[发明专利]能量转换系统和方法

说明书

本申请要求了2009年10月29日提交的美国临时申请No.61/256009和2010年4月19日提交的美国临时申请No.61/325563的优先权，这些文献其全文被作为参考结合在此。

技术领域

本发明大体上涉及能量转换系统，该能量转换系统将来自诸如例如来自液流的流体流动的动态能量转换为诸如例如电和/或氢生产的另一种形式的能量。

背景技术

在这里所用的标题只是用于组织目的，而决不应被解释为对主题进行限制。

利用转换来自流体流(例如风或水流)的能量的系统进行发电是已知的。潮汐能利用了由潮汐流引起的水运动或者由于潮汐导致的海平面上升和下降。随着水上升然后下降，产生了流动，或者流。例如由水坝产生出的其他形式差压也会使得水流动，并且产生出足以使得能够将与水流相关的能量转换成其他有用形式的能量的水流速度。

依靠液体(例如水)本体中的流体流的自然运动的潮汐能归为可再生能源。但是与其他可再生能源例如风能和太阳能不同，潮汐能是能够可靠预测的。水流为干净、可靠并且每年可预测的可再生能源，由此便于与现有的电网整合。另外，由于水(包括例如海水)的基本物理特性，即其密度(可以为空气的832倍)和其不可压缩性，所以与其他可再生能源相比，对于产生可再生能量而言，该介质保持独特“超高能量密度”潜能。该潜能随着在计算在内的世界上许多沿海地方和/或可用地方中的体积和流量而被放大。

因此，潮汐能可以提供长期无污染电、氢生产和/或其他有用形式的能量，这能够帮助降低世界对石油、天然气和煤的依赖。减少化石燃料资源消耗还能够帮助降低排放到地球大气中的温室气体。

一些最新的潮汐能系统依靠利用运动水的动能来给涡轮机结构供能。这些系统可以如水下风轮机一样作用，并且成本相对较低且对生态环境的影响相对较小。在一些能量转换系统中，流体流与绕着轴线转动的叶片相互作用，并且利用该转动作为动力来产生电能或其他形式能量。虽然许多这些能连转换系统采用了安装在中央转动轴上的叶片或类似结构，但是其他系统也可以采用其中叶片由其他部件支撑的无轴结构。该无轴(或者开心式)的结构可以提供由采用了中央转动轴的设计所不能提供的各种理想特征。由无轴设计提供的这些特征例如包括在该设备上的整体要求降低，因此降低了在将该设备锚固在水流中方面的结构要求；流体流能够自由流经该设备的中央部分，因此允许鱼和其他海洋生命从中通过；叶片的结构支撑能够导致更轻且更坚固的叶片；能够放大或缩小该设备的尺寸，因此能够通过每台设备收集更多能量；以及能够采用模块化构件来构造该设备，因此使之更容易在需要维护时构造和改变那些部件。

由于流体流(运动水流)所带来的相对强的作用力的相互作用，能量转换系统会造成在这些系统的各个构件上的应力和/或应变相关的挑战。例如，在流体流(例如潮汐水流)与能量转换系统相互作用时，存在作用在各个构件上的推力，这使得一个或多个构件尤其是被构造用来相对于固定构件运动的构件移动。从这些能量转换系统依靠各个构件的相对转动运动来产生能量中也会出现其他挑战。例如，这些系统的转动运动所带来的摩擦和/或阻力会影响系统的效率。而且，这种相对运动例如会造成这些构件磨损，该磨损在将该能量转换系统安放在水下例如安放在海水或其他包含有相对苛刻腐蚀性物质(例如盐)的水中时会加剧。

因此，期望提供能够承受和与之相互作用的流体流相关联的作用力的能量转换系统和方法。还期望提供导致相对较低的摩擦和/或阻力作用由此提高整体能量转换效率的能量转换系统和方法。还期望提供能够降低运动构件磨损的能量转换系统和方法。另外，还期望提供能够在相对于彼此运动的构件之间提供还用作产生电的机构的支撑机构(例如轴承)的能量转换系统和方法。

发明概述

本发明可以解决上述问题中的一个或多个和/或实现上述所期望特征中的一个或多个。从下面的说明书中可以清楚了解其他特征和/或优点。