Система накопления энергии с подъемной системой для подъемника Российский патент 2024 года по МПК B66C13/28 F03G3/04 

[0001] Любые и все заявки, для которых иностранная или внутренняя заявка на приоритет указана в Паспорте заявки, поданном вместе с настоящей заявкой, настоящим включены посредством ссылки в соответствии с 37 1.57 Cвода федеральных постановлений США.

Область техники

[0002] Изобретение относится к системе для накопления и доставки энергии и, в частности, к системе для накопления и доставки энергии, которая накапливает и высвобождает энергию посредством вертикального перемещения блоков или кирпичей.

Уровень техники

[0003] Выработка электроэнергии из возобновляемых источников энергии (например, солнечной энергии, энергии ветра, гидроэлектроэнергии, биомассы и т.д.) продолжает расти. Однако многие из этих возобновляемых источников энергии (например, солнечная энергия, энергия ветра) являются прерывистыми и непредсказуемыми, что ограничивает количество электроэнергии, которая может быть доставлена в сеть из прерывистых возобновляемых источников энергии.

Раскрытие сущности изобретения

[0004] Следовательно, существует потребность в улучшенной системе для захвата электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии, для предсказуемой доставки в электрическую сеть. Используемое в настоящем документе понятие «электрическая сеть» представляет собой взаимосвязанную сеть для доставки электроэнергии от производителей к потребителям и охватывает большой географический регион, включающий города, штаты и/или страны.

[0005] В соответствии с другим аспектом изобретения система для накопления и доставки энергии в одном примере может накапливать солнечную энергию для производства электроэнергии в нерабочее время. Система для накопления и доставки энергии может перемещать множество блоков с меньшего возвышения на большее возвышение для накопления солнечной энергии в виде потенциальной энергии в блоках в дневное время, когда солнечная электроэнергия имеется в избытке. Затем система для накопления энергии может работать для перемещения блоков с большего возвышения на меньшее возвышение в ночное время, чтобы приводить в действие генератор для производства электроэнергии для доставки в электрическую сеть. В одном варианте осуществления система накопления энергии может использовать лебедку, имеющую один или более узлов планетарной передачи и один или более тормозов, которые предпочтительно обеспечивают упрощенное управление системой для подъема и опускания блоков.

[0006] В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ накопления и выработки электроэнергии. Способ включает управление работой подъемника на башне для перемещения множества блоков с меньшего возвышения на башне на большее возвышение на башне для накопления энергии в указанных блоках, причем каждый из блоков накапливает количество энергии, соответствующее количеству потенциальной энергии указанного блока. Способ также включает управление работой подъемника для перемещения блоков с большего возвышения на башне на меньшее возвышение на башне (например, под действием силы тяжести) для выработки таким образом электричества в количестве, соответствующем количеству кинетической энергии указанных одного или более блоков, при перемещении с большего возвышения на меньшее возвышение.

[0007] В соответствии с одним аспектом изобретения предложена система для накопления и доставки энергии. Система для накопления и доставки энергии содержит один или более модулей. Каждый модуль содержит множество блоков и каркас, имеющий высоту по вертикали над фундаментом. Каркас включает в себя нижнюю площадку, верхнюю площадку, расположенную вертикально с разнесением над нижней площадкой, шахту подъемника, расположенную между левой колонной и правой колонной каркаса, которые проходят между нижней площадкой и верхней площадкой, и подъемник, расположенный с возможностью перемещения в шахте подъемника и функционально соединенный с двигателем-генератором. Подъемник имеет размеры, обеспечивающие возможность размещения и поддержки в нем одного или более блоков и с возможностью работы для перемещения между местоположением над нижней площадкой и местоположением над верхней площадкой. Подъемник выполнен с возможностью работы для подъема одного или более блоков из местоположения в левой колонне над нижней площадкой в местоположение над верхней площадкой над левой колонной и перемещения одного или более блоков из местоположения в правой колонне над нижней площадкой в местоположение над верхней площадкой над правой колонной для накопления таким образом электрической энергии в количестве, соответствующем количеству потенциальной энергии указанных одного или более поднятых блоков. Подъемник выполнен с возможностью работы для опускания одного или более блоков из местоположения над верхней площадкой над левой колонной в местоположение внутри левой колонны над нижней площадкой и перемещения одного или более блоков из местоположения над верхней площадкой над правой колонной в местоположение внутри правой колонны над нижней площадкой под действием силы тяжести для выработки таким образом количества электроэнергии для каждого из указанных одного или более опускаемых блоков посредством двигателя-генератора, электрически соединенного с подъемником.

[0008] В соответствии с другим аспектом раскрытия предложен способ накопления и выработки электроэнергии. Способ включает управление работой подъемника вдоль шахты подъемника между соседними левой и правой колоннами для перемещения множества блоков между местоположением над нижней площадкой в левой или правой колоннах в местоположение над верхней площадкой, выровненное с левой или правой колоннами. Управление работой подъемника включает в себя один или оба из следующих этапов: (а) подъем блока из местоположения над нижней площадкой в левой или правой колонне, перемещение блока в шахту подъемника, подъем блока в местоположение над верхней площадкой, перемещение блока из шахты подъемника и высвобождение блока таким образом, что он выровнен по своему предыдущему местоположению в левой или правой колонне для накопления таким образом электрической энергии, в количестве, соответствующем количеству потенциальной энергии указанного блока, и (b) подъем блока из местоположения над верхней площадкой и над левой или правой колонной, перемещение блока в шахту подъемника, опускание блока в местоположение над нижней площадкой под действием силы тяжести, перемещение блока из шахты подъемника и высвобождение блока таким образом, что он выровнен ниже своего предыдущего местоположения и внутри левой или правой колонны для выработки таким образом количества электроэнергии посредством двигателя-генератора, электрически соединенного с подъемником.

[0009] В соответствии с другим аспектом изобретения предложен блок для использования в системе накопления и выработки энергии. Блок содержит корпус, выполненный из одного или более из следующего: бетона, стали и уплотненного грунта. Корпус имеет прямоугольную форму с плоской верхней поверхностью и нижней поверхностью, имеющей два или более выступов, которые проходят по ширине корпуса. Между двумя или более выступами образована выемка, при этом два или более выступа и выемка проходят по ширине корпуса.

[0010] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система для накопления и доставки энергии. Система содержит один или более модулей. Каждый модуль содержит множество блоков и каркас, имеющий высоту по вертикали над фундаментом. Каркас включает в себя шахту подъемника и подъемник, расположенный с возможностью перемещения в шахте подъемника, причем подъемник выполнен по размерам с возможностью размещения и поддержки в нем одного или более блоков и выполнен с возможностью работы для перемещения одного или более из множества блоков между меньшим возвышением и большим возвышением. Узел лебедки соединен с возможностью перемещения с тросом, который соединен с подъемником, причем узел лебедки содержит один или более узлов планетарной передачи, один или более тормозов и барабан, соединенный с тросом. Один или более модулей также содержат двигатель-генератор и приводной вал, имеющий конец, соединенный с двигателем-генератором, и противоположный конец, соединенный с узлом лебедки. По меньшей мере один из одного или более тормозов узла лебедки выполнен с возможностью работы так, что барабан вращается для наматывания троса для подъема подъемника для перемещения одного или более из множества блоков с меньшего возвышения на большее возвышение для накопления энергии или с возможностью работы так, что барабан вращается для наматывания троса для опускания подъемника для перемещения одного или более из множества блоков с большего возвышения на меньшее возвышение для выработки электроэнергии.

[0011] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ накопления и выработки электроэнергии. Способ включает управление работой подъемника вдоль шахты подъемника для перемещения множества блоков между меньшим возвышением и большим возвышением, причем подъемник соединен с тросом, проходящим между подъемником и барабаном узла лебедки, причем узел лебедки содержит один или более планетарных узлов шестерни и один или более тормозов. Управление работой подъемника включает в себя управление работой первого тормоза узла лебедки для расцепления тормозного диска узла лебедки, управление работой второго тормоза узла лебедки для расцепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза узла лебедки для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для остановки вращения барабана. Управление работой подъемника также включает в себя управление работой первого тормоза для зацепления с тормозным диском узла лебедки, управление работой второго тормоза для расцепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для вращения барабана в обратном направлении для разматывания троса для опускания подъемника. Управление работой подъемника также включает в себя управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска узла лебедки, управление работой второго тормоза для зацепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для вращения барабана в прямом направлении для наматывания троса для подъема подъемника.

Краткое описание чертежей

[0012] Настоящее изобретение проиллюстрировано в качестве примера, а не ограничения на фигурах прилагаемых чертежей, и на которых:

[0013] фиг. 1 - вид спереди в вертикальном разрезе системы для накопления энергии в соответствии с первым вариантом осуществления;

[0014] фиг. 2 - вид спереди в вертикальном разрезе системы для накопления энергии в соответствии со вторым вариантом осуществления;

[0015] фиг. 3 - вид спереди в вертикальном разрезе системы для накопления энергии в соответствии с третьим вариантом осуществления;

[0016] фиг. 4 - вид сбоку в вертикальном разрезе системы для накопления энергии в соответствии с третьим вариантом осуществления;

[0017] фиг. 5 - вид в перспективе системы для накопления энергии в соответствии с третьим вариантом осуществления;

[0018] фиг. 6 - вид в перспективе системы для накопления энергии в соответствии с третьим вариантом осуществления;

[0019] фиг. 7 - вид в перспективе блока в соответствии с одним вариантом осуществления;

[0020] фиг. 8A-8D - схематическая иллюстрация блока, перемещаемого на подъемник, в соответствии с одним вариантом осуществления;

[0021] фиг. 9A-9B - виды в перспективе вращающейся системы для накопления энергии в соответствии с четвертым вариантом осуществления;

[0022] фиг. 10A-10b - виды сбоку вращающейся системы для накопления энергии в соответствии с четвертым вариантом осуществления;

[0023] фиг. 11 - вид сверху вращающейся системы для накопления энергии в соответствии с четвертым вариантом осуществления;

[0024] фиг. 12A-12B - виды в перспективе вращающейся системы для накопления энергии в соответствии с четвертым вариантом осуществления;

[0025] фиг. 13 - вид в перспективе вращающейся системы для накопления энергии в соответствии с пятым вариантом осуществления;

[0026] фиг. 14 - схематическая иллюстрация двигателя-генератора, соединенного с множеством систем накопления энергии;

[0027] фиг. 15 - схематическая иллюстрация лебедки; и

[0028] фиг. 16 включает в себя таблицу, указывающую производительность лебедки на основе активации тормоза.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0029] В данном документе раскрыта система для накопления энергии, которая может быть функционально соединена с крупномасштабной электрической сетью для стабилизации электрической сети и производства электроэнергии для жилищных, коммерческих и промышленных потребителей. Система для накопления энергии получает электроэнергию из сети, когда предложение легко доступно, и возвращает электроэнергию в сеть, когда спрос высок. Система для накопления энергии также может быть функционально соединена с солнечной электростанцией для накопления электроэнергии в дневное время и выдачи электроэнергии в сеть в ночное время. Система для накопления энергии может дополнительно или в качестве альтернативы быть функционально соединена с ветряной электростанцией или генерирующей установкой для другой возобновляемой энергии.

[0030] На фиг. 1 показан схематичный вид одного варианта реализации системы 100 для накопления энергии (energy storage, ES). Система 100 ES включает в себя каркас 110. В одном варианте реализации каркас 110 может включать в себя множество опор с арматурной сталью/бетоном, множество поперечных элементов (не показаны), нижнюю площадку 112, верхнюю площадку 114, по меньшей мере один подъемник 120, который перемещается в шахте 122 подъемника, двигатель-генератор 150 и множество балластных грузов или блоков 130. Блоки 130 укладываются и хранятся на нижней площадке 112 и верхней площадке 114 (например, внутри колонны 111a справа и колонны 111b справа от шахты 122 подъемника). Подъемник 120 может приводиться в действие для перемещения блоков 130 между стопой на нижней площадке 112 и стопой на верхней площадке 114 через шахту 122 подъемника. Каркас 110, блоки 130, шахта 122 подъемника и подъемник 120 образуют модуль. В проиллюстрированном варианте реализации система 100 ES имеет один модуль.

[0031] Для накопления электроэнергии или другой формы энергии блок 130 поднимают посредством подъемника 120 с нижней площадки 112 на верхнюю площадку 114. Для высвобождения энергии и выработки электроэнергии блок 130 опускают с верхней площадки 114 на нижнюю площадку 112 (например, под действием силы тяжести) с помощью подъемника 120 (например, со скоростью около 0,4 метра/секунду) и усилия, используемого для вращения двигателя-генератора 150 для выработки электроэнергии (например, на основе кинетической энергии блока 130 при его опускании).

[0032] В одном варианте реализации некоторые блоки ограничены верхней площадкой 114 и нижней площадкой 112 слева от подъемника 120, в то время как другие блоки ограничены верхней площадкой 114 и нижней площадкой 112 справа от подъемника 120. Справа, например, как показано на фиг. 1, имеется в общей сложности восемь блоков, включающих в себя блоки 1-6 на верхней площадке 114, блок 7 перемещается подъемником 120 вверх для укладки на блок 6 с правой стороны и блок 8 на нижней площадке 112. Для накопления дополнительной энергии блок 8 справа может быть поднят и уложен на блок 7 с правой стороны. В качестве альтернативы, для выработки электроэнергии блок 7 справа может быть опущен и уложен сверху блока 8 справа. Процесс может быть повторен до тех пор, пока есть блоки, доступные для преобразования энергии по мере необходимости. В качестве преимущества, один и тот же подъемник 120 может перемещать блоки 130 на правой стороне шахты 122 подъемника между нижней площадкой 112 и верхней площадкой 114 и может перемещать блоки 130 на левой стороне шахты 122 подъемника между нижней площадкой 112 и верхней площадкой 114. Блоки 130 на левой стороне подъемника 120 перемещают между нижней площадкой 112 на левой стороне шахты 122 подъемника и верхней площадкой 114 на левой стороне шахты 122 подъемника, а блоки 130 на правой стороне подъемника 120 перемещают между нижней площадкой 112 на правой стороне шахты 122 подъемника и верхней площадкой 114 на правой стороне шахты 122 подъемника.

[0033] Поскольку каждый блок 130 перемещается между местоположением на (или выше) нижней площадке 112 и местоположением на (или выше) верхней площадке 114, так что блок 130 остается на одной и той же стороне (например, слева или справа от шахты 122 подъемника), каждый из блоков 130 системы 100 ES имеет разное расстояние вертикального перемещения между местоположением над нижней площадкой 112 и местоположением над верхней площадкой 114. Например, когда все блоки 130 находятся на нижней площадке 112, верхний блок 330 в стопе перемещается на более короткое расстояние в местоположение над верхней площадкой 114, чем нижний блок 130 в стопе, который должен перемещаться из местоположения, смежного с нижней площадкой 112, мимо местоположения верхней площадки 114 к верхней части стопы на верхней площадке 114. Соответственно, каждый блок 130 системы 100 ES хранит различное количество энергии при перемещении от верхнего уровня нижней площадки 112 на верхний уровень верхней площадки 114 (например, верхний блок 330 в стопе хранит наименьшее количество энергии, а нижний блок в стопе хранит наибольшее количество энергии) и генерирует различное количество электроэнергии при перемещении от верхнего уровня верхней площадки 114 на верхний уровень нижней площадки 112 (например, верхний блок 330 в стопе генерирует наибольшее количество электроэнергии, а нижний блок 130 в стопе генерирует наименьшее количество электроэнергии). В одном варианте реализации подъемник 120 может в качестве альтернативы перемещать один блок на левой стороне шахты 122 подъемника между положением над нижней площадкой 112 и положением над верхней площадкой 114 и перемещать один блок на правой стороне шахты 122 подъемника между положением над нижней площадкой 112 и положением над верхней площадкой 114, что может поддерживать в целом равную нагрузку на нижнюю площадку 112 и верхнюю площадку 114 между левой и правой сторонами шахты 122 подъемника, что может уменьшать перепад напряжений на каркас 110.

[0034] В одном варианте реализации каждый блок 130 может быть приблизительно 6 метров в длину, 6 метров в ширину и 4 метра в высоту. Однако блок 130 может иметь другие подходящие размеры. Блок 130 может быть выполнен, например, из бетона, стали и/или уплотненной грязи. В одном примере общий вес блока 130 составляет от примерно 200 тонн до примерно 300 тонн (например, метрическая тонна), например, примерно 288 тонн (например, восемь блоков 130 могут иметь общий вес от примерно 1600 тонн до примерно 2400 тонн, например, примерно 2304 тонн). В одном варианте реализации высота (h) верхней площадки 114 может составлять приблизительно 88,5 метра, а общая высота (H) шахты 122 подъемника в одном варианте реализации может составлять приблизительно 120,5 метра. Однако высота (h) верхней площадки 114 и высота (H) шахты 122 подъемника могут иметь другие подходящие значения. В одном варианте реализации количество накопления энергии системы 100 ES может составлять приблизительно 500 кВтч (киловатт-часов). В одном варианте реализации количество выработки электроэнергии, обеспечиваемое системой 100 ES, может составлять приблизительно 1,1 МВт. В одном варианте реализации блоки 130 могут весить до 150 метрических тонн.

[0035] На фиг. 2 показан схематичный вид второго варианта реализации системы 100A для накопления энергии (ES). Система 100A ES аналогична системе 100 ES, проиллюстрированной на фиг. 1 и описанной выше. Следовательно, конструкцию и описание различных признаков системы 100 ES на фиг. 1 и блоков 130, перемещаемых системой 100 ES, следует понимать как также относящиеся к соответствующим признакам системы 100A ES на фиг. 2, за исключением того, что описано ниже. Система 100А ES отличается от системы 100 ES тем, что включает в себя два подъемника 120 вместо одного. Каждый из двух подъемников 120 перемещается вдоль своей соответствующей шахты 122 подъемника каркаса 210 и обслуживает стопу блоков 130 непосредственно слева и непосредственно справа (например, блоки находятся в колонне 111A справа и колонне 111B справа от шахты 122 подъемника). Каркас 210 может иметь ширину W. В одном варианте реализации ширина W может составлять от примерно 20 метров до примерно 40 метров, например, примерно 36 метров. Блоки 130 (непосредственно слева и непосредственно справа от каждого подъемника 120) могут быть перемещены между нижней площадкой 112 и верхней площадкой 114. Система 100A ES работает таким же образом, как и система 100 ES, но два подъемника 120 системы 100A ES позволяют системе 100A ES хранить в два раза больше энергии, чем система 100 ES, и вырабатывать в два раза больше энергии (например, электроэнергии) по требованию, чем система 100 ES. Каркас 110, блоки 130, шахты 122 подъемника и подъемники 120 образуют модуль. В проиллюстрированном варианте реализации система 100A ES имеет один модуль.

[0036] На фиг. 3-6 проиллюстрирован третий вариант реализации системы 100B для накопления энергии (ES). Система 100B ES аналогична системе 100A ES, проиллюстрированной на фиг. 2 и описанной выше, которая аналогична системе 100 ES, проиллюстрированной на фиг. 1 и описанной выше. Следовательно, конструкцию и описание различных признаков системы 100A ES на фиг. 2 и блоков 130, перемещаемых системой 100A ES, следует понимать как также относящиеся к соответствующим признакам системы 100C ES на фиг. 3-6, за исключением того, что описано ниже. Как и система 100A ES, система 100B ES включает в себя пару подъемников 320, каждый из которых может перемещать блоки 330 таким же образом, как описано выше для системы 100 и 100A ES (например, каждый подъемник 320 может перемещать блоки 330 непосредственно к левой или правой стороне шахты подъемника 320 между нижней площадкой 312 и верхней площадкой 314). Например, блоки 330 находятся внутри колонны 311a справа и колонны 311b справа от шахты 322 подъемника. В отличие от системы 100A ES, система 100B ES включает в себя пять пар подъемников, стоящих бок о бок (например, в соседних шахтах подъемника в направлении глубины или внутрь страницы на фиг. 3, или как показано на фиг. 4), таким образом, создавая матрицу подъемников 320, которая представляет собой два подъемника шириной поперек передней части (например, в направлении X на фиг. 3) и пять подъемников вглубь (например, в направлении Y на фиг. 4). Однако каркас 310 может иметь любое подходящее количество подъемников 320 спереди (например, в направлении X на фиг. 3) и любое подходящее количество подъемников 320 в направлении глубины (например, в направлении Y на фиг. 4). Каждый подъемник 320 может иметь стопу блоков 330 слева и справа от связанной с ним шахты 322 подъемника. Блоки 330 слева и справа могут быть уложены на нижнюю площадку 312 или верхнюю площадку 314 и перемещены между нижней площадкой 312 и верхней площадкой 314. Каркас 310, блоки 130, шахты 322 подъемника и подъемники 320 в каждой вертикальной плоскости образуют модуль. В проиллюстрированном варианте реализации система 100B ES имеет пять модулей.

[0037] Для накопления электроэнергии или другой формы энергии подъемник 320 опускает шахту 322 подъемника к нижней площадке 312 или рядом с ней (например, выше), поднимает блок 330 (например, из стопы блоков 330 на левой стороне или правой стороне шахты 322 подъемника), переносит блок 330 на верхнюю площадку 314 (или выше) и укладывает блок на стопу блоков 330 на верхней площадке 314 (например, на левой стороне или правой стороне, соответственно, так что блок 330 на верхней площадке 314 находится на той же стороне, что и когда он находился на нижней площадке 312, или над его первоначальным положением). Для высвобождения электроэнергии или другой формы энергии подъемник 320 поднимает шахту 322 подъемника к верхней площадке 314 или рядом с ней (например, выше), поднимает блок 330 (например, из стопы блоков 330 на левой стороне или правой стороне шахты 322 подъемника), переносит блок 330 на нижнюю площадку 312 (или выше) и укладывает блок 330 на стопу блоков 330 на нижней площадке 312 (например, на левой стороне или правой стороне шахты 322 подъемника, соответственно, таким образом, что блок 330 на нижней площадке 312 находится на той же стороне, на которой он находился на верхней площадке 314 или ниже своего более раннего положения). Система 100B ES, как и система 100A, 100 ES, включает в себя двигатель-генератор 350 (например, аналогичный двигателю-генератору 150 на фиг. 1-2) для подъема и опускания блоков 330. Перемещая блоки 330 между местоположением на нижней площадке 312 (или выше) и местоположением на верхней площадке 314 (или выше) таким образом, что блок 330 остается на одной и той же стороне (например, слева или справа от соответствующей шахты 322 подъемника), система 100B ES, как и система 100A, 100 ES, в качестве преимущества перемещает блоки 330 таким образом, что средняя нагрузка на раму 310 (например, или фундамент под рамой 310) является приблизительно постоянной во время работы системы ES, тем самым предотвращая нагрузки на систему во время работы. Кроме того, поскольку каждый блок 330 перемещается между местоположением на нижней площадке 312 (или выше) и местоположением на верхней площадке 314 (или выше) таким образом, что блок 330 остается на одной и той же стороне (например, слева или справа от соответствующей шахты 322 подъемника), каждый из блоков 330 системы 100B ES, как и блоков системы 100A, 100 ES, имеет разное расстояние вертикального перемещения между местоположением над нижней площадкой 312 и местоположением над верхней площадки 314. Например, когда все блоки 330 находятся на нижней площадке 312, верхний блок 330 в стопе проходит более короткое расстояние до местоположения над верхней площадкой 314, чем нижний блок 330 в стопе, который должен проходить от местоположения, смежного с нижней площадкой 312, мимо местоположения верхней площадки 314 до верхней части стопы на верхней площадке 314. Соответственно, каждый блок 330 системы 100B ES (как и каждый блок 130 системы 100, 100A ES) сохраняет различное количество энергии при перемещении от верхнего уровня нижней площадки 312 до верхнего уровня верхней площадки 314 и генерирует различное количество электричества при перемещении от верхнего уровня верхней площадки 314 до верхнего уровня нижней площадки 312.

[0038] На фиг. 7 проиллюстрирован один вариант реализации блока 330. В одном варианте реализации блок 130, используемый с системой 100, 100A ES на фиг. 1-2, может быть аналогичным (например, идентичным) блоку 330 на фиг. 7. В одном варианте реализации блок 330 является прямоугольным и может при необходимости иметь по существу гладкую отделку поверхности на верхней поверхности 330a (например, плоской верхней поверхности), передней стороне 330b, задней стороне 330c, левой стороне 330d и правой стороне 330e блока 330. В качестве преимущества, гладкая поверхность может способствовать перемещению домкрата (такого как домкрат 810, описанный далее) по верхней поверхности 330a. Напротив, нижняя поверхность 330f может в одном варианте реализации иметь рифленую поверхность с двумя или более выступами 740 и одним или более углублениями 742 по длине L блока 330, которые проходят по глубине D блока 330 от передней стороны 330b до задней стороны 330c. Выступы 740 проходят вниз, в то время как выемки 742 находятся над выступами 740. Выступы 740 контактируют с землей, площадкой (например, нижней площадкой 312, верхней площадкой 314), другим блоком 330 или другой поверхностью, на которой размещен блок 330, и выемки 742 проходят над указанной поверхностью (например, проходят примерно на 10-30 сантиметров над указанной поверхностью). В одном примере выступы 740 имеют высоту от 10 до 30 сантиметров и определяют отверстия, которые проходят по глубине D блока 330. В другом варианте реализации (показанном на фиг. 3-6) блок 330 имеет два выступа на краях блока 330, так что между двумя выступами имеется одно углубление 742a (см. фиг. 5), которое определяет одно отверстие, которое проходит на глубину блока 330.

[0039] В одном варианте реализации каждый блок 330 может иметь длину приблизительно 6 метров, ширину 6 метров и высоту 4 метра (например, иметь объем приблизительно 144 кубических метра). Однако блок 330 может иметь другие подходящие размеры. Блок 330 может быть выполнен, например, из бетона или уплотненной грязи или почвы. В одном примере общий вес блока 330 составляет от около 200 тонн до около 300 тонн (например, метрическая тонна), например, около 288 тонн. В одном варианте реализации количество накопления энергии системы 100B ES может составлять приблизительно 500 кВтч (киловатт-часов). В одном варианте реализации количество выработки электроэнергии, обеспечиваемое системой 100B ES, может составлять приблизительно 1,1 МВт.

[0040] На фиг. 8A-8D показан блок 330 с рифленой нижней стороной (например, рифленой нижней поверхностью) и колесный домкрат, выполненный с возможностью работы для перемещения блока 330. Блок 330 перемещается с площадки 850 на подъемник 820, а затем с подъемника 820 на другую площадку 850. Подъемник 820 в одном варианте реализации может быть аналогичен подъемнику 120 на фиг. 1-2 для системы 100, 100A ES и подъемнику 320 на фиг. 3-6 для системы 100B ES. Площадка 850 может быть нижней площадкой 112, 312 или верхней площадкой 114, 314. Домкрат 810, который может быть встроен в подъемник 820, может скользить под блоком 330, поднимать блок 330 (как описано ниже), а затем катить блок 330 обратно в подъемник 820 или наоборот. Например, домкрат 810 может иметь один или более пальцев, имеющих размер, чтобы проходить в одной или более выемках 742 между выступами 740 на нижней стороне 300f блока 330.

[0041] Подъемник 820 включает в себя платформу 800, а домкрат 810 выполнен с возможностью перемещения относительно платформы 800 (например, соединен с возможностью перемещения или встроен в подъемник 820). Домкрат 810 включает в себя кожух 811 с множеством колес 812, одним или более (например, множеством) подъемными рычагами 814 и верхней поверхностью 816. Подъемные рычаги 814 при необходимости могут быть прикреплены с возможностью поворота к кожуху 811 (например, на верхнем конце каждого рычага 814). Нижний конец каждого подъемного рычага 814 соединен с одним или более колесами 812. Подъемные рычаги 814 могут быть жестко прикреплены к двигателю (например, электродвигателю) или исполнительному механизму (не показан), который выполнен с возможностью работы для поворота подъемных рычагов 814 между вертикальной ориентацией и невертикальной ориентацией. Общая высота домкрата 810 является относительно низкой, когда подъемные рычаги 814 находятся в невертикальной ориентации. Когда на двигатель/исполнительные механизмы подана электроэнергия и подъемные рычаги 814 поворачиваются в вертикальную ориентацию, подъемные рычаги 814 поднимают кожух 811, а общая высота домкрата 810 увеличивается таким образом, что верхняя поверхность 816 входит в зацепление с блоком 330 и поднимает его, тем самым обеспечивая перемещение блока 330 домкратом 810.

[0042] В процессе удаления блока 330 платформа 800 может быть выровнена по горизонтали с площадкой 850 (см. фиг. 8A). Домкрат 810 перекатывается к блоку 330, при этом подъемные рычаги 814 имеют невертикальную ориентацию. Общая высота домкрата 810 в этой конфигурации, в качестве преимущества, меньше высоты углубления 742, 742a (например, рифленого дна блока 330). Таким образом, домкрат 810 скользит под блоком 330 между двумя выступами 740 (см. фиг. 8B) и внутри одного или более углублений 742, 742a. Оказавшись под блоком 330, подъемные рычаги 814 поворачиваются в вертикальную ориентацию, которая поднимает домкрат 810 на общую высоту, большую, чем высота выступов 740 и/или выемок 742, 742a, тем самым поднимая блок 330 с площадки 850 или с другого блока (см. фиг. 8C). После подъема домкрат 810 откатывается на подъемную платформу 800 (см. фиг. 8D), и блок 330 перемещается на площадку 850 или стопу на другой высоте.

[0043] Чтобы выгрузить блок 330 из площадки 850, этапы, описанные выше, выполняются в обратном порядке.

[0044] На фиг. 9A-12B проиллюстрирован четвертый вариант реализации системы 100C для накопления энергии (ES). Система 100C ES включает в себя каркас 910. В одном варианте реализации каркас 910 может включать в себя множество опор с арматурной сталью/бетоном с нижней площадкой 912, верхней площадкой 914, множеством направляющих 920 подъемника, по меньшей мере одним подъемником 922 (например, захватом подъемника, клетью подъемника), работающим внутри шахты 924 подъемника, двигателем-генератором 950 со шкивами 926 и множеством балластных грузов или блоков 930. Блоки 930 могут быть уложены и сохранены на нижней площадке 912 и на верхней площадке 914. Подъемник 922 выполнен с возможностью работы для перемещения блоков 930 между стопой на нижней площадке 912 и стопой на верхней площадке 914 посредством шахты 924 подъемника. Блоки 930 могут иметь дугообразную форму 9 (например, быть в форме сектора). Каркас 910, блоки 930, шахта 924 подъемника и подъемник 922 образуют модуль. В проиллюстрированном варианте реализации система 100C ES имеет один модуль.

[0045] Для накопления электроэнергии или другой формы энергии блок 930 поднимают посредством подъемника 922 (например, захвата подъемника) с нижней площадки 912 на верхнюю площадку 914. Для высвобождения энергии и выработки электроэнергии блок 930 опускают с верхней площадки 914 на нижнюю площадку 912 (например, под действием силы тяжести), и усилие, используемое для вращения двигателя-генератора, вырабатывает электроэнергию (например, на основе кинетической энергии блока 930 при его опускании).

[0046] Блоки 930 извлекаются, например, из стопы (например, на нижней площадке 912 или верхней площадке 914) и возвращаются в стопу (например, на верхней площадке 914 или нижней площадке 912) с помощью поворотного движения (например, поворота подъемника 922 влево или вправо относительно шахты 924 подъемника для извлечения или высвобождения блоков). Если, например, блок 930 удален с верхнего уровня нижней площадки 912 (например, удален с верхнего уровня стопы блоков 930 на нижней площадке 912), подъемник 922 (например, захват подъемника) надежно захватывает блок 930 (например, посредством выступа 925 подъемника 922, который входит в зацепление с буртиком 932 блока 930), (при необходимости поднимает и) поворачивает (например, на 90 градусов) блок 930 (например, в первом направлении) из его положения над нижней площадкой 912 в угловое положение, соответствующее шахте 924 подъемника, поднимает блок 930 до точки над верхней площадкой 914 (например, совпадающей с верхней частью стопы блоков 930 на верхней площадке 914), поворачивает блок (например, во втором направлении, противоположном первому направлению) в положение непосредственно над стопой блоков 930, а затем освобождает блок 930 таким образом, что он опирается на верхнюю часть стопы блоков 930 на верхней площадке 914. Аналогичное поворотное движение используется подъемником 922 (например, захватом подъемника) для захвата блока 930 с верхнего уровня верхней площадки 914 (например, с верхнего уровня стопы блоков 930 на верхней площадке 914) и размещения его над нижней площадкой 912 (например, размещения его в верхней части стопы блоков 930 на нижней площадке 912). Поворотное движение, описанное в данном документе, относится к повороту в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси, совпадающей с продольной осью, проходящей через направляющие 920 подъемника каркаса 910.

[0047] В некоторых вариантах осуществления двигатель-генератор (не показан) расположен на земле или вблизи нее и соединен с подъемником (например, захватом подъемника) 922 через шкивы 926, установленные в верхней части направляющих 920 башни.

[0048] На фиг. 13 проиллюстрирован пятый вариант реализации системы 100D накопления энергии (ES). Система 100D ES аналогична системе 100C ES, проиллюстрированной на фиг. 9A-12B и описанной выше. Следовательно, конструкцию и описание различных признаков системы 100C ES на фиг. 9A-12B и блоков 930, перемещаемых системой 100C ES, следует понимать как также относящиеся к соответствующим признакам системы 100D ES и блоков 1330 на фиг. 13, за исключением того, что описано ниже. Система 100D ES отличается от системы 100C ES тем, что она включает в себя пять каркасов 1310, каждый из которых имеет пару подъемников 1322, вместо двух каркасов 910, каждый из которых имеет два подъемника 922, как показано на фиг. 9A-12B. Таким образом, система 100D ES может хранить больше энергии, чем система 100C ES, и может генерировать больше электроэнергии, чем система 100C ES. Каждый из пяти каркасов 1310 системы 100D ES может включать в себя множество опор с арматурной сталью/бетоном с множеством нижних площадок 1312 и множеством верхних площадок 1314, множеством направляющих 1320 подъемника, множеством подъемников (например, захватов 1322 подъемника), множеством двигателей-генераторов 1050 и множеством балластных грузов или блоков 1330. Система 100D ES может работать таким же образом, как и система 100C, для перемещения блоков между нижними площадками 1312 и верхними площадками 1314 (например, с помощью поворотного движения для удаления блока 1330 c верхнего уровня площадки или стопы блоков на площадке, поворота блока в одном направлении к шахте подъемника, перемещения блока на другое возвышение, поворота блока в противоположном направлении и размещения блока над другой площадкой или над стопой блоков на указанной площадке). Каждый каркас 1310, блоки 1330, шахта подъемника и подъемник 1322 образуют модуль. В проиллюстрированном варианте реализации система 100D ES имеет пять модулей.

[0049] Фиг. 14 - схематическая иллюстрация двигателя-генератора 1460, соединенного с множеством систем накопления (и доставки) энергии (ES), включающих в себя первую систему 1430 ES и вторую систему 1440 ES. Системы 1430, 1440 ES аналогичны системе 100A, 100B для накопления энергии, описанной выше, а блоки 1130 аналогичны блокам 330. Следовательно, конструкцию и описание различных признаков системы 100A, 100B ES и блоков 330 на фиг. 2-6, а также их работу следует понимать как также относящиеся к соответствующим признакам системы 1430, 1440 ES и блока 1130 ES, за исключением того, что описано ниже. Хотя в проиллюстрированном варианте реализации показан двигатель-генератор 1460, соединенный с двумя системами 1430, 1440 накопления энергии, специалисту в данной области техники следует понимать, что в других вариантах реализации двигатель-генератор 1460 может быть соединен только с одной системой накопления энергии. В еще одном варианте осуществления двигатель-генератор 1460 может быть соединен с более чем двумя системами накопления энергии (например, с четырьмя системами накопления энергии, шестью системами накопления энергии, восемью системами накопления энергии).

[0050] Двигатель-генератор 1460 может работать для одновременного подъема и/или опускания блоков 1130 на множестве систем 1430, 1440 ES. То есть двигатель-генератор 1460 выполнен с возможностью работы для подъема блока 1130 вдоль шахты 1124 подъемника в колонне 1122 одной системы 1430 ES (например, в положение над верхней площадкой 1114 рамы 1110 системы ES), в то время как блок 1130 опускается вдоль шахты 1124 подъемника в колонне 1122 в другой системе 1440 ES (например, в положение над нижней площадкой 1112 рамы 1110 системы ES), тем самым вызывая одновременный подъем и опускание блоков 1130 в системах 1430, 1440 ES.

[0051] Каждая система 1430, 1440 ES включает в себя лебедку 1470A, 1470B, соединенную с двигателем-генератором 1460 через приводной вал 1462 для подъема и опускания блоков 1130. Каждая система ES 1430,1440 также включает в себя трос 1450, который проходит вверх по шахте 1124 подъемника через шкив 1126 и обратно вниз к подъемнику (например, захвату подъемника) 1120. Трос 1450 может также включать в себя демпфер 1452 и линейный исполнительный механизм 1454, установленный между лебедкой 1470A, 1470B и шкивом 1126. Демпфер1452 при необходимости может быть гидравлическим демпфером. В другом варианте осуществления демпфер 1452 может быть пневматическим демпфером. В еще одном варианте осуществления демпфер 1452 может быть упругим демпфером (например, включать в себя сжимаемый материал, такой как резина). Демпфер 1452 может преимущественно поглощать отрывистое движение в тросе 1450 и препятствовать (например, предотвращать их) чрезмерным силам от повреждения троса 1450. Линейный исполнительный механизм 1454 может раздвигаться или сжиматься на небольшое расстояние (например, менее нескольких метров, например менее 3 метров, менее 2 метров) для точной регулировки вертикального положения подъемника (например, захвата подъемника) 1120 при движении для захвата или сброса блока 1130.

[0052] Когда блок 1130 поднимается, соответствующая лебедка (например, лебедка 1470A и/или 1470B) берет мощность от двигателя-генератора 1460 через приводной вал 1462. Когда блок 1130 опускается, лебедка (например, лебедка 1470A и/или 1470B) отдает мощность в двигатель-генератор через приводной вал 1462. Двигатель-генератор 1460 выполнен с возможностью работы для выдачи мощности для подъема блока 1130 в одной системе ES (например, системе ES 1430) при одновременном приеме мощности, когда блок 1130 опускается в другой системе ES (например, системе ES 1440), тем самым обеспечивая одновременную выдачу мощности и прием мощности двигателем-генератором 1460. Мощность, принятая двигателем-генератором 1460, может при необходимости быть подана в электрическую сеть, к которой электрически подключен двигатель-генератор 1460.

[0053] Фиг. 15 - схематическая иллюстрация лебедки 1470A. Лебедка 1470A по существу идентична (например, идентична) лебедке 1470B, поэтому признаки, проиллюстрированные на фиг. 15 для лебедки 1470A и описанные ниже, следует понимать применительно к лебедке 1470B. Лебедка 1470A включает в себя множество планетарных шестерен 1471, множество тормозов 1475 и барабан 1490 для наматывания или наматывания троса 1450. Множество планетарных шестерен 1471 включает в себя первый набор планетарных шестерен 1471’ с первой центральной шестерней 1474, первой парой планетарных шестерен 1476 и первой венцовой шестерней 1478, причем планетарные шестерни 1476 расположены между первой центральной шестерней 1474 и первой венцовой шестерней 1478. Множество планетарных шестерен 1471 также включает в себя второй набор планетарных шестерен 1471’’ со второй центральной шестерней 1480, второй парой планетарных шестерен 1482 и второй венцовой шестерней 1484, причем планетарные шестерни 1482 расположены между второй центральной шестерней 1480 и второй венцовой шестерней 1484. Лебедка 1470A также включает в себя тормозной диск 1472, концентричный приводному валу 1462.

[0054] Тормозной диск 1472 прикреплен к первой паре планетарных шестерен 1476 одним или более элементами 1473, так что тормозной диск 1472 вращается (например, вокруг первой центральной шестерни 1474) с той же скоростью, что и первая пара планетарных шестерен 1476. Кроме того, первая венцовая шестерня 1478 прикреплена одним или более элементами 1477 ко второй паре планетарных шестерен 1482, так что первая венцовая шестерня 1478 вращается (например, вокруг второй центральной шестерни 1480) с той же скоростью, что и вторая пара планетарных шестерен 1482.

[0055] Первый тормоз A (например, тормозные колодки, которые избирательно входят в зацепление с диском 1472) выполнен с возможностью работы для замедления или остановки вращения тормозного диска 1472, а также первой пары планетарных шестерен 1476. Второй тормоз B (например, тормозные колодки, которые избирательно входят в зацепление с первой венцовой шестерней 1478) выполнен с возможностью работы для замедления или остановки вращения первой венцовой шестерни 1478, а также второй пары планетарных шестерен 1482. Третий тормоз C (например, тормозные колодки, которые избирательно входят в зацепление со второй венцовой шестерней 1484) выполнен с возможностью работы для замедления или остановки вращения второй венцовой шестерни 1484. В одном варианте осуществления один или более из первого тормоза A, второго тормоза B и третьего тормоза C могут быть тормозами с гидравлическим приводом. В другом варианте осуществления один или более из первого тормоза A, второго тормоза B и третьего тормоза C могут быть тормозами с пневматическим приводом.

[0056] Фиг. 16 включает в себя таблицу, указывающую производительность лебедки (например, лебедки 1470A, 1470B) на основании активации одного или более из первого тормоза A, второго тормоза B и/или третьего тормоза C. В таблице «1» указывает на то, что тормозное усилие активно тормозит, а «0» указывает на то, что тормоз открыт и тормозное усилие не прилагается. Как указано, барабан 1490 останавливается, когда тормоз C прикладывает тормозное усилие ко второй венцовой шестерне 1484, пока тормоза A и B открыты (например, тормоза A и B не прикладывают тормозное усилие). Барабан 1490 работает в обратном направлении, когда тормоз A прикладывает тормозное усилие к тормозному диску 1472, в то время как тормоза B и C остаются открытыми (например, тормоза B и C не прикладывают тормозное усилие). Когда барабан 1490 работает в обратном направлении, подъемник (например, захват подъемника) 1120 (и блок 1130, переносимый им) опускается. Барабан 1490 работает в прямом направлении для подъема подъемника (например, захвата подъемника) 1120 (и блока 1130, переносимого им), когда тормоз B прикладывает тормозное усилие к первой венцовой шестерне 1478, в то время как тормоза A и C остаются открытыми (например, тормозное усилие не прикладывается тормозами A и C). В качестве преимущества, множество планетарных шестерен 1471 и тормозов A, B, C позволяют лебедке 1470A (а также лебедке 1470B) работать для подъема или опускания подъемника 1120 без необходимости сложного управления двигателем, тем самым обеспечивая упрощенное и менее дорогостоящее управление для подъема и опускания блоков 1130. Хотя описанный выше в связи с системой 1430, 1440 ES, двигатель-генератор 1460, лебедка 1470A, 1470A и приводные валы 1462 по фиг. 14-15 и режим работы по фиг. 16 могут быть реализованы в любой из систем 100-100D для накопления и доставки энергии, описанных выше.

[0057] Для преобразования накопленной потенциальной энергии в электроэнергию подъемник 120, 320, 820, 922, 1322, 1120 может перемещать один или более блоков 130, 330, 930, 1330, 1130 с большего возвышения на меньшее возвышение (например, вертикально опускать по меньшей мере частично под действием силы тяжести) для приведения в действие двигателя-генератора 150, 350, 950, 1050, 1460 (посредством одного или более тросов или стальных лент) для выработки электроэнергии, которую могут доставлять в электрическую сеть, к которой электрически подключен двигатель-генератор 150, 350, 950, 1050, 1460. Энергию в виде электроэнергии вырабатывают каждый раз при опускании блока 130, 330, 930, 1330, 1130.

[0058] В качестве преимущества, система 100-100D, 1430, 1440 для накопления и доставки энергии может, например, накапливать электроэнергию, вырабатываемую из солнечной энергии, в виде потенциальной энергии в поднятых блоках 130, 330, 930, 1330, 1130 в дневное время, когда солнечная энергия доступна, и может преобразовывать потенциальную энергию в блоках 130, 330, 930, 1330, 1130 в электроэнергию в ночное время, когда солнечная энергия недоступна, посредством опускания одного или более блоков 130, 330, 930, 1330, 1130 и доставлять преобразованную электроэнергию в электрическую сеть.

[0059] В настоящем документе описаны примеры системы для накопления и доставки энергии (например, система 100-100D, 1430, 1440 для накопления и доставки энергии), выполненной с возможностью работы для преобразования электрической энергии или электроэнергии в потенциальную энергию для накопления и с возможностью преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электроэнергию, например, для доставки в электрическую сеть. В качестве преимущества, система для накопления энергии практически не требует технического обслуживания и может работать в течение десятилетий (например, 30-50 лет) по существу без снижения емкости накопления энергии.

[0060] В некоторых вариантах реализации описанная в настоящем документе система для накопления энергии может накапливать приблизительно 10 мегаватт-час (МВтч) или более энергии (например, от 10 МВтч до 100 МВтч, например, 15 МВтч, 20 МВтч, 30 МВтч, 50 МВтч, 80 МВтч, 90 МВтч) и доставлять приблизительно 10 МВтч или более энергии (например, от 10 МВтч до 100 МВтч, например, 15 МВтч, 20 МВтч, 30 МВтч, 50 МВтч, 80 МВтч, 90 МВтч) в электрическую сеть. Описанная в настоящем документе система для накопления энергии может доставлять энергию каждый час (например, от 1 МВт до 6 МВт или более). Однако в других вариантах реализации система для накопления и доставки энергии, описанная в настоящем документе, может иметь другие подходящие емкости накопления и доставки энергии (например, 1 МВтч, 3 МВтч, 5 МВтч и т.д.). В одном варианте реализации система для накопления и доставки энергии может при необходимости питать приблизительно 1000 домов или более в течение дня.

[0061] Система для накопления и доставки энергии, описанная в настоящем документе, в качестве преимущества может быть присоединена к системе выработки электроэнергии на основе возобновляемой энергии (например, зеленой энергии), такой как, например, система на основе солнечной энергии, система на основе энергии ветра (например, ветряные турбины) и т.д. В качестве преимущества, во время работы системы выработки электроэнергии на основе возобновляемой энергии (например, работа системы на основе солнечной энергии в светлое время суток, работа системы на основе энергии ветра в ветреную погоду) система для накопления и доставки энергии захватывает электроэнергию, вырабатываемую системой для выработки электроэнергии на основе возобновляемой энергии. Затем система для накопления и доставки энергии может доставлять накопленную электроэнергию в электрическую сеть, когда система для выработки электроэнергии на основе возобновляемой энергии не имеет возможности работы (например, в ночное время, в безветренных условиях). Соответственно, система для накопления и доставки энергии работает в качестве батареи для системы для выработки электроэнергии на основе возобновляемой энергии и может доставлять электроэнергию в электрическую сеть от системы для выработки электроэнергии на основе возобновляемой энергии в нерабочее время.

[0062] В описанных выше вариантах реализации система 100-100D, 1430, 1440 для накопления электрической энергии в виде потенциальной энергии поднимает блоки 130, 330, 930, 1330, 1130 и опускает блоки 130, 330, 930, 1330, 1130 для выработки электроэнергии. В одном варианте реализации подъемник 120, 320, 820, 922, 1322, 1120 может работать с избыточной мощностью от электрической сети. Количество энергии, восстанавливаемой системой 100-100D, 1430, 1440 для накопления энергии, на каждую единицу энергии, используемой для подъема блоков 130, 330, 930, 1330, 1130, может при необходимости составлять 80-90%.

Дополнительные варианты осуществления

[0063] В вариантах осуществления настоящего изобретения система для накопления энергии, способ управления ее работой и блок для использования с ней могут быть выполнены в соответствии с любым из следующих пунктов:

Пункт 1. Система для накопления и доставки энергии, содержащая:

один или более модулей, каждый из которых содержит

множество блоков и

каркас, имеющий высоту по вертикали над фундаментом и включающий в себя

шахту подъемника,

подъемник, расположенный с возможностью перемещения в шахте подъемника, причем подъемник выполнен по размерам с возможностью размещения и поддержки в нем одного или более блоков и выполнен с возможностью работы для перемещения одного или более из множества блоков между меньшим возвышением большим возвышением, и

узел лебедки, соединенный с возможностью перемещения с тросом, который соединен с подъемником, причем узел лебедки содержит один или более узлов планетарной передачи, один или более тормозов и барабан, соединенный с тросом;

двигатель-генератор и

приводной вал, имеющий конец, соединенный с двигателем-генератором, и противоположный конец, соединенный с узлом лебедки,

причем по меньшей мере один из одного или более тормозов узла лебедки выполнен с возможностью работы так, что барабан вращается для наматывания троса для подъема подъемника для перемещения одного или более из множества блоков с меньшего возвышения на большее возвышение для накопления энергии или с возможностью работы так, что барабан вращается для наматывания троса для опускания подъемника для перемещения одного или более из множества блоков с большего возвышения на меньшее возвышение для выработки электроэнергии.

Пункт 2. Система по пункту 1, в которой узел лебедки содержит тормозной диск, концентричный приводному валу, и в которой указанные один или более узлов планетарной передачи включает в себя первый узел планетарной передачи и второй узел планетарной передачи, причем

первый узел планетарной передачи расположен в осевом направлении между тормозным диском и вторым узлом планетарной передачи,

второй узел планетарной передачи расположен в осевом направлении между первым узлом планетарной передачи и барабаном,

первый узел планетарной передачи включает в себя первую центральную шестерню, первую пару планетарных шестерен и первую венцовую шестерню,

второй узел планетарной передачи включает в себя вторую центральную шестерню, вторую пару планетарных шестерней и вторую венцовую шестерню,

приводной вал неподвижно соединен с первой центральной шестерней, второй центральной шестерней и барабаном,

тормозной диск неподвижно соединен с первой парой планетарных шестерней, а

венцовая шестерня неподвижно соединена с второй парой планетарных шестерней.

Пункт 3. Система по пункту 2, в которой один или более тормозов включает в себя первый тормоз, выполненный с возможностью работы для избирательного зацепления с тормозным диском, второй тормоз, выполненный с возможностью работы для избирательного зацепления с первой венцовой шестерней, и третий тормоз, выполненный с возможностью работы для избирательного зацепления со второй венцовой шестерней.

Пункт 4. Система по пункту 3, в которой управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска, управление работой второго тормоза для расцепления первой венцовой шестерни и управление работой третьего тормоза для зацепления второй венцовой шестерни приводит к остановке барабана.

Пункт 5. Система по любому из пунктов 3-4, в которой управление работой первого тормоза для вхождения в зацепление с тормозным диском, управление работой второго тормоза для выведения из зацепления первой венцовой шестерни и управление работой третьего тормоза для выведения из зацепления второй венцовой шестерни приводит к вращению барабана в обратном направлении для разматывания троса для опускания подъемника.

Пункт 6. Система по любому из пунктов 3-5, в которой управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска, управление работой второго тормоза для зацепления первой венцовой шестерни и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни приводит к вращению барабана в прямом направлении для наматывания троса для подъема подъемника.

Пункт 7. Система по любому предыдущему пункту, также содержащая демпфер, соединенный с тросом, причем демпфер выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части усилия, приложенного к тросу.

Пункт 8. Система по любому предыдущему пункту, также содержащая линейный исполнительный механизм, соединенный с тросом, причем линейный исполнительный механизм выполнен с возможностью раздвижения или сжатия для обеспечения возможности регулировки в вертикальном положении подъемника для способствования захвату или сбросу блока.

Пункт 9. Система по любому предыдущему пункту, в которой один или более модулей представляют собой два модуля, и в которой приводной вал соединен с лебедкой первого из двух модулей и с лебедкой второго из двух модулей.

Пункт 10. Система по пункту 9, в которой лебедка первого модуля и лебедка второго модуля выполнены с возможностью работы для одновременного подъема блока в первом модуле и опускания блока во втором модуле.

Пункт 11. Система по любому предыдущему пункту, в которой каркас имеет нижнюю площадку и верхнюю площадку, расположенную вертикально с разнесением над нижней площадкой, и при этом шахта подъемника расположена между левой колонной и правой колонной каркаса, которая проходит между нижней площадкой и верхней площадкой.

Пункт 12. Система по п. 11, в которой подъемник выполнен с возможностью работы для подъема одного или более блоков из местоположения в левой колонне над нижней площадкой в местоположение над верхней площадкой над левой колонной и перемещения одного или более блоков из местоположения в правой колонне над нижней площадкой в местоположение над верхней площадкой над правой колонной для накопления таким образом электрической энергии, в количестве, соответствующем количеству потенциальной энергии указанных одного или более поднятых блоков, и при этом

подъемник выполнен с возможностью работы для опускания одного или более блоков из местоположения над верхней площадкой над левой колонной в местоположение внутри левой колонны над нижней площадкой и перемещения одного или более блоков из местоположения над верхней площадкой над правой колонной в местоположение внутри правой колонны над нижней площадкой под действием силы тяжести для выработки таким образом количества электроэнергии для каждого из указанных одного или более опускаемых блоков посредством двигателя-генератора, электрически соединенного с подъемником.

Пункт 13. Система по пункту 11, в которой подъемник выполнен с возможностью работы для перемещения множества блоков между местоположением над нижней площадкой и местоположением над верхней площадкой таким образом, что среднее распределение нагрузки на раму или фундамент модуля остается по существу постоянным.

Пункт 14. Система по любому предыдущему пункту, в которой каркас включает в себя множество колонн с арматурной сталью и бетонных опор.

Пункт 15. Способ накопления и выработки электроэнергии, включающий:

управление работой подъемника вдоль шахты подъемника для перемещения множества блоков между меньшим возвышением и большим возвышением, причем подъемник соединен с тросом, проходящим между подъемником и барабаном узла лебедки, причем узел лебедки содержит один или более узлов планетарной передачи и один или более тормозов,

при этом управление работой подъемника включает в себя:

управление работой первого тормоза узла лебедки для расцепления тормозного диска узла лебедки, управление работой второго тормоза узла лебедки для расцепления первого зубчатого венца первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза узла лебедки для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для остановки вращения барабана,

управление работой первого тормоза для зацепления с тормозным диском узла лебедки, управление работой второго тормоза для расцепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для вращения барабана в обратном направлении для разматывания троса для опускания подъемника, и

управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска узла лебедки, управление работой второго тормоза для зацепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для вращения барабана в прямом направлении для наматывания троса для подъема подъемника.

Пункт 16. Способ по пункту 15, в котором перемещение блоков между меньшим возвышением и большим возвышением включает в себя перемещение блоков между местоположением над нижней площадкой в левой или правой колонне по обе стороны от шахты подъемника в местоположение над верхней площадкой, выровненной с левой или правой колоннами.

Пункт 17. Способ по пункту 16, в котором перемещение указанных одного или более блоков между местоположением над нижней площадкой в левой или правой колоннах и местоположением над верхней площадкой в левой или правой колоннах включает в себя размещение блоков таким образом, что среднее распределение нагрузки на фундамент под каркасом или на каркас остается по существу постоянным.

[0064] Хотя были описаны некоторые варианты осуществления изобретений, эти варианты осуществления представлены только в качестве примера и не предназначены для ограничения объема раскрытия. Разумеется, новые способы и системы, описанные в настоящем документе, могут быть воплощены во множестве других форм. Кроме того, в системах и способах, описанных в настоящем документе, могут быть выполнены различные пропуски, замены и изменения без отклонения от сущности раскрытия. Сопутствующая формула изобретения и ее эквиваленты предназначены для охвата таких форм или модификаций, которые будут подпадать под объем и сущность раскрытия. Соответственно, объем настоящего изобретения задан только посредством ссылки на прилагаемую формулу изобретения.

[0065] Признаки, материалы, характеристики или группы, описанные в связи с конкретным аспектом, вариантом осуществления или примером, следует понимать как применимые к любому другому аспекту, варианту осуществления или примеру, описанным в этом разделе или где-либо еще в настоящем описании, если только они не являются несовместимыми с ними. Все признаки, раскрытые в этом описании (включающем любые сопутствующие пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы любого способа или процесса, раскрытые таким образом, могут быть объединены в любую комбинацию, за исключением комбинаций, в которых по меньшей мере некоторые из таких признаков и/или этапов являются взаимоисключающими. Защита не ограничивается деталями любых предшествующих вариантов осуществления. Защита распространяется на любой новый признак или любую новую комбинацию признаков, раскрытых в этом описании (включающем любые сопутствующие пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), или на любой новый этап или любую новую комбинацию этапов любого способа или процесса, раскрытых таким образом.

[0066] Кроме того, некоторые признаки, описанные в раскрытии в контексте отдельных вариантов реализации, также могут быть реализованы в комбинации в одном варианте реализации. Напротив, различные признаки, описанные в контексте одного варианта реализации, также могут быть реализованы во множестве вариантов реализации по отдельности или в любой подходящей подкомбинации. Кроме того, хотя признаки могут быть описаны выше как действующие в определенных комбинациях, в некоторых случаях один или более признаков заявленной комбинации могут быть исключены из этой комбинации, и эта комбинация может быть заявлена как подкомбинация или вариант подкомбинации.

[0067] Кроме того, хотя операции могут быть изображены на чертежах или описаны в описании в определенном порядке, для достижения требуемых результатов такие операции не обязательно должны выполняться в показанном конкретном порядке или в последовательном порядке, или должны выполняться все операции. В приведенные для примера способы и процессы могут быть включены другие операции, которые не изображены или не описаны. Например, одна или более дополнительных операций могут быть выполнены до, после, одновременно или между любой из описанных операций. Кроме того, в других вариантах реализации операции могут быть переупорядочены или их порядок может быть изменен. Специалистам в данной области техники следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления фактические этапы проиллюстрированных и/или раскрытых процессов могут отличаться от показанных на фигурах. В зависимости от варианта осуществления могут быть удалены некоторые из описанных выше этапов, могут быть добавлены другие. Кроме того, признаки и атрибуты конкретных вариантов осуществления, раскрытых выше, могут быть объединены различными способами для образования дополнительных вариантов осуществления, все из которых подпадают под объем настоящего раскрытия. Кроме того, разделение различных системных компонентов в вариантах реализации, описанных выше, не следует понимать как требование такого разделения во всех вариантах реализации, а также следует понимать, что описанные компоненты и системы, как правило, могут быть объединены вместе в одном продукте или упакованы в несколько продуктов.

[0068] Для целей данного раскрытия в настоящем документе описаны некоторые аспекты, преимущества и новые признаки. Необязательно все такие преимущества могут быть достигнуты в соответствии с любым конкретным вариантом осуществления. Таким образом, например, специалистам в данной области техники следует понимать, что раскрытие может быть воплощено или выполнено таким образом, что достигается одно преимущество или группа преимуществ, как описано в настоящем документе, без обязательного достижения других преимуществ, которые могут быть изложены или предложены в настоящем документе.

[0069] Условные формулировки, такие как "может", "мог бы", если специально не указано иное или иным образом не понимается в контексте, как используются, как правило, предназначены для передачи того, что некоторые варианты осуществления включают определенные признаки, элементы и/или этапы, в то время как другие варианты осуществления их не включают. Таким образом, такие условные формулировки, как правило, не подразумевают, что признаки, элементы и/или этапы каким-либо образом требуются для одного или более вариантов осуществления или что один или более вариантов осуществления обязательно включают логику для принятия решения, с вводом или подсказкой пользователя или без него, включаются ли эти признаки, элементы и/или этапы или должны ли они выполняться в любом конкретном варианте осуществления.

[0070] Сочетательные формулировки, такие как выражение "по меньшей мере один из X, Y и Z", если специально не указано иное, иначе понимается в контексте, как обычно используется для передачи того, что элемент, термин и т.д. могут быть либо X, либо Y, либо Z. Таким образом, такие сочетательные формулировки, как правило, не подразумевают, что определенные варианты осуществления требуют наличия по меньшей мере одного из X, по меньшей мере одного из Y и по меньшей мере одного из Z.

[0071] Используемые в настоящем документе формулировки степени, такие как термины "приблизительно", "около", "в целом" и "по существу", представляют собой значение, количество или характеристику, близкую к заявленному значению, количеству или характеристике, которая все еще выполняет требуемую функцию или достигает требуемого результата. Например, термины "приблизительно", "около", "в целом" и "по существу", могут относиться к количеству, которое находится в пределах менее 10%, в пределах менее 5%, в пределах менее 1%, в пределах менее 0,1% и в пределах менее 0,01% от заявленной величины. В качестве другого примера, в некоторых вариантах осуществления термины "в целом параллельный" и "по существу параллельный" относятся к значению, величине или характеристике, которая отклоняется от точно параллельной менее 15 градусов, 10 градусов, 5 градусов, 3 градусов, 1 градуса или 0,1 градуса или равно 15 градусам, 10 градусам, 5 градусам, 3 градусам, 1 градусу или 0,1 градуса.

[0072] Объем настоящего раскрытия не предназначен для ограничения конкретным раскрытием предпочтительных вариантов осуществления в этом разделе или где-либо еще в настоящем описании и может быть задан формулой изобретения, представленной в этом разделе или где-либо еще в настоящем описании, или как будет представлено в будущем. Формулировки формулы изобретения должны интерпретироваться в широком смысле на основе формулировок, используемых в формуле изобретения, и не ограничиваться примерами, описанными в настоящем описании или во время рассмотрения настоящей заявки, которые следует рассматривать как неисключительные.

Изобретение относится к подъемным устройствам. Система для накопления и доставки энергии включает в себя подъемник, выполненный с возможностью работы для перемещения блоков с меньшего возвышения на большее возвышение для накопления энергии и с большего возвышения на меньшее возвышение для выработки электроэнергии. Узел лебедки соединен с возможностью перемещения с тросом, который соединен с подъемником. Узел лебедки имеет узлы планетарной передачи, тормоза, которые избирательно входят в зацепление по меньшей мере с частью узлов планетарной передачи, и барабан, соединенный с тросом. Приводной вал проходит между двигателем-генератором и узлом лебедки. Тормоз выполнен с возможностью работы так, что барабан вращается для наматывания троса для подъема подъемника для перемещения блока с меньшего возвышения на большее возвышение для накопления энергии или для работы так, что барабан вращается для разматывания троса для опускания подъемника для перемещения блока с большего возвышения на меньшее возвышение для выработки электроэнергии. Достигается упрощенное управление системой для подъема и опускания блоков. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Система для накопления и доставки энергии, содержащая:

один или более модулей, каждый из которых содержит

множество блоков;

каркас, имеющий высоту по вертикали и включающий в себя

шахту подъемника,

подъемник, расположенный с возможностью перемещения в шахте подъемника, причем подъемник выполнен по размерам с возможностью размещения и поддержки в нем одного или более блоков и выполнен с возможностью работы для перемещения одного или более из множества блоков между меньшим возвышением и большим возвышением, и

узел лебедки, соединенный с возможностью перемещения с тросом, который соединен с подъемником, причем узел лебедки содержит один или более узлов планетарной передачи, один или более тормозов и барабан, соединенный с тросом;

двигатель-генератор и

приводной вал, имеющий конец, соединенный с двигателем-генератором, и противоположный конец, соединенный с узлом лебедки,

причем по меньшей мере один из одного или более тормозов узла лебедки выполнен с возможностью работы так, что барабан вращается для разматывания троса для подъема подъемника для перемещения одного или более из множества блоков с меньшего возвышения на большее возвышение для накопления энергии или с возможностью работы так, что барабан вращается для наматывания троса для опускания подъемника для перемещения одного или более из множества блоков с большего возвышения на меньшее возвышение для выработки электроэнергии.

2. Система по п. 1, в которой узел лебедки содержит тормозной диск, концентричный приводному валу, и в которой один или более узлов планетарной передачи включает в себя первый узел планетарной передачи и второй узел планетарной передачи, причем

первый узел планетарной передачи расположен в осевом направлении между тормозным диском и вторым узлом планетарной передачи,

второй узел планетарной передачи расположен в осевом направлении между первым узлом планетарной передачи и барабаном,

первый узел планетарной передачи включает в себя первую центральную шестерню, первую пару планетарных шестерен и первую венцовую шестерню,

второй узел планетарной передачи включает в себя вторую центральную шестерню, вторую пару планетарных шестерен и вторую венцовую шестерню,

приводной вал неподвижно соединен с первой центральной шестерней, второй центральной шестерней и барабаном,

тормозной диск неподвижно соединен с первой парой планетарных шестерен, а

первая венцовая шестерня неподвижно соединена со второй парой планетарных шестерен.

3. Система по п. 2, в которой один или более тормозов включает в себя первый тормоз, выполненный с возможностью работы для избирательного зацепления с тормозным диском, второй тормоз, выполненный с возможностью работы для избирательного зацепления с первой венцовой шестерней, и третий тормоз, выполненный с возможностью работы для избирательного зацепления со второй венцовой шестерней.

4. Система по п. 3, в которой управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска, управление работой второго тормоза для расцепления первой венцовой шестерни и управление работой третьего тормоза для зацепления второй венцовой шестерни приводит к остановке барабана.

5. Система по п. 3, в которой управление работой первого тормоза для зацепления с тормозным диском, управление работой второго тормоза для расцепления первой венцовой шестерни и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни приводит к вращению барабана в обратном направлении для разматывания троса для опускания подъемника.

6. Система по п. 3, в которой управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска, управление работой второго тормоза для зацепления с первой венцовой шестерней и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни приводит к вращению барабана в прямом направлении для наматывания троса для подъема подъемника.

7. Система по любому предыдущему пункту, также содержащая демпфер, соединенный с тросом, причем демпфер выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части усилия, приложенного к тросу.

8. Система по любому предыдущему пункту, также содержащая линейный исполнительный механизм, соединенный с тросом, причем линейный исполнительный механизм выполнен с возможностью раздвижения или сжатия для обеспечения возможности регулировки в вертикальном положении подъемника для способствования захвату или сбросу блока.

9. Система по любому предыдущему пункту, в которой один или более модулей представляют собой два модуля, и в которой приводной вал соединен с лебедкой первого из двух модулей и с лебедкой второго из двух модулей.

10. Система по п. 9, в которой лебедка первого модуля и лебедка второго модуля выполнены с возможностью работы для одновременного подъема блока в первом модуле и опускания блока во втором модуле.

11. Система по любому предыдущему пункту, в которой каркас имеет нижнюю площадку и верхнюю площадку, расположенную вертикально с разнесением над нижней площадкой, и при этом шахта подъемника расположена между левой колонной и правой колонной каркаса, которая проходит между нижней площадкой и верхней площадкой.

12. Система по п. 11, в которой подъемник выполнен с возможностью работы для подъема одного или более блоков из местоположения в левой колонне над нижней площадкой в местоположение над верхней площадкой над левой колонной и перемещения одного или более блоков из местоположения в правой колонне над нижней площадкой в местоположение над верхней площадкой над правой колонной для накопления таким образом электрической энергии в количестве, соответствующем количеству потенциальной энергии указанных одного или более поднятых блоков, и

при этом подъемник выполнен с возможностью работы для опускания одного или более блоков из местоположения над верхней площадкой над левой колонной в местоположение внутри левой колонны над нижней площадкой и перемещения одного или более блоков из местоположения над верхней площадкой над правой колонной в местоположение внутри правой колонны над нижней площадкой под действием силы тяжести для выработки таким образом количества электроэнергии для каждого из указанных одного или более опускаемых блоков посредством двигателя-генератора, электрически соединенного с подъемником.

13. Система по п. 11, в которой подъемник выполнен с возможностью работы для перемещения множества блоков между местоположением в левой колонне или в правой колонне над нижней площадкой и местоположением над верхней площадкой над левой колонной или над правой колонной таким образом, что среднее распределение нагрузки на каркас модуля остается по существу постоянным.

14. Система по любому предыдущему пункту, в которой каркас включает в себя множество колонн с арматурной сталью и бетонных опор.

15. Способ накопления и выработки электроэнергии, включающий:

управление работой подъемника вдоль шахты подъемника для перемещения множества блоков между меньшим возвышением и большим возвышением, причем подъемник соединен с тросом, проходящим между подъемником и барабаном узла лебедки, причем узел лебедки содержит один или более узлов планетарной передачи и один или более тормозов,

при этом управление работой подъемника включает в себя:

управление работой первого тормоза узла лебедки для расцепления тормозного диска узла лебедки, управление работой второго тормоза узла лебедки для расцепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза узла лебедки для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для остановки вращения барабана,

управление работой первого тормоза для зацепления с тормозным диском узла лебедки, управление работой второго тормоза для расцепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для вращения барабана в обратном направлении для разматывания троса для опускания подъемника, и

управление работой первого тормоза для расцепления тормозного диска узла лебедки, управление работой второго тормоза для зацепления первой венцовой шестерни первого узла планетарной передачи и управление работой третьего тормоза для расцепления второй венцовой шестерни второго узла планетарной передачи для вращения барабана в прямом направлении для наматывания троса для подъема подъемника.

16. Способ по п. 15, в котором перемещение блоков между меньшим возвышением и большим возвышением включает в себя перемещение блоков между местоположением над нижней площадкой в левой или правой колонне каркаса по обе стороны от шахты подъемника в местоположение над верхней площадкой каркаса, выровненной с левой или правой колоннами.

17. Способ по п. 16, в котором перемещение указанных одного или более блоков между местоположением над нижней площадкой в левой или правой колоннах и местоположением над верхней площадкой, выровненным с левой или правой колоннами, включает в себя размещение блоков таким образом, что среднее распределение нагрузки на каркас остается по существу постоянным.