(57)【要約】【解決手段】本発明は、空中風力発電機の固定用のケーブルに関する。ケーブルは、グラウンドアンカーに固定され、空中風力発電機のケースに係合する。ケーブルは、送電装置の支持装置としてさらに形成され、キャリアガスを含む支持装置によっても保持される。
2020517851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中風力発電機の固定用ケーブル（１０）において、
ケーブル（１０）は、例えばグラウンドアンカーに取り付けられ、空中風力発電機のケースに係合し、ケーブル（１０）はポリアラミド材料を有し、さらにエネルギー伝送装置の支持装置として形成され、キャリアガス（２０）を含む支持装置（１８）によってケーブル自体が保持されることを特徴とする、ケーブル（１０）。
【請求項２】
支持装置（１８）は、複数の閉じた支持ユニット（２２）によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のケーブル（１０）。
【請求項３】
複数の閉じた支持ユニット（２２）は、ケーブル方向に互いに前後に及び／又は互いに半径方向に隣接して及び／又は互いに半径方向に入れ子になっていることを特徴とする、請求項２に記載のケーブル。
【請求項４】
ケーブル（１０）は、曲げやすく又は柔軟に形成されていて、操作位置で生じ得る全ての風や天候状態に耐える素材、特にポリアラミドでできていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項５】
エネルギー伝送装置として、少なくとも１つの導電体（１４）がケーブル（１０）に固定されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項６】
導電体（１４）は、気体絶縁体である、及び／又は支持ユニット（２２）で囲まれていることを特徴とする、請求項５に記載のケーブル。
【請求項７】
導電体（１４）は、電力ケーブル（１２）、超伝導体（４４）、又は火花放電経路であることを特徴とする、請求項５又は６に記載のケーブル。
【請求項８】
空中風力発電機に設けられている変圧器（２４）に火花放電経路が接続されていることを特徴とする、請求項７に記載のケーブル。
【請求項９】
火花放電経路は導電性の壁を持ち、壁は互いに距離を置いて配置されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載のケーブル。
【請求項１０】
壁は管状に延在し、互いに共軸方向に配置され、気体絶縁体及び／又は固体絶縁体（３４）によって分離されていることを特徴とする、請求項９に記載のケーブル。
【請求項１１】
導電体（１４）は、少なくとも区間又は領域で熱伝導性であり、特に冷却要素（４２）を有することを特徴とする、請求項５から１０のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項１２】
エネルギー伝送装置は、圧縮空気用の１つ又は複数の空気管（１２）で構成されていることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項１３】
空気管（１２）は、空中風力発電機に装備されているコンプレッサを、地表にある圧縮空気貯留部に接続することを特徴とする、請求項１２に記載のケーブル。
【請求項１４】
空気管（１２）は、特にクリプトンガス、エアロゲル、又は真空インシュレータによって絶縁されていることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のケーブル。
【請求項１５】
ケーブル（１０）の外横断面は、動的な力を減らすために空気力学的な形状を持ち、エネルギー伝送装置、特に空気管（１２）の内側の断面積は、丸い形、好ましくは円形であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラウンドアンカーに固定され、空中風力発電機のケースに係合する、空中風力発電機の固定用のケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービン又はローターを含む既知の空中風力発電機がある。また、これらは、空気より軽い、ヘリウム又は他の気体で部分的に満たされているため、浮力が得られる。空中風力発電機は、通常、地面に固定されたケーブルで支えられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／２９０６６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地面との固定接続のため、ケーブルはあらゆる風と気象条件に耐えなければならない。さらに、エネルギー伝送はケーブルに沿って行われなければならない。負荷が大きいため、エネルギー伝送材の減量が重要である。電気伝送のときは、動作中に電源ケーブルが熱くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、これらの問題の少なくとも一部は、グラウンドアンカーに固定され、風力発電機の筐体に係合する、空中風力発電機の固定用ケーブルでは、ケーブルは、ポリアラミド材料を有し、さらにエネルギー伝送装置の支持部として形成されていて、キャリアガスを含む支持装置によっても保持されることにより解決される。好ましい実施形態は、特許請求の範囲から明らかであろう。
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、エネルギー伝送装置として、空気管は、空中風力発電機の圧縮機によって生成された圧縮空気の輸送に適している。地表面では、直接圧縮された気体貯留部又は位置エネルギー貯留部を利用可能としてもよい。電気を生成するために、圧縮空気貯留部が空になり、それによって発電機が駆動される。効率は、貯蔵を含めて約６５％である。空気管は、好ましくは、特にクリプトンガス、エアロゲル又は真空インシュレータにより絶縁されている。ケーブル又はその外装部は、動的な力を減らすために空気力学的な形状をして、空気管のようなエネルギー伝送装置は、丸い形状をしていて、圧縮空気により本質的に安定している。
【０００７】
本発明は、地面に固定され、２，０００ｍから１５，０００ｍの間、特に８，０００ｍから１２，０００ｍの間（ジェット流）の高高度に位置する空中風力発電機用のケーブルに関する。空中風力発電機は、２００ｋｍ／ｈから５００ｋｍ／ｈの対気速度を使用し、そのような高度に長時間とどまるように形成されている。この目的のために、ケースは全ての気象条件に耐える耐引裂性表面で構成されている。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、支持装置が、複数の閉じた支持装置によって形成される。有利には、ケーブルは、キャリアガスで満たされたキャリア本体を有するほぼ完全な外装を有する。
【０００９】
本発明の発展形態は、ケーブル方向に複数の閉じた支持体が前後に及び／又は互いに半径方向に隣接し、及び／又は半径方向に入れ子になっていることを提供する。ケーブルにはほぼ表面全面に支持ユニットがあり、支持ユニットは、ケーブルとエネルギー伝送ユニットに必要な浮力を与える。支持ユニットはケーブルに恒久的に接続されている。
【００１０】
この場合、ケーブルは曲げやすいか、柔軟であり、使用場所で発生する全ての風力や気候状態に耐久性のある材料、特にポリアラミド材で作られている。ポリアラミド材（炭素繊維）は、非常に軽量で高い引張強度を持っている。
【００１１】
エネルギー伝送のために、少なくとも１本の導電体がケーブルに取り付けられている。この場合、導電体は、好ましくは気体絶縁されている、及び／又は支持体によって囲まれている。柔軟性のない構造を有する既知の気体絶縁の導電体とは対照的に、本発明による変形例は柔軟性がある。これは、内側コアと外側シェルの両方が、固定ケース部ではなく柔軟な材料で作られていることで実現される。さらに、絶縁気体の漏れを防ぐために、導体間に、気密な絶縁部が設けられている。
【００１２】
本発明の変形は、導電体が、電力ケーブル、超伝導体、又は火花放電経路であることを提供する。さらに、ケーブルは空中風力発電機の保持と固定だけでなく、エネルギー伝送にも使用される。エネルギー伝送は、軽量で最高のエネルギー密度で行われる。この目的のために、エネルギー伝送は、超伝導体、ガス絶縁伝導体、又はファラデーケージとして形成してもよい。導電体の上端には、電流を火花放電に変換する電圧変換器が取り付けられている。火花放電は、二重ファラデー箱の中で地表に伝導される。ここで、火花放電は再び電気に変換される。
【００１３】
本発明の一実施形態では、ケーブルは二重ファラデーケージからなる。ここでは、２つの金属間の火花放電が生じる。金属は、ケーブルの移動を可能にする曲げやすい、柔軟な材料で作られている。
【００１４】
この場合、火花放電の経路は、有利には、導電性の壁を有し、壁は互いに距離を置いて配置される。壁は管状であり、互いに共軸方向に配置され、気体絶縁体及び／又は固体絶縁体によって分離されている。
【００１５】
軽量化されたエネルギー伝送のさらなる可能性のために、超伝導ケーブルが使用される。この場合に、超伝導ケーブルは保持ケーブルに固定されている。超伝導ケーブル冷却液貯留部は、各ケーブルの端にある。
【００１６】
従属請求項によれば、導電体は、少なくとも部分的に又は区域的に熱伝導性に形成され、特に冷却要素を有する。さらに、冷たい周囲の空気が電力ケーブルを冷却する外皮を、電流案内するケーブルに追加してもよい。
【００１７】
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、従属請求項及び図面を参照して本発明の特に好ましい実施形態を説明する以下の説明から明らかになるであろう。
【００１８】
図面は以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、導電体を備えたケーブルを備えた本発明の第１の実施形態の断面図である。
【図２】図１による導電体を備えたケーブルの側面図を示す。
【図３】図３は、導電体を備えたケーブルを備えた本発明の第２の実施形態の断面図である。
【図４】図４は、導電体を備えたケーブルを備えた本発明の第３の実施形態の断面図である。
【図５】図５は、第４の実施形態による導電体を備えたケーブルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１では、保持ケーブル１０が断面で示されていて、ケーブル１０は、電力ケーブル１２として形成された導電体１４に隣接している。ケーブル１０及び電力ケーブル１２は、保持体１６によって一緒に保持され、軸方向及び半径方向に固定されている。ケーブル１０と電力ケーブル１２は、どちらも柔軟な素材でできている。ケーブル１０は、列車に積み込み可能であり、ポリアラミド材で構成されている。
【００２１】
本発明の代替実施形態では、保持ケーブルも設けられるが、空気管１２が隣接している。この空気管１２により、空中風力発電機の１つ以上のコンプレッサによって生成された圧縮空気が地表に送られ、そこに、又は別の形態のエネルギー、例えば、電気エネルギーに変換される。
【００２２】
ケーブル１０及び電力ケーブル１２は、気密な外装を有する支持装置１８によって囲まれ、空気よりも軽いキャリアガス２０、例えばヘリウムガスで満たされている。ケースは非常に大きいため、ケーブル１０と導電体１４の全重量を支持可能である。
【００２３】
図２では、導電体１４を備えたケーブル１０は、側面図で見られ、複数の個別の支持ユニット２２によって囲まれている。電力ケーブル１２の上端には電圧変換器２４があり、これは、（図示しない）空中風力発電機に存在する。別の電圧変換器２４が地表面２６に配置されている。
【００２４】
図３では、ケーブル１０は第２の実施形態の断面によって示され、導電体１４が隣りあっている。導電体１４は、第１の導体２８とそれを柔軟に取り囲む外層２８とによって形成され、ガス３２で満たされている。電気絶縁体３４により、第１の導体２８と外側層２８は距離を置いて保持される。また、この実施形態では、支持装置は、キャリアガス２０で満たされている。
【００２５】
図４は、第３の実施形態の断面において、導電体１４が隣り合うケーブル１０を示している。この導電体１４は、コア３６、内側の柔軟な金属リング３８及び外側の柔軟な金属リング４０によって形成されている。コア３６及び２つの金属リング３８及び４０は、電気絶縁体３４によって絶縁されていて、二重ファラデーケージを形成している。
【００２６】
気体で絶縁とした電気導体１４の可撓性ケースは、電気絶縁体３４を介して相互接続されたコア３６とリング３８及び４０によって形成される複数のケーブルからなる。続いて、導電体１４は、非導電性ガスで満たされる。次のステップでは、電気を、気体絶縁した導電体１４を通して輸送可能である。
【００２７】
図５は、超伝導体４４として形成された導電体１４を備えたケーブル１０の第４の実施形態の側面図を示す。超伝導体４４は冷却ユニット４２によって冷却される。冷却ユニット４２は、地表面２６上及び空中風力発電機（図示せず）に配置される。
【符号の説明】
【００２８】
１０    （保持）ケーブル
１２    空気管
１４    導電体
１６    保持体
１８    支持装置
２０    キャリアガス
２２    支持ユニット
２４    電圧変換器
２６    地表面
２８    第１の導体、外層
３２    気体
３４    絶縁体
３６    コア
３８    金属リング
４０    金属リング
４２    冷却ユニット
４４    超伝導体
【図１】
2020517851.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020517851.tif 000007
【国際調査報告】
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