深さ）に到達する場合、ガイドラインは取り外されてもよいし、位置を指定するフロートに取り付けられてもよい。
７．充電するために、低密度の液体を液体チューブ又は容器にポンピングし、隣接したチューブを通過して貯蔵容器に移動する高密度側の液体を排除する。充電中に、低密度の液体は、チューブ内若しくは容器内又はそれらの組合せ内の高密度側の液体を排除し得る。
８．放電するために、バルブを開き、発電機（例えば、別個の発電機であってもよいし、発電機として可逆的に使用できるポンプであってもよい）に対する（例えば、ステップ８からの）加圧された低密度の液体の供給を可能とする。
【００６８】
［ここに説明されるエネルギー蓄積技術の潜在的な利益：］
・＞８０％ラウンドトリップ効率
・液体ポンプ及び発電機は、高い効率及び低い熱力学的損失を達成する
・無制限の利用可能な土地面積（水体又は海洋の底部に着座する）
・無制限の蓄積時間
・無制限の充電／放電サイクル
・海洋中に可動部がない
・劣化又は腐食がない
・試薬は海洋と接触しない（海洋などの水体は、単に同一の周囲静水圧の深さ／頭高を生成するのに用いられる）
・海又は水体の発生物（例えば、蔓脚類、スライム）の影響を受けない
・完全閉鎖系
・ｋＷｈあたりのコスト−ブタンのコスト〜液体１ｍ３あたり３００ドル
・エネルギー密度（１０００ｍで−ｌｍ３のブタン−水はおよそｌｋＷｈの電力）
・環境への影響なし
・閉鎖系
・無毒の試薬（仮に漏れが発生した場合）
・豊富で、無毒であり、不揮発性の試薬及び建築材料
・シンプルで低コストの構造
・技術内の静水圧は、その周囲と同一であることもある。低コストで耐圧性の低い材料の建設における使用を可能とする。（注：低密度の液体に接続されたチューブは、より高い耐圧性を必要とすることもある）
・水中に可動部がない
・実施形態は、３つのタンク（表面に２つ、海底に１つ）、２つのパイプ及び１つのポンプ／発電機を備え得る。
【００６９】
高密度の液体（ＨＤＬ）が周囲の水体の液体と同一の密度を有することが望ましいこともある。これは、容器及び／又はパイプ内に、周囲の容器及び／又はパイプと同様の静水圧を可能とすることもあり、より低コストでより低耐圧性の材料の潜在的な使用を可能とする。
【００７０】
導入された貯蓄装置のエネルギー密度を最大化するために、潜在的に望ましい特性は、これに限定されないが、大きい純密度差（すなわち、［高密度液体の密度］−［「低密度液体」の密度］）及び低圧又は低温状態とされた液体圧縮（例えば、水が高圧下で最小限に縮小する）を含む。この例は、これに限定されないが、プロパン（ＬＤＬ）及び水（ＨＤＬ）を含む。
【００７１】
導入された貯蔵装置の効果的な機能を可能とするために、潜在的に望ましい特性は、これに限定されないが、実質的に不溶性又は非混和性である２つ以上の試薬を含む。高密度の液体及び低密度の液体が実質的に不溶性又は互いに非混和性であることが望ましいこともある。
【００７２】
資本コストを最小化するために、潜在的に望ましい特性は、これに限定されないが、低コストの試薬、並びに低密度の液体についての低密度及び／又は低腐食性若しくは非腐食性試薬を含む。例えば、ブタン及びプロパンは低コストであり、より高圧での動作では液体である。
【００７３】
資本コストを最小化するために、潜在的に望ましい特性は、これに限定されないが、統合プロセス内の試薬と互換性のある材料を採用することを含む。例えば、ポリプロピレン又はＨＤＰＥは、安価であり、豊富であり、耐食性があり、かつ、水、海水、ブタン及びプロパンと互換性がある。
【００７４】
エネルギー蓄積装置は、炭化水素の液体若しくは化学物質又は揮発性炭化水素を貯蔵する手段でもあってもよい。例えば、ＬＤＬ貯蔵領域及び低頭高側の貯蔵領域は、例えば、これに限定されないが、原油、ガソリン、ディーゼル、ケロシン、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、オクタン、シクロプロパン若しくはデカン又はそれらの組合せなどを含むような炭化水素の貯蔵で構成され得る。炭化水素の液体は、ポリマー製造、燃料又は他の使用などの種々の用途に使用又は輸送される前に、少量、中量又は大量に貯蔵される。エネルギー蓄積装置を比較的低密度の液体貯蔵装置として同時に採用することにより、炭化水素の液体の資本支出は回避され得る。例えば、石油・ガス会社、炭化水素輸送会社、石油トレーダー、商品トレーダー、化学品会社及び炭化水素又は他の比較的低密度の液体の他のユーザーは、炭化水素の液体貯蔵装置として本エネルギー蓄積装置を採用し得る。例えば、エネルギー蓄積装置の所有者又は操作者は、貯蔵、サービス又は比較的低密度の液体貯蔵に対して補償され得る。比較的低密度の液体は購入されてもよいが、本実施形態では、比較的低密度の液体は、エネルギー蓄積装置の所有者又は操作者によって有利に購入されなくてもよい。あるいは、エネルギー蓄積装置の所有者又は操作者は、比較的低密度の液体を適切に貯蔵することについて補償され得る。これは、炭化水素の液体を貯蔵するための新規の収入源の開発も行いつつ、炭化水素の液体を購入することの資本支出を支払う必要を除外し得る。
【００７５】
高密度の液体は、炭酸プロピレン（〜約１．２ｇ／ｃｍ３の密度）又はジアセテートエチレングリコール（〜約１．１２８ｇ／ｃｍ３の密度）などの、水において制限された溶解度を有する高密度の液体を備え得る。水において制限された溶解度を有する上記高密度側の液体では、水は低密度の液体として採用され得る。上記高密度側の液体は、低コスト、非揮発性及び比較的非毒性であってもよく、水生又は海洋環境でそれらを大量に使用することを可能とする。ここでは、水生及び海洋は同義で使用される。
【００７６】
隆起した貯蔵領域又は容器は、水面下に位置する単数又は複数の貯蔵領域のために採用され得る。上記貯蔵領域は、これに限定されないが、海洋又は他の水体の表面下に原油又は化学物質を貯蔵するように現在採用されている貯蔵容器を含み得る。隆起していない又は隆起した貯蔵領域又は容器を含む貯蔵領域は、水又は液体の外側に位置し得る。代替的又は追加的に、貯蔵地域は、戦略的石油埋蔵量、石油貯蔵、天然ガス貯蔵、液体貯蔵、塩水帯水層、地層又は油井及びガス井に位置し得る。大気圧よりも大きい静水圧を受ける１以上の貯蔵領域が、周囲が同等又は補足的な圧力を及ぼして貯蔵領域又は容器の強度要件及び潜在的コストを最小化する環境にあることが望ましいこともある。岩塩空洞などの地質層などの固体周囲状況の場合、地質層又は人工的に建造された地質層は、上記液体を直接包含又は貯蔵するように機能してもよく、それ自体で貯蔵領域として機能してもよい。
【００７７】
［例示的実施形態］
・エネルギー蓄積装置であって、
・２つ以上の貯蔵領域を備え、
・少なくとも１つの貯蔵領域が他の貯蔵領域よりも高圧となっており、
・エネルギーが同一の頭高又は深さでの低密度側の液体と高密度側の液体との間の圧力の差を使用して貯蔵される、エネルギー蓄積装置。
・エネルギー蓄積装置であって、
・２つ以上の貯蔵領域を備え、
・少なくとも１つの貯蔵領域が他の貯蔵領域よりも高圧となっており、
・前記エネルギー蓄積装置が相対的に低密度の液体を貯蔵領域にポンピングして相対的に高密度の液体を排除することにより充電され、
・前記エネルギー蓄積装置が、相対的に高密度の液体が相対的に低密度の液体を排除することを可能とし、前記低密度側の液体の前記流れが発電機又は水力タービンを作動させることを可能とすることによって放電される、エネルギー蓄積装置。
・大規模なエネルギー蓄積装置として同時に機能する海底の油又は化学物質の貯蔵施設であって
・２つ以上の貯蔵領域を備え、
・少なくとも１つの貯蔵領域が他の貯蔵領域より高圧となっており、
・エネルギーが同一の頭高又は深さでの低密度側の液体と高密度側の液体との間の前記圧力の差を使用して蓄積される、エネルギー蓄積装置。
・大規模なエネルギー蓄積装置として同時に機能する海底の油又は化学物質の貯蔵施設であって
・２つ以上の貯蔵領域を備え、
・少なくとも１つの貯蔵領域が他の貯蔵領域より高圧となっており、
・前記エネルギー蓄積装置が相対的に低密度の液体を貯蔵領域にポンピングして相対的に高密度の液体を排除することにより充電され
・前記エネルギー蓄積装置が、相対的に高密度の液体が相対的に低密度の液体を排除することを可能とし、前記低密度側の液体の前記流れが発電機又は水力タービンを作動させることを可能とすることによって放電される、エネルギー蓄積装置。
・同時に天然ガスを貯蔵しながらエネルギー／電力を蓄積する処理であって、
・天然ガスを水体の前記表面の下のガスバッグ又は貯蔵領域に貯蔵するステップと、
・天然ガスを圧縮又はポンピングする電力を前記ガスバッグ又は貯蔵領域に貯蔵するステップであって、それは前記貯蔵領域の体積を拡大し得るステップと、
・前記天然ガスが前記ガスバッグ又は貯蔵領域から出て発電機又はタービンを通過することを可能とすることによって電力を放電又は生成するステップと
を備え、
・前記貯蔵領域は、１以上のチューブ又はパイプを介して前記表面上の天然ガスパイプライン、ＬＮＧ施設又は天然ガス施設に接続される、処理。
【００７８】
［例示的下位実施形態］
・エネルギーは、低密度側の液体を使用する高密度側の液体の排除において、前記高密度側の液体の重力に起因する圧力水頭が低密度側の液体の重力圧力水頭を超える条件下で貯蓄される
・ポンプは、可逆的に発電機として機能し得る
・ある貯蔵領域は水体の前記表面下に位置し、他の貯蔵領域は水体の前記表面の付近又は上方に位置する
・前記貯蔵領域は、油又は化学物質貯蔵として機能する
・前記低密度の液体若しくは高密度の液体又は双方は、貯蔵を必要とする油又は化学物質である
・前記水体の前記表面下の前記貯蔵領域は、より高圧、より低頭高の貯蔵領域を構成し、一方、水体の前記表面の上方の前記貯蔵領域は、より低圧、より高い水頭高の領域を構成する
・前記ポンプ又は発電機は、水体の前記表面の付近又は上方に位置する
・水体の前記表面の下の前記貯蔵領域は、開口部を有する凹部領域を前記周囲の水体に開放された前記凹部領域の前記底部付近に有する
・ドラム及びセパレータは、前記低密度側の液体と前記周囲の水体からの前記水との間を分離し、又はその間に位置する
・水体の前記表面の下の前記貯蔵領域は、充電中に膨張して低密度の液体で満たされ、放電中に折り畳まれ、収縮し、又は空となり得る嚢、袋又は風船などの、膨張可能、収縮可能又は柔軟な構造物を備える
・膨張可能、収縮可能又は柔軟な構造物を備える前記貯蔵領域は、前記貯蔵領域の周囲の水を排除し得る
・高密度の液体は、貯蔵領域を囲む水又は水体を構成する
・前記水体の前記表面下の前記貯蔵領域は、前記水体の前記底部の付近の地面に繋がれていてもよいし、固定されていてもよい
・前記ポンプ又は発電機は、前記低密度の液体に接触している
・前記ポンプ又は発電機は、前記高密度の液体に接触している
・前記ポンプ又は発電機は、前記水の前記表面の下に位置する
・前記ポンプ又は発電機は、前記高密度の液体に接触し、前記低い頭高側の高圧側の貯蔵領域の付近に位置する
・充電中、前記高密度の液体は貯蔵領域からポンピングされ、低密度側の液体は、高密度側の液体を置換する
・１以上の貯蔵領域は、１以上の化学物質の前記貯蔵のために採用される
・前記低密度の液体若しくは前記高密度の液体又は双方は、貯蔵される前記化学物質を備える
・低密度の液体若しくは高密度の液体又は双方は、前記システムに対して追加又は除去されてもよい
・前記貯蔵施設／エネルギー蓄積装置は、石油プラットフォーム又は化学施設の付近に位置する
・処理ユニットは、前記単数又は複数の液体が前記貯蔵領域から除去された後に使用又は輸送される前に、残留高密度液体を低密度液体から、又はその逆に分離するように採用される
・前記貯蔵ユニットは、過剰な貯蔵が必要な場合に、油又は化学物質の貯蔵に採用され得る
・前記貯蔵ユニットは、例えば、前記貯蔵が必要とされる場合に、油又は化学物質の貯蔵に一時的、半永久的又は永久的に採用されるように、低密度の溶液を多く含んでもよく、低密度の溶液で満たされてもよく、低密度の溶液でほぼ完全に満たされてもよく、低密度の溶液で満たされてもよい
・前記貯蔵ユニットは、例えば、前記貯蔵が必要とされる場合に、油又は化学物質の貯蔵に一時的、半永久的又は永久的に採用されるように、高密度の溶液を多く含んでもよく、高密度の溶液で満たされてもよく、高密度の溶液でほぼ完全に満たされてもよく、高密度の溶液で満たされてもよい
・前記システムは、これに限定されないが、例えば以下の：
・貯蔵を必要とする化学物質又は油の量
・化学物質又は油貯蔵の市場レート／価格
・電力グリッドにおけるエネルギー蓄積の市場レート／価格
・エネルギー蓄積に利用可能な裁定値
・化学物質の貯蔵に利用可能な裁定値
の１以上又は組合せなどに応じて、エネルギー蓄積、油貯蔵若しくは化学物質貯蔵又はそれらの組合せに優先順位を付ける又はバランスをとるように最適化され得る
・前記低密度の液体は、低密度の流体である
・前記低密度の流体は、気体からなる
・前記低密度の流体又は気体は、天然ガスからなっていてもよい
・前記天然ガスは、エネルギー生成及び石油天然ガス貯蓄のための前記システムに採用され得る
・天然ガスは、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）又は液化天然ガス（ＬＮＧ）の形態で貯蔵され得る。
・前記貯蔵領域は、１以上のチューブ又はパイプを介して、前記表面上の天然ガスパイプライン、ＬＮＧ施設又は天然ガス施設に接続される
・天然ガスを同時に貯蔵しながらエネルギー／電力を蓄積する処理であって、
・天然ガスを水体の前記表面下のガスバッグ又は貯蔵領域に貯蔵するステップと、
・天然ガスを圧縮又はポンピングする電力を前記ガスバッグ又は貯蔵領域に貯蔵するステップであって、それは前記貯蔵領域の体積を拡大し得るステップと、
・前記天然ガスが前記ガスバッグ又は貯蔵領域から出て発電機又はタービンを通過することを可能とすることによって電力を放電又は生成するステップと
を備え、
・前記貯蔵領域は、１以上のチューブ又はパイプを介して前記表面上の天然ガスパイプライン、ＬＮＧ施設又は天然ガス施設に接続される、処理。
【００７９】
より低い頭高、より高圧の貯蔵領域は、水体の表面下の貯蔵領域と同等であり得る。
［エネルギー密度（ブタン−水）：］
【表１】
2021525198.tif 000003
【００８０】
以下の表は、ここに紹介される技術において採用され得る種々の例示の液体の密度を示す。
【表２】
2021525198.tif 000004
【表３】
2021525198.tif 000005
【表４】
2021525198.tif 000006
【表５】
2021525198.tif 000007
【表６】
2021525198.tif 000008
【表７】
2021525198.tif 000009
【表８】
2021525198.tif 000010
【００８１】
低密度の液体又は高密度の液体は、例えば廃棄物から供給され得る。例えば、低密度の液体又は高密度の液体は、これに限定されないが、例えば、以下の、廃食油、廃プラスチック、液体に変換された廃プラスチック、燃料油に変換された廃プラスチック、廃グリセロール、廃アルコール、廃クーラント、廃不凍液、廃潤滑油、廃燃料、汚染油、汚染化学物質又は賞味期限切れの商品の１以上又は組合せなどから供給され得る。
【００８２】
［参照によりここに組み込まれる先行技術：］
（Ｏｃｅａｎ  Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ（ＯＲＥＳ）Ｓｙｓｔｅｍ：Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ａｎ  Ｕｎｄｅｒｓｅａ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃｏｎｃｅｐｔ，２０１３，１０．１１０９／ＪＰＲＱＣ．２０１３．２２４２４１１、ｈｔｔｐｓ：／／ｉｃｃｃｘｐｌｏｒｃ．ｉｃｃｃ．ｏｒｇ／ｄｏｃｕｍｃｎｔ／６４７１１６７／）（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｖｗｏｒｌｄ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／２０ｌ６／０９／ｓｔｏｒｉｎｇ−ｅｎｅｒｇｖ−ｉｎ−ｔｈｅ−ｓｅａ−ａ−ｎｅｗ−ｄｅｓｉｇｎ−ｆｏｒ−ｍａｒｉｎｅ−ｅｎｅｒｇｖ−ｓｔｏｒａｇｅ．ｈｔｍｌ）。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  １４／００３，５６７、２０１４００６００２８、Ｐｕｍｐｅｄ−Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔ、ｈｔｔｐｓ：／／ｐａｔｅｎｔｓ．ｉｕｓｔｉａ．ｃｏｍ／ｐａｔｅｎｔ／２０ｌ４００６００２８
【００８３】
［第３の実施形態の説明］
［潮流電力システム］
説明：本実施形態は、潮流に起因する水位の変化からエネルギーを生成するためのシステム及び方法に関し得る。ある実施形態は、例えば、潮流に起因する水位の変化からエネルギーを生成する、例えば、潮流電力エネルギー生成システムに適用可能であり得る。ある実施形態は、潮流に起因する水位の上昇に起因する貯蔵領域からの空気又は他の液体の排除を用いて電力などのエネルギーを生成することを伴い得る。ある実施形態は、潮流に起因する水位の低下に起因する貯蔵領域への空気又は他の流体の移動を用いて電力を生成することを伴い得る。空気の移動若しくは空気の排除は、例えば１以上のチューブを介して表面に移送され、及び／又は例えば空気式発電機を用いて電力に変換され得る。電力の生成部、空気式ポンプ、空気式発電機及び／又は他の構成要素は、所望の場合に、水の外部の表面又は貯蔵領域に位置し得る。空気以外に、空気に加えて、又は空気との組合せにおいて、所望の場合に、他の気体又は流体が採用されてもよい。上記貯蔵領域は、流体に占有され得る空間を含む凹部領域を有する、水、空気又は流体を通過させない材料又は構造物で構成され得る。上記凹部領域は、水又は空気のような流体によって占有され得る空間を含み得る多孔質材料、例えば、砂、石、シンダーブロック、プラスチックボトル又は包装材によって占有されてもよい。上記貯蔵領域は、水又は空気のような流体によって占有され得る空間を有する砂、石、シンダーブロック、プラスチックボトル、包装材又は固体材料の部分を覆う凹部領域を形成する水密又は気密ライナー又はタープで構成されてもよい。上記貯蔵領域は、古い船などの堅い構造物又はプラスチック容器で構成されてもよい。上記貯蔵領域は、例えば、低潮流において気体又は低密度の液体で充填されると膨張可能であり、例えば、高潮流において上記気体又は低密度の液体が発電機を介して放出されると折り畳み可能な、袋、嚢又は柔軟な構造物で構成されてもよい。上記凹部領域は、水又は空気のような流体によって占有され得る開放空間で構成されてもよい。上記凹部領域は、所望の場合に低密度流体が上記凹部領域に閉じ込められ得るように、凹部領域が地表の方向（例えば、重力の方向）に面するように、位置決めされ得る。上記凹部領域は、上記凹部領域の内部に開口を有するチューブを含んでいてもよい。上記チューブは表面に相互接続されてもよく、それは空気式ポンプ若しくは発電機又は水力ポンプ若しくは発電機に接続され得る。上記チューブは、例えば、上記貯蔵領域の材料を介して対向するように、上記凹部領域の下部又は周囲に配置されてもよく、なぜなら、これが上記貯蔵領域を介したリークの可能性を低減するためである。
【００８４】
凹部領域又は貯蔵領域は、他の目的のために採用されるインフラで構成されてもよく、それは、これに限定されないが、以下の：下水システム、排水システム、流水システム、廃水システム、排水管、取水管、越流管又は水貯蔵領域の１以上又は組合せを含み得る。
【００８５】
凹部領域又は貯蔵領域は、多孔質材料充填物で充填されてもよい。上記多孔質材料充填物は、これに限定されないが、以下の：砂、砂利、石、包装材、シンダーブロック、プラスチックボトル、プラスチック容器、ポリバケツ、相互接続されたシンダーブロック、相互接続されたプラスチック容器又は相互接続された包装材の１以上又はその組合せを含んで構成され得る。
【００８６】
凹部領域又は貯蔵領域は、既存又は新規の海洋構造物の構成要素に内蔵されてもよいし、その構成要素であってもよい。例えば、（空気チューブ及び空気式発電機／ポンプに一体化され得る）凹部領域又は貯蔵領域は、土手、防波堤、建物の基礎、埋立地、拡幅地又は人工島として製作されてもよい。有利なことに、建設後には稀にしか見られ又は利用されない水辺の地の水面下は、潮流又は水体の水位の変化から再生可能電力を生成するための手段に変形され得る。
【００８７】
例えば、凹部領域又は貯蔵領域は、土手、埋立地又は人工島の一部として、３つの概略ステップで構成され得る：１）空気チューブが、海洋構造物が建設される領域に配置され得る。空気チューブは、最終的に構成される凹部領域又は貯蔵領域の垂直高さ近くの垂直高さに位置する端部を有することになる。それが有利であれば、最終的に構成される凹部領域又は貯蔵領域における水流を促進するように、海洋構造物が建設される領域に水パイプが配置されてもよい。あるいは、例えば、水パイプが採用されない場合には、水の浸出又は浸透が唯一の水流源であってもよい。２）石、砂若しくはシンダーブロックのような多孔質材料充填物、他の充填材、ここに記載される他の多孔質充填材又はその組合せが付加されてもよい。上記充填材は、凹部領域又は貯蔵領域の内部を構成し得る。上記充填材は、空気チューブを囲んでいてもよい。上記充填材が、空気チューブを囲むが実質的又は完全に遮断し、よじれさせ、又は詰まらせないことが望ましいこともある。充填材は、貯蔵領域又は凹部領域ライナーの設計又は輪郭に一致するように注意深く配置され得る。３）ライナーは、上記充填材及びパイプを覆って配置されてもよい。ライナーが充填材の輪郭に一致することが望ましいこともあり、ライナーが充填材又は貯蔵領域の垂直深さ全体にわたって充填材を囲むことが望ましいこともある。ライナーは、これに限定されないが、以下の：ＨＤＰＥライナー、ＬＤＰＥライナー、アルミニウムライナー、スチールライナー、金属被覆ライナー、金属ライナー、セメントライナー、セメント層、クレイライナー、埋立地用ライナー、池用ライナー、湖用ライナー、貯水池用ライナー、ナイロンライナー、ジオシンセティックライナー、ＰＶＣライナー、バッグ、ファブリック、テクスタイル、メッシュ、強化ポリマーライナー、織物ライナー、編物ライナー、強度及び流体密閉のための複数の層の材料を備えるライナー、又はタープの１以上又はその組合せを含み得る。
【００８８】
ライナーが配置された後に、海洋構造物の残余部分を構成する材料が、例えば、海洋構造物を構成するように付加され得る。それが有利であれば、潜在的な摩耗及び破断を最小化し又はライナーにおけるパーフォレーションの形成を防止するようにライナーの上部又は底部に緩衝材が付加されてもよい。上記緩衝材は、これに限定されないが、砂、黄麻布、撚り糸、織物ナイロン、Ｋｅｖｌａｒ、砂利、粘土、泥、泡沫、セメント、コンクリート、メッシュ、ファブリック、テクスタイル又はゴムの１以上又は組合せを含み得る。有利なことに、水面下、地下、又は貯蔵領域若しくはキャビティの内部の可動部を有さない本潮流電力システムを構成することが可能である。
【００８９】
例えば、凹部領域又は貯蔵領域は、人口のリーフの態様として、又はそれがなければ沈んでいたことになる容器又は構造物から構成され得る。例えば、凹部領域又は貯蔵領域は、逆さの容器、船、ボート、タンク又ははしけを用いることから構成され得る。有利なことに、船の胴体は既に流体密閉状態であるが、所望の場合には追加の修繕又は補強が採用されてもよい。例示の実施例は、以下のステップの１以上を伴う：１）配管及び／又は水パイプを上記容器内部に配置する。空気配管の開口は、容器の底部付近（上記容器が貯蔵領域又は凹部領域となる場合に貯蔵領域又は凹部領域の最終的な上部付近となり得る）に配置され又は取り付けられ得る。貯蔵領域又は凹部領域を出入りする水流を促進するのに水配管が採用されてもよい。２）上記容器の少なくとも一部分に多孔質充填材を配置する。上記多孔質充填材は、容器の開放空間が空気で占有される場合に容器が浮くのを防止するのに採用され得る。代替的又は追加的に、上記容器は、容器にわたって均一に分布され得る錨又は鋼を用いて、浮かないようにされてもよい。必要であれば、容器内部の残余の空気の空間の部分は、沈み込みを促進するように水で満たされてもよい。３）上記容器を逆さに返し、当該容器を水体の底部又はその付近に配置する。充填材が少なくとも部分的に容器に保持されて、充填材が制御不能に大きくこぼれるのを防止することが望ましいこともある。充填材は、上記容器の内部の少なくとも部分的に覆われたコンパートメントによって保持されてもよい。代替的又は追加的に、上記充填材は、ファブリック、メッシュ、撚り糸又は網を用いて保持されてもよい。例えば、充填材が制御不能に溢れることを最小化するように、容器が上記水体の底部付近にある場合にこのステップを実行することが有利となり得る。空気パイプは、表面付近に、表面に又は表面の上方に位置するエアポンプ又は空気式発電機に接続されてもよい。水パイプは、周囲の水体に対して開口されていてもよい。有利なことに、貯蔵領域又は凹部領域が水体の底部付近に位置する場合、エネルギー生成ステップ全体を通じて水体の全水頭付近又は近傍を経験し得るが、これは水体の深さに対する上記凹部領域の垂直高さ及び低潮流と高潮流の間の水位差に依存し得る。
【００９０】
ある実施形態は、潮流に起因し得る水位の変化に起因する水体の貯蔵領域における水圧の差から発電し得る。実施形態は、水体の表面下の貯蔵領域を伴い得る。比較的低い水位又は潮流の間では、例えば、１以上のチューブを用いて空気が貯蔵領域にポンピングされて上記貯蔵領域の水を排除してもよい。比較的高い水位又は潮流の間では、水は上記貯蔵領域から空気を排除することができ、当該空気は、例えば、空気式発電機への１以上のチューブを通過し、有用な動作又は電力を生成し得る。高い水位又は潮流では、貯蔵領域における水圧は、低い水位又は潮流の間での貯蔵領域の水圧よりも大幅に大きくなり得ることに留意することが重要である。純エネルギー又は電力は、例えば、低い水位又は潮流の間に上記貯蔵領域に空気をポンピングするのに必要なエネルギー又は電力よりも多量の、高潮流又は水位において発電機に排除される空気から生成されるエネルギー又は電力によって生成され得る。生成される純エネルギー又は電力は、低い水位又は潮流の間に消費されるエネルギーに対する、高い水位又は潮流の間に生成されるエネルギーの差で構成され得る。
【００９１】
実施形態は、１以上の潮流サイクル中に発電し得る。例えば、ある実施形態は、１日以下の期間において４回の潮流サイクル（例えば、２回の満ち潮、２回の引き潮）の間に発電し得る。これについての例は、高い若しくは低い又は両方の潮流における海水位の範囲の深さを有する地下キャビティを採用する実施形態であり得る。例えば、ある実施形態は、１日以下の期間において２回の潮流サイクル（例えば、２回の満ち潮）の間に発電し得る。これについての例は、領域における低潮流の深さの同じ水深以下、付近又は近傍の水中貯蔵領域を採用する実施形態であり得る。例えば、ある実施形態は、それらの利用可能な能力よりも少ないサイクル中に発電し得る。これについての例は、高い若しくは低い又は両方の潮流における海水位の範囲の深さを有する地下キャビティを採用し、処理が高潮流の間のみに発電するような実施形態であり得る。あるキャビティは１日の間の４回の潮動全てにおいて発電することが必要となり得る部分的真空には構造的に適していないので、高潮流の間のみに発電する実施形態が有利となり得る。
【００９２】
処理は、それが有利であれば、水力又は水車発電機を採用し得る。コストを最小化して寿命を最大化することに留意することが重要であり、空気の排除によって作動される空気式発電機を採用することが有利となり得る。
【００９３】
キャビティ、貯蔵領域又は凹部領域は、類似又は類義の用語であり得る。
【００９４】
［例示の効果］
・コスト
・材料費が低い。材料費は、単に、ライナー、パイプ、充填材（周囲環境で既に利用可能となっていない場合）、空気式発電機又はポンプで構成され得る
・人件費は、設置が海洋構造物の建設などの他のプロジェクトの一部であるか否か、及び設置が地面又は浚渫面の下の掘削を必要とするか否かに応じて変わり得る
・順応性及び耐久性
・ある実施形態は、地下又は水体の表面下に位置し、波及びデブリからの潜在的な害を軽減することができる
・ある実施形態は、水体の表面下に可動部を有さず、腐食、ファウリング又はデブリからの潜在的な複雑な問題を軽減し又はなくすことができる
・可動部は、所望される場合、水又は水体と接触又は直接接触せず、それらのコストを低減し、それらの予想寿命を増加させ得る。
・効率
・比較的低圧の加圧空気を用いて作動される空気式発電機は、５０％よりも高い効率、６０％よりも高い効率、７０％よりも高い効率、８０％よりも高い効率又は９０％よりも高い効率で電力を生成することができる。
【００９５】
［例示のステップ毎の説明］
［地下空気及び水キャビティ：］
概略：図１４〜１９は、地下貯蔵領域又はキャビティを採用する実施形態を示し得る。各図は、例えば、これに限定されないが、潮流などに起因して水位の変化から発電する処理における例示のステップを示し得る。図１４〜１９では、貯蔵領域又はキャビティは、空気又は水などの流体が占有するための開放空間でほぼ構成され得る。
【００９６】
図１４：ステップ１（高潮流、充填中及び発電）：図１４は、発電されている実施形態を示し得る。空気は、空気チューブ又は空気ポンプにおけるバルブを開放することによって放出可能であり、これにより、発電し得る空気式発電機にパイプを介して空気が貯蔵領域から出ることが可能となる。貯蔵領域における水位に対する周囲又は付近の水体の比較的高い水位に起因して、貯蔵領域の空気圧は、大気圧よりも高くなり得る。周囲又は付近の水体からの水は、ポンプを通過し、又は貯蔵領域への浸出を介して移動して、上記貯蔵領域の空気を排除し得る。貯蔵領域を出る空気の流速及び貯蔵領域に入る水の速度は、空気式発電機に入る空気の流速を制御することによって制御され得る。
【００９７】
図１５：ステップ２（高潮流、キャビティ満）：図１５は、貯蔵領域がほぼ水で満たされた実施形態を示し得る。貯蔵領域は、それが以下：１）貯蔵領域の水位が付近の水体の最近の潮流範囲の最大水位付近又は最大水位であること、又は２）水の体積が貯蔵領域の最大実用体積容量に達すること、のいずれかを達成する場合に水でほぼ充填されるものとみなすことができる。
【００９８】
図１６：ステップ３（低潮流、排出中、発電）：図１６は、周囲の水体の水位が貯蔵領域内部の水位よりも相対的に低い場合に発電する実施形態を示し得る。貯蔵領域への気流に起因して、エネルギーは、水が上記貯蔵領域を出ていくにつれて、及び上記気流が、例えば、空気式発電機を作動する場合に、生成され得る。上記貯蔵領域から出る水の流れは、水パイプ又は浸出水を介し得る。貯蔵領域の深さ、又は水パイプが貯蔵領域に接続される場合には水パイプの深さが、貯蔵領域に対する制御されない水の流出又は空気の流入を防止するように、望ましくは水体の水深よりも低くなり得る。気流及び水の流出は、空気チューブ又は空気式発電機に接続されるバルブの開放によって制御され得る。
【００９９】
図１７：ステップ４（低潮流、空疎）：図１７は、貯蔵領域の水がほぼ空である実施形態を示し得る。貯蔵領域は、以下の：１）貯蔵領域の水位が付近の水体の最近の潮流範囲の最小水位付近又は最小水位にあること、又は２）貯蔵領域に水がないこと、のうちの１つを達成する場合に水がほぼ空であるとみなすことができる。
【０１００】
図１８：代替ステップ４（低潮流、空疎、季節及び場所による）：図１８は、貯蔵領域の水が完全に空となった実施形態を示し得る。貯蔵領域を出る水からのエネルギー生成は、意図しない気流又は水流を防止するように、水パイプ又は貯蔵領域が少なくとも部分的に水面下となることを必要とし得ることに留意することが重要である。空気によってほぼ全体が占有される貯蔵領域は、潜在的なエネルギー生成能力を最大化し得ることに留意することが重要である。
【０１０１】
図１９：ステップ５（低潮流、残水をポンプ除去）：図１９は、空気が貯蔵領域にポンピングされて残留水を除去する実施形態を示し得る。貯蔵領域にポンピングする空気は、例えば、周囲水体の水位が比較的低い間に、流通され得る。低潮流において貯蔵領域への空気のポンピング（及び残留水の排除）に必要なエネルギーは、貯蔵領域の空気によって占有される排除可能な体積の増加から生成されるエネルギーよりも大幅に小さいことになる。さらに、空気は、空気パイプに閉じ込められていた水を除去するように貯蔵領域にポンピングされてもよい。
【０１０２】
［水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態］
概要：図２０〜２３は、地下貯蔵領域又はキャビティを採用する実施形態を示し得る。各図は、例えば、これに限定されないが、潮流などに起因する水位の変化から発電する処理における例示のステップを示し得る。図１４〜１９では、貯蔵領域又はキャビティは、空気又は水などの流体が占有するための空間を含み得る他硬質充填材でほぼ構成され得る。発電するためのステップは、図１４〜１９に示すステップと同様であり得る。
【０１０３】
図２０：ステップ１（高潮流、充填中、発電）：図２０は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。
【０１０４】
図２１：ステップ２（高潮流、キャビティ満）：図２１は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。
【０１０５】
図２２：ステップ３（低潮流、排出中、発電）：図２２は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。
【０１０６】
図２３：ステップ４（低潮流、空疎）：図２３は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が多孔質材料を含む例示的実施形態を示す。
【０１０７】
［水面下容器（発電を通じて全頭高付近となり得る）］
図２４：ステップ１（高潮流、充填中、発電）：図２４は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【０１０８】
図２５：ステップ２（高潮流、満）：図２５は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【０１０９】
図２６：ステップ３（低潮流、排出中）：図２６は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【０１１０】
図２７：代替ステップ３（低潮流、排出中、潮流及び場所による）：図２７は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【０１１１】
図２８：ステップ４（低潮流、空疎）：図２８は、水／空気キャビティ又は貯蔵領域が水体上又は水体中に位置する例示的実施形態を示す。
【０１１２】
図２９：図２９は、浮遊ポンプ又は発電ステーションを有する例示的実施形態を示す。
【０１１３】
上記図面の多くは、水体の底部又はその付近に容器又は他の貯蔵構造物を示すが、それは水面下の任意の好都合な箇所に位置し得ることが理解されるはずである。ある実施形態では、それは、水体の底部及び／又は上部に固定され得る。
【０１１４】
空気は、ここに記載される他の流体に置換され得る。流体が液体からなる場合、空気式発電機の代わりに水車又は水力発電機が採用され得る。
【０１１５】
比較的高い潮流は、水体の水位が比較的低い潮流の間の水位よりも高いときである。水位変化は、動潮に起因する水位の変化に主に起因し得る。
【０１１６】
［例示的実施形態：］
・潮流電力システムであって、
・少なくとも部分的に水不透過性材料によって囲まれたキャビティ、凹部領域又は貯蔵領域を備える領域を備え、
・比較的高い潮流において水は空気を前記領域から排除し、
・比較的低い潮流において空気は水を排除し、
・前記領域に対する空気の移動から電力が生成される、潮流電力システム。
【０１１７】
［例示的下位実施形態：］
・エネルギー又は電力が、空気式タービン又は発電機を用いて生成される
・前記領域は、地表面の下部、土手、埋立地、人工島、防波堤、建物の基礎若しくは構造物の基礎の内部又はこれらの組合せに位置する
・前記貯蔵領域は、多孔質充填材を含む
・前記多孔質充填材は、以下の：砂、砂利、石、包装材、シンダーブロック、プラスチックボトル、プラスチック容器、ポリバケツ、相互接続されたシンダーブロック、相互接続されたプラスチック容器又は相互接続された包装材の１以上又は組合せで構成される
・前記水不透過性材料は、ライナーで構成される
・空気は、パイプを用いて前記領域に出入りする
・前記パイプは、前記貯蔵領域の内部の開口若しくは水面の上方の開口又はその両方を有する
・水は、浸出水を介して前記領域に出入りする
・水は、パイプを介して前記領域に出入りする
・水は、前記領域の開口又は水不透過性材料を介して前記領域に出入りする
・前記は、構造的に堅い
・前記領域は、構造的に柔軟、膨張可能又は折畳み可能であり、嚢、袋又は同様の装置で構成され得る
・前記空気は、前記構造的に柔軟な領域の内部に位置し、前記構造的に柔軟な領域は低潮流の間は膨張され、高潮流の間は折り畳まれる
・前記折畳みは、前記構造的に柔軟な領域から空気式発電機への空気の排除を介して電力を生成する
・前記領域は、以下の：下水システム、排水システム、流水システム、廃水システム、排水管、取水管、取水システム、越流管、越流システム又は貯蔵領域の１以上又は組合せなど、他の目的のために採用されたインフラで構成される
・ライナーは、以下の：ＨＤＰＥライナー、ＬＤＰＥライナー、アルミニウムライナー、スチールライナー、金属被覆ライナー、金属ライナー、セメントライナー、セメント層、クレイライナー、埋立地用ライナー、池用ライナー、湖用ライナー、貯水池用ライナー、ナイロンライナー、ジオシンセティックライナー、ＰＶＣライナー、バッグ、ファブリック、テクスタイル、メッシュ、強化ポリマーライナー、織物ライナー、編物ライナー、強度及び流体密閉のための複数の層の材料を備えるライナー、又はタープの１以上又はその組合せで構成される
・前記領域は、人口のリーフの態様として、又はそれがなければ沈んでいたことになる容器若しくは構造物又はその組合せから構成される
・空気は低潮流の間には前記領域にポンピングされ、空気は高潮流の間には前記領域から発電機に放出される
・高潮流の間に生成されたエネルギーは、低潮流の間のエネルギー消費を超える
・空気は、電力を蓄積するように前記領域にポンピングされる
・空気は、電力を生成するように前記領域から放出される
・本発明は、潮流電力エネルギー生成装置、エネルギー蓄積装置又はその両方として機能することができる
【０１１８】
［具体的実施形態］
「海洋構造物のファウリングを防止するためのシステム及び方法」のための実施形態
１．水界構造物のファウリングを低減するためのシステムであって、
水に曝露される少なくとも１つの表面を備える水界構造物と、
前記水に曝露される表面の少なくとも一部分の凹部領域であって、水と前記領域の間の実質的に不連続な物理的分離を保持するように構成され、前記凹部領域の少なくとも一部分が気体に占有される、凹部領域と
を備えるシステム。
２．前記実質的に不連続な物理的分離は、前記凹部領域における気体の量を制御することによって維持される、実施形態１のシステム。
３．コントローラ及び前記凹部領域に動作可能に接続されたガス源をさらに備え、前記コントローラ及びガス源は、前記気体の量を制御する、実施形態１のシステム。
４．前記コントローラ及びガス源は、前記凹部領域の少なくとも一部分において気体によって水を排除するように採用される、実施形態３のシステム。
５．前記ガスポケットは、制御された時間にわたって制御可能に不動とされる、実施形態１のシステム。
６．前記時間は、少なくとも約５秒である、実施形態５のシステム。
７．前記実質的に不連続な物理的分離は、前記構造物の使用時間の３０％よりも多く存在する、実施形態１のシステム。
８．水界構造物のファウリングを減少させるためのシステムであって、
前記構造物の使用中に水に曝露される少なくとも１つの表面を備える水界構造物と、
前記水に曝露される表面の少なくとも一部分の凹部領域であって、水と前記領域の間の実質的に不連続な物理的分離を保持するように構成される凹部領域と
を備えるシステム。
９．前記凹部領域の下部の体積が調整可能である、実施形態８のシステム。
１０．前記凹部領域の表面積が調整可能である、実施形態８のシステム。
１１．水に対する前記凹部領域の高さが調整可能である、実施形態８のシステム。
１２．前記凹部領域の下部の体積、前記凹部領域の表面積、又は水上の前記凹部領域の高さの少なくとも１つが、前記凹部領域の又は前記凹部領域上の表面形態を変えることによって調整される、実施形態８のシステム。
１３．前記水に曝露される表面の少なくとも一部分が、実質的に疎水性である、実施形態８のシステム。
１４．改善された水界構造物であって、
前記構造物の使用中に水に曝露される少なくとも１つの表面を備える構造物を備え、前記改善は、
前記水に曝露される表面の少なくとも一部分を、前記構造物の使用中に前記部分が水との不連続な分離を有するように構成し、水との不連続な分離を有する前記部分が、前記構造物の使用中に前記部分と水の間にガスポケットを与える、改善された水界構造物。
１５．前記水に曝露される表面の水との実質的に不連続な物理的分離の量が、前記ポケットにおける気体の量を調整することによって制御される、実施形態１４の改善された水界構造物。
１６．前記不連続な分離が、前記構造物の使用時間の３０％よりも多く存在する、実施形態１４の改善された水界構造物。
１７．不連続に構成された前記部分が、前記不連続な部分のない同様の構造物と比較して少なくとも５０％だけ、視認可能なファウリングを低減する、実施形態１４の改善された水界構造物。
１８．前記ポケットにおける気体の量が調整可能である、実施形態１４の改善された水界構造物。
１９．前記ガスポケットの体積が調整可能である、実施形態１４の改善された水界構造物。
２０．前記不連続な分離部分の表面積又は体積が調整可能である、実施形態１４の改善された水界構造物。
２１．水に対する前記不連続な分離部分の高さが調整可能である、実施形態１４の改善された水界構造物。
【０１１９】
「電力を生成する低密度流体の排除」の実施形態
１．電力を生成するためのシステムであって、
水体の表面付近にあり、実質的に水に対して不混和性である低密度流体を貯蔵するように構成された第１の貯蔵リザーバと、
水体の表面下に位置し、水を貯蔵するように構成された第２の貯蔵リザーバと、
ポンプと、
発電機と
を備え、前記第１の貯蔵リザーバにおける低密度流体を前記第２の貯蔵リザーバにポンピングすることによって前記第２の貯蔵リザーバにおける水を排除することによって電力が蓄積され、前記第２の貯蔵リザーバにおける前記低密度流体が前記第１のリザーバに戻ることを可能とすることによって電力が生成される（又は放電される）ように、前記ポンプ、前記発電機並びに前記第１及び第２のリザーバが動作可能に接続された、システム。
２．前記ポンプ及び前記発電機が同じユニットである、実施形態１のシステム。
３．前記第２の貯蔵リザーバが、膨張可能又は収縮可能な構造物である、実施形態１のシステム。
４．前記第２の貯蔵リザーバが、嚢、袋又は風船で構成される、実施形態１のシステム。
５．前記第２の貯蔵リザーバが凹部領域を含み、前記凹部領域の底部付近の開口が水体に開放されている、実施形態１のシステム。
６．前記第２の貯蔵リザーバは、前記水体の底部に繋がれた、実施形態１のシステム。
７．前記低密度流体が、炭化水素液又は天然ガスで構成される、実施形態１のシステム。
８．前記低密度流体が、圧縮天然ガス又は液化天然ガスで構成される、実施形態１のシステム。
９．電力を必要とするユニットに動作可能に接続された実施形態１のシステム。
１０．エネルギーを生成する処理であって、
第１の密度を有する第１の流体の少なくとも一部分を、前記第１の流体よりも低い第２の密度を有する第２の流体で排除することによってエネルギーを蓄積するステップであって、前記第１及び第２の流体が相互に実質的に不混和性である、蓄積するステップと、
前記低密度側の第２の流体の少なくとも一部分を前記第１の高密度側の流体で排除することによって電力放電を可能とするステップと
を備え、
前記生成するステップ、前記可能とするステップ又はその両方が、圧力及び重力によって促進される、処理。
１１．前記生成するステップ、前記可能とするステップ又はその両方が水面下で行われ、前記水が圧力を高めるのに採用される、実施形態１０の処理。
１２．前記第１の流体が水である、実施形態１０の処理。
１３．前記第２の流体が、圧縮天然ガス、液化天然ガス、液体炭化水素、石油エーテル又は原油からなる、実施形態１０の処理。
１４．前記第２の密度を有する前記第２の流体が、水体の表面付近に貯蔵される、実施形態１０の処理。
１５．前記電力放電を電力に変換するステップをさらに備える実施形態１０の処理。
１６．前記電力放電を蓄積するステップをさらに備える実施形態１０の処理。
１７．前記電力放電を電力に変換するステップをさらに備える実施形態１０の処理。
１８．前記第１又は第２の流体が廃液からなる、実施形態１０の処理。
１９．前記第１又は第２の流体が、固体廃棄物から生成された流体からなる、実施形態１０の処理。
２０．前記第１又は第２の流体が調理油からなる、実施形態１０の処理。
【０１２０】
「水中エネルギー蓄積及び電力」のための実施形態
１．潮流から電力を生成するための処理であって、
潮汐水に動作可能にリンクされ、高潮流において空気が水によって排除され、低潮流において水が空気によって排除されるように構成されたキャビティを提供するステップと、
高潮流において前記キャビティ内の空気の少なくとも一部分を水によって排除するステップと、
低潮流において前記キャビティ内の水の少なくとも一部分を空気によって排除するステップと
を備え、
水、空気又はその両方を排除するステップが電力を生成する、処理。
２．前記キャビティが底部に対して開放された、実施形態１の処理。
３．排除された空気の少なくとも一部分を空気式発電機に転送するステップをさらに備える実施形態１の処理。
４．空気の排出中に空気の流速を制御するステップをさらに備える実施形態１の処理。
５．空気の排出中に水の流速を制御するステップをさらに備える実施形態１の処理。
６．前記キャビティが地上にある、実施形態１の処理。
７．前記キャビティが地下にある、実施形態１の処理。
８．前記キャビティが、少なくとも部分的に潮汐水体に浸水されている、実施形態１の処理。
９．排除された空気の少なくとも一部分を空気式発電機に１以上のパイプを介して転送するステップをさらに備える実施形態１の処理。
１０．前記キャビティが、柔軟なライナーで構成される、実施形態１の処理。
１１．前記キャビティが堅い、実施形態１の処理。
１２．前記キャビティが膨張可能又は折畳み可能である、実施形態１の処理。
１３．高潮流において生成された電力が低潮流の間に消費される電力を超えるように構成された、実施形態１の処理。
１４．潮流から電力を生成するための処理であって、
多孔質材料及び空気で少なくとも部分的に充填されたキャビティであって、潮汐水に動作可能にリンクされ、高潮流において空気が水によって排除され、低潮流において水が空気によって排除されるように構成されたキャビティを提供するステップと、
高潮流において前記キャビティ内の空気の少なくとも一部分を水によって排除するステップと、
低潮流において前記キャビティ内の水の少なくとも一部分を空気によって排除するステップと
を備え、
水、空気又はその両方を排除するステップが電力を生成する、処理。
１５．前記多孔質材料が、砂、砂利、石、包装材、シンダーブロック、プラスチックボトル、プラスチック容器、ポリバケツ、相互接続されたシンダーブロック、相互接続されたプラスチック容器、相互接続された包装材、又はこれらの組合せで構成された、実施形態１４の処理。
１６．前記キャビティが、柔軟なライナーで構成される、実施形態１４の処理。
１７．前記キャビティが堅い、実施形態１４の処理。
１８．前記キャビティが膨張可能又は折畳み可能である、実施形態１４の処理。
１９．排除された空気の少なくとも一部分を空気式発電機に転送するステップをさらに備える実施形態１４の処理。
２０．空気の排出中に水の流速を制御するステップをさらに備える実施形態１４の処理。
【図１−２】
2021525198.tif 000011
【図３−４】
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【図５−６】
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【図７−８】
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【図９−１０】
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【図１１−１３】
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【図１４−１６】
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【図１７−１９】
2021525198.tif 000018
【図２０−２２】
2021525198.tif 000019
【図２３−２５】
2021525198.tif 000020
【図２６−２８】
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【図２９】
2021525198.tif 000022
【国際調査報告】
2021525198.tif 000023
2021525198.tif 000024
2021525198.tif 000025