用于能量储存的包括制成的压力容器的大质量电池的制作方法

本申请涉及能量存储，更具体地，涉及用于大规模能量存储的包括压力容器的大质量电池。

背景技术：

能量是文明的命脉。无法获得负担得起的且清洁的能源，文明将难以促进现代社会进步。虽然在过去几十年中，在清洁能量产生领域的进步已经较为普遍，但能量存储技术的进步并未如此普遍，而且在成本和性能方面也不尽如人意。这是特别严重的问题，因为大多数清洁能量产生技术本质上是周期性的。例如，太阳能电场的产出仅在白天发生。又例如，由于天气模式的变化，风电场的产出有些不可预测。由于产生计划不均衡，能量必须进行储存以供以后使用，否则会被浪费。

即使在化学电池技术方面取得了最新进步，这种存储技术仍然是非常昂贵和不切实际的——特别对大规模的情况而言，并且还具有消耗新的原材料来生产新的电池单元的缺点。此外，传统化学电池的预期寿命相对较短，这意味着企业必须经常为大电池装置的维修或更换分配额外的资金。

现今，在美国，约2/3的用于产生电力的能源是以化石燃料为主。燃烧化石燃料产生电力会将co2排放到大气中。科学研究表明，由于燃烧化石燃料，大气中co2含量与日俱增，这正改变着地球上的大气天气。美国和全球的公共政策越来越重视降低并最终消除二氧化碳的排放。减少二氧化碳排放的一种方法是用可再生的、间歇性或周期性的低碳能源诸如太阳能光伏、风能、海洋波浪、湖泊波浪，海洋潮汐、湖泊流、河川流等代替化石燃料源。

化石燃料能够实现近乎所需的电力产生：当需求量提高时，发电厂中就会燃烧更多的化石燃料以增加被燃烧的电量。但是电力消耗是间歇性、周期性和季节性的。对电力的需求在很大程度上从导致一些可再生能源可用性的间歇性和周期性性质的自然过程中脱离。在大约几天到一周的典型周期内，风能通常从接近零的最小值变化到典型的最大值。在一地点处的阳光强度随一天的时间、季节、天气、空气净度等而大幅变化。海洋波浪能量在每小时到每月的时间尺度上变化。海洋潮汐能量约每天两次地从典型的最小值变化到典型的最大值。

因此，仍然需要用于大规模存储能量的改进的方法和系统。本发明的实施方案解决了现有技术中的这些和其它限制。

附图说明

图1示出了根据本发明构思的各种实施方案的建造在带状矿附近用于能量存储的包括大质量电池和制成的压力容器的大质量电池系统的示例立体图。

图2a示出了沿图1的包括制成的压力容器的大质量电池的x'—x截取的示例截面图。

图2b示出了图2a的截面图的截面的近视图。

图3a示出了沿图1的包括制成的压力容器的大质量电池的x'—x截取的另一示例截面图。

图3b示出了图3a的截面图的截面的近视图。

图4a示出了沿图1的包括制成的压力容器的大质量电池的x'—x截取的另一示例截面图。

图4b示出了图4a的截面图的截面的近视图。

图5a示出了沿图1的包括制成的压力容器的大质量电池的x'—x截取的再一示例截面图。

图5b示出了图5a的截面图的截面的近视图。

图6a示出了沿图1的包括制成的压力容器的大质量电池的x'—x截取的另一示例截面图。

图6b示出了图6a的截面图的截面的近视图。

图7示出了根据本发明构思的各种实施方案的建造在带状矿附近用于能量存储的包括大质量电池和制成的压力容器的大质量电池系统的示例立体图。

图8示出了沿图7的包括制成的压力容器的大质量电池的z'—z截取的示例截面图。

图9示出了沿图7的包括制成的压力容器的大质量电池的z'—z截取的另一示例截面图。

图10示出了沿图7的包括制成的压力容器的大质量电池的z'—z截取的又一示例截面图。

图11示出了沿图7的包括制成的压力容器的大质量电池的z'—z截取的再一示例截面图。

图12示出了沿图7的包括制成的压力容器的大质量电池的z'—z截取的再一示例截面图。

图13是示出了图1和图7的大质量电池的大致发电量数值的曲线图。

图14示出了具有多个采矿带的带状矿的示例平面图。

图15示出了在采矿带被开采之前的沿图14的带状矿的x'—x截取的示例截面图。

图16示出了在采矿带中将矿覆盖层从煤层上方去除后的沿图14的带状矿的x'—x截取的示例截面图。

图17示出了在采矿带中将煤从煤层去除后的沿图14的带状矿的x'—x截取的示例截面图。

图18示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿的x'—x截取的示例截面图，其中包括压力容器的设置在采矿带中的压力池(cell)底部和压力池侧部。

图19示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括压力容器的设置在两个相邻采矿带中的另外部分。

图20示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括压力容器的设置在三个相邻采矿带中的另外部分。

图21示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括压力容器的设置在四个相邻采矿带中的另外部分。

图22示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括压力容器的设置在所有示出的采矿带中的另外部分。

图23示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿的y'—y截取的示例截面图，其中包括沿采矿带的长度设置的压力容器。

图24示出了根据本发明构思的一些实施方案的图14的压力容器的示例压力池，其中包括设置在其中的增强的多孔部分。

图25示出了根据本发明构思的各种实施方案的建造在垃圾填埋场附近用于能量存储的包括大质量电池和制成的压力容器的大质量电池系统的示例立体图。

图26示出了图25的在构建压力容器之前沿大质量电池的u'—u截取的示例截面图。

图27示出了沿图25的包括制成的压力容器的大质量电池的u'—u截取的另一示例截面图。

图28示出了沿图25的包括制成的压力容器的大质量电池的v'—v截取的又一示例截面图。

图29示出了沿图25的包括制成的压力容器的大质量电池的u'—u截取的再一示例截面图。

图30示出了沿图25的包括制成的压力容器的大质量电池的v'—v截取的再一示例截面图。

根据以下参照附图进行的详细描述，本发明构思的各种实施方案的前述和其它特征将变得更加明了。

具体实施方式

现在将详细参照本发明构思的实施方案，实施方案的示例在附图中示出。附图不一定按比例绘制。在下文的详细描述中，阐述了许多具体细节以使得能够透彻地理解本发明构思。然而，应当理解地是，本领域普通技术人员可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明构思。在其他情况下，未详细描述公知的方法、程序、部件、电路和网络，以免不必要地使实施方案方面模糊不清。

应当理解地是，虽然在本文中术语第一、第二等可以用于描述不同元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明构思的范围的情况下，数据集可以被称为第二数据集，并且类似地，第二数据集可以被称为第一数据集。

应当理解地是，当一个元件或层被称为“在…上”、“耦接到”或“连接到”另一个元件或层时，其可以直接在另一元件或层上、直接耦接到或直接连接到另一元件或层，或者可以存在介于中间的元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在…上”、“直接耦接到”或“直接连接到”另一个元件或层时，则不存在介于中间的元件或层。在全文中相同的数字指代相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项中一个或多个的任何和所有组合。

本文中，在本发明构思的描述中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不意在限制本发明构思。如在本发明构思和所附权利要求的描述中所使用的，除非上下文另有明确指示，单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。还应当理解地是，本文所使用的术语“和/或”指代并且包括相关列出项中一个或多个的任何和所有可能的组合。还将理解地是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括……的”指存在所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

本发明构思的实施方案包括用于大规模存储能量的大质量电池。本发明构思的实施方案可以用于在可从可再生能源诸如风能、太阳能、地热、海洋波浪、湖泊波浪、海洋潮汐、海洋流、湖泊流、河川流等中获得过剩能量时的定时期间内积聚和存储能量。本发明构思的实施方案可以用于在电力消费者需求电力时的时间段内释放能量。

为了用间歇性或周期性可再生能源替代近乎所需的化石燃料能源，必须将电力产生与需求相结合。这可以使用间歇性或周期性可再生能源通过以下方式来实现，这样的方式为在再生能量可获得时对其进行存储并且在需要电力时将其释放以按需产生电力。对于美国电力输电网，允许用可再生能源替代化石燃料燃烧所需的能源储存量大概是现今化石燃料净发电量的约1/4到1/2，或整体净发电量的约1/6到1/3(因为在美国化石燃料净发电量占整体净发电量的约2/3)。

对于以间歇性和周期性可再生能源为主，并且使用需求在很大程度上与当地或甚至地区空间规模上的可再生能源的可用性脱离的未来美国电力输电网，当再生能源以其平均容量运行时，可能需要再生能源的净发电量的约1/4至1/2的能量存储能力。本文公开的发明构思的实施方案涉及使用当地材料建造大规模、非化学大质量电池。每个大质量电池可以具有与典型发电厂规模上类似的能量存储能力和发电能力。本文公开的发明构思的实施方案可以是使美国的化石燃料电力产生发电厂能够大规模更换成可再生能源发电厂的这一难题的缺失性、战略性的解决方案。这种能量存储能力的地理分布理想地与可再生能源的地理分布和/或电力消费者的位置相关。

如本文所使用的，术语“大质量”是1百万吨数量级至十亿吨数量级的质量。例如，大质量电池中使用的大质量块的总重量或质量可以在一(1)百万到十(10)亿吨之间，或更多。又例如，在大质量电池中使用的大质量块的总重量或质量可以在一(1)百万到二十(20)亿吨之间，或更多。又例如，大质量电池中使用的大质量块的总重量或质量可以在一(1)百万到三十(30)亿吨之间，或更多。又例如，大质量电池中使用的大质量块的总重量或质量可以在一(1)百万到五十(50)亿吨之间，或更多。又例如，大质量电池中使用的大质量块的总重量或质量可以在一(1)百万到一百(100)亿吨之间，或更多。按综合性年度为基准的各种人类活动产生的大质量块具有一个或多个以下特征：其被装载到卡车或其他运输机构上，其被移动穿过地球表面，以及其被倾倒或放置在临时或永久存储装置中。例如，世界各地的人们以被不想要的化学物质和/或同位素等污染的城市固体废弃物、来自采矿业的矿物加工废弃物(如矿覆盖层、废岩和尾矿)、煤灰、土壤和岩石等的形式构建大质量块。

本文所使用的术语大质量电池是用于加压压力容器使用大质量块的能量存储设备。压力容器可以包括流体输入管道和流体输出管道，以积聚、储存以及释放压缩空气。可以使用可再生能源对压缩空气加压，并且随后使用一个或多个涡轮机来释放压缩空气以按所需产生电力。

建造用于能量存储的大质量电池设备可以为煤矿开采社区提供一条命脉和一种新的、以可再生能源为基础的电力生产经济，这种电力生产经济与历史的及现在的以煤为基础的电力生产经济不同。支持适应并建造大容量电池设备的煤矿和社区可能比不支持的矿和社区更持久。大质量电池设备可以为煤矿开采社区的就业和家庭带来希望。重要的是，美国目前在可预见的将来需要煤矿开采，因为在2014年以煤发电约占美国电气输电网供电的39％，并且可能需要20多年来逐步淘汰并取代煤。本文所描述的发明构思的实施方案在与活跃煤矿结合建造时，可能为旧经济和新经济提供双赢的局面。

图1示出了根据本发明构思的各种实施方案的建造在带状矿附近用于能量存储的大质量电池系统100的示例立体图，该大质量电池系统包括大质量电池110和制成的压力容器125。大质量电池110的一般边缘边界由标志符x'、x、y'和y指示。大质量电池110包括设置在制成的压力容器125顶上的矿覆盖层115。大质量电池110可以占用带状矿。可以修整矿覆盖层115的上表面120。例如，可以种植树木和植被(例如135)生长在修整的表面120、耕种的农田、建立的放牧区等上。矿覆盖层115的上表面120可以与周围地形的表面130基本上共面。制成的压力容器125的壁可以包括基本上不可渗透层，该不可渗透层基本上能够基本上容纳诸如压缩空气、水等的流体。不可渗透层可以具有低体积百分比的相互连通的孔和相对低的渗透性。例如，制成的压力容器125的壁的不可渗透层可以由橡胶构造。橡胶材料可以是例如来自废弃的橡胶车辆轮胎的可回收橡胶。压力容器125还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在其内渗透。在一些实施方案中，大质量电池110长约1000米，宽约1000米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

重力可以致使矿覆盖层115向压力容器125施加压力。压力容器125可以包括接口部分140，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如142和144)进入和离开压力容器125。一个或多个压力管线(例如142和144)可以耦接到接口部分140。例如，流体可以经由压力管线144进入压力容器125和/或经由压力管线142离开压力容器125。压力管线(例如142和144)可以包括管道、软管、隧道等。在一些实施方案中，可以使用单个压力管线，流体既可以通过该单个压力管线进入也可以通过该单个压力管线离开压力容器125。在一些实施方案中，可以使用压力管线将水从压力容器125的一个或多个压力池泵出。例如，水可以从压力容器125内的多孔介质部分中泵出。在一些实施方案中，压力管线可以用于将空气注入压力容器125的一个或多个压力池中。在一些实施方案中，压力管线可以用于从压力容器125的一个或多个压力池中产生或抽取空气。压力管线(例如142和144)可以连接到涡轮机中心145。

涡轮机中心145可以包括一个或多个涡轮机(例如150和155)。一个或多个涡轮机(例如150和155)可以通过经由一个或多个压力管线(例如142和144)接收的加压流体来产生电力。可替代地或另外，一个或多个涡轮机(例如150和155)可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体泵送到加压的容器125中。

涡轮机中心145可以经由电力线路152连接到发电站160。电力线路152可以是例如电缆。涡轮机中心145可以经由电力线路152向发电站160提供电力。在一些实施方案中，涡轮机中心145可以经由电力线路152从发电站160汲取电力。发电站160可以经由电力线路170连接到风电场165，和/或经由电力线路180连接到太阳能电场175。发电站160可以经由电力线路170从风电场165接收电力，和/或经由电力线路180从太阳能电场175接收电力。发电站160可以经由电力线路185和电网线路190向电力输电网提供电力，和/或经由电力线路185和电网线路190从电力输电网接收电力。

在非高峰时间期间，或者当发电站160另外从风电场165、太阳能电场175和/或电网线路190接收电力时，即电力超过可以被立即容纳或转移到输电网的量时，发电站160可以经由电力线路152将过量的电力发送到涡轮机中心145。然后，涡轮机中心145可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体(例如空气、水等)泵送到压力容器125中，这提供了基于重力和压力的大规模能量存储。

图2a示出了沿图1的包括制成的压力容器125的大质量电池110的x'—x截取的示例截面图。图2b示出了图2a的大质量电池110的截面图的截面205的近视图。现在参照图2a和2b。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。

在大质量电池110的截面图的截面205的近视图中，示出了各种层。例如，层t1对应于矿覆盖层115，其由于矿覆盖层115的重量而通过重力对制成的压力容器125加压。层a1、分成子层a2b和a2t的层a2、以及层a3对应于制成的压力容器125。更具体地，层a1、分成子层a2b和a2t的层a2、以及层a3对应于制成的压力容器125的多孔介质部分。多孔介质部分a1、分成子层a2b和a2t的多孔介质部分a2、以及多孔介质部分a3可以包含土制材料、海绵状材料和/或矿物加工废弃物。例如，多孔介质部分a2b可以包含内部材料或具有第一类型的材料的混合物，并且多孔介质部分a2t可以包含内部材料或具有第二类型的材料的混合物。多孔介质部分可以具有相对高的体积百分比的相互连通的孔和相对高的渗透性。

如下面进一步描述的，制成的压力容器125的各层和子层(例如al、a2和a3)或者层和/或子层的组合(例如al加a2加a3)可以是独立的压力池。特定层的内部压力取决于在该特定层之上的层的数量和种类。例如，层a1具有大于层a2和a3中的任一层的内部压力，并且层a2具有大于层a3的内部压力。因此，层a1的每单位体积的相互连通的孔空间可以存储比层a2和a3中的任一层更多的能量，并且层a2的每单位体积的相互连通的孔空间可以存储比层a3更多的能量。在一些实施方案中，层a3的深度约为八(8)米，层a2b的深度约为四(4)米，层a2t的深度约为四(4)米，层a3的深度约为八(8)米，层t1的深度约为二十五(25)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

图3a示出了沿图1的包括制成的压力容器125的大质量电池110的x'—x截取的另一示例截面图。图3b示出了图3a的大质量电池110的截面图的截面305的近视图。现在参照图3a和图3b，本文指定为带状矿a。上文描述了的一些元件，因此，将不再重复对这样的元件进行详细描述。

图3a和图3b所示的压力容器125包括单个压力池b。流体(例如空气、水等)容纳在单个不可渗透的压力池b内。压力容器125的压力池b还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在其中渗透。压力池b可以包括接口部分140(图1的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器125。矿覆盖层115被示出为层t1。

在大质量电池110的截面图的截面305的近视图中，示出了两层。例如，层t1对应于矿覆盖层115，其由于矿覆盖层115的重量而通过重力对制成的压力容器125加压。层b是制成的压力容器125的单层。换言之，在该示例实施方案中，制成的压力容器125包括单个压力池。图3a和3b中所示的粗线表示制成的压力容器125的压力池边界。

在一些实施方案中，矿覆盖层t1的深度约为二十五(25)米，单个压力池b的深度约为二十五(25)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

图4a示出了沿图1的包括制成的压力容器125的大质量电池110的x'—x截取的另一示例截面图。图4b示出了图4a的截面图的截面405的近视图。现在参照图4a和4b，这里指定为带状矿b。上文描述了一些元素，因此，不再重复对这些元素详细描述。

图4a和4b所示的压力容器125包括两个压力池c1和c2。每个压力池(例如c1和c2)彼此隔离。换言之，流体(例如空气、水等)容纳在每个单独的不可渗透压力池(例如c1和c2)内。压力容器125的压力池(例如c1和c2)中的每一个还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在其中渗透。位于下部的压力池c1可以包括接口部分140(图1的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器125。压力池c2也可以包括接口部分140(图1的)，该接口部分主要可以用于对压力池c2加压。矿覆盖层115被示出为层t1。

在大质量电池110的截面图的截面405的近视图中，示出了三层(例如c1、c2和t1)。例如，层t1对应于矿覆盖层115，其由于矿覆盖层115的重量而通过重力对制成的压力容器125加压。层c1对应于制成的压力容器125的第一压力池。层c2对应于制成的压力容器125的第二压力池。换言之，在该示例实施方案中，制成的压力容器125包括两个单独的压力池。图4a和4b中所示的粗线表示制成的压力容器125的压力池边界。

在一些实施方案中，矿覆盖层t1的深度约为二十五(25)米，上面的压力池c2的深度约为十二(12)米，位于下方的压力池c1的深度约为十二(12)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

图5a示出了沿图1的包括制成的压力容器125的大质量电池110的x'—x截取的再一示例截面图。图5b示出了图5a的截面图的截面505的近视图。现在参照图5a和5b，这里指定为带状矿c。上文描述了一些元素，因此，不再重复对这些元件进行详细描述。

图5a和图5b所示的压力容器125包括三个压力池d1、d2和d3。每个压力池(例如d1、d2和d3)彼此隔离。换言之，流体(例如空气、水等)容纳在每个单独的不可渗透压力池(例如d1、d2和d3)内。压力容器125的压力池(例如d1、d2和d3)中的每一个还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在其中渗透。位于下方的压力池d1可以包括接口部分140(图1的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器125。压力池d2和d3还可以各自包括接口部分140(图1的)，该接口部分主要可以用于对压力池d2和d3加压。矿覆盖层115被示出为层t1。

在大质量电池110的截面图的截面505的近视图中，示出了四层(例如d1、d2、d3和t1)。例如，层t1对应于矿覆盖层115，其由于矿覆盖层115的重量而通过重力对制造压力容器125加压。层d1对应于制成的压力容器125的第一压力池。层d2对应于制成的压力容器125的第二压力池。层d3对应于制成的的压力容器125的第三压力池。换言之，在该示例实施方案中，制成的压力容器125包括三个单独的压力池。图5a和5b中所示的粗线表示制成的压力容器125的压力池边界。

在一些实施方案中，矿覆盖层t1的深度约为二十五(25)米，上面的压力池d3的深度约为八(8)米，中间的压力池d2的深度约为八(8)米，以及位于下方的压力池d1的深度约为八(8)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

图6a示出了沿图1的包括制成的压力容器125的大质量电池110的x'—x截取的另一示例截面图。图6b示出了图6a的截面图的截面650的近视图。现在参照图6a和6b，这里指定为带状矿d/e。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这些元件进行详细描述。

图6a和6b所示的压力容器125示出了制成的压力容器125的膨胀部分610。换言之，制成的压力容器125可以升高矿覆盖层t1。在带状矿d的情况下，升高量可以约为一(1)米，而在带状矿e的情况下，升高量可以约为两(2)米。对于带状矿d和带状矿e两个示例而言，大质量电池110的结构元件在其他方面本质上是相同的，并且在该示例实施方案中两者都会被参照。上述升高可以由增加到压力容器125的一个或多个压力池(例如d1、d2和d3)中的流体(例如空气、水等)的额外体积引起。压力容器125增加的体积可以引起升高矿覆盖层t1的膨胀部分610，从而增加大质量电池110的能量存储容量，原因在于能量存储容量是与压力容器125的体积成比例的。

图7示出了根据本发明构思的各种实施方案的建造在带状矿附近的用于能量存储的大质量电池系统700的示例立体图，该大质量电池系统包括大质量电池710和制成的压力容器725。大质量电池710包括设置在制成的压力容器725顶上的矿废岩715。

大型露天矿倾向于比大型煤带状矿更深，但大型露天矿倾向于覆盖更小的地图区域。本发明构思的一些实施方案利用露天矿的运输中的大质量块，将大质量块重新定向用作为制成的大质量压力容器的一部分。使用已在运输中的大质量块构建大质量压力容器，大大降低了建造大质量电池设备的成本，这是因为移动大质量块以建造大质量电池设备所需的部分或全部能量、劳动力和财力无论如何都在被消耗。在一些情况下，大质量块当时不在运输中，而是在暂时或永久存储中。这些地点造成了巨大的清理挑战。本文公开的大质量电池可以提供下述的先前不可用的激励，这样的激励为使用从矿井中取出的矿废岩构成的大质量块重新填充露天矿，从而隔离现场的各种污染源。由于矿废岩的可能的高深度和数量，露天矿大质量电池设备可以相对于带状矿大质量电池设备在连续一年内产生更高的能量密度。

大质量电池710的一般边缘边界由标志符w’、w、z’和z指示。大质量电池710可以占用露天矿。可以修整矿废岩715的上表面720。例如，可以种植树木和植被(例如135)生长在修整的表面720、耕种的农田、建立的放牧区等上。矿废岩715的上表面720可以与周围地形的表面130基本上共面。制成的压力容器725的壁可以包括能够基本上容纳诸如压缩空气、水等的流体的基本上不可渗透层。例如，制成的压力容器725的壁的不可渗透层可以由橡胶构造。橡胶材料可以是例如来自废弃的橡胶车辆轮胎的可回收橡胶。制成的压力容器725还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在多孔土制材料内渗透。在一些实施方案中，大质量电池710基本上呈圆形，直径约为1600米长，深度约为300米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

重力可以致使矿废岩715向压力容器725施加压力。压力容器725可以包括接口部分140，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分140经由一个或多个压力管线(例如142和144)进入和离开压力容器725。例如，流体可以经由压力管线144进入压力容器725和/或经由压力管线142离开压力容器725。压力管线(例如142和144)可以包括管道、软管、隧道等。在一些实施方案中，可以使用单个压力管线，流体可以通过该单个压力管线进入和离开压力容器725。压力管线(例如142和144)可以连接到涡轮机中心145。涡轮机中心145可以包括一个或多个涡轮机(例如150和155)。一个或多个涡轮机(例如150和155)可以通过经由一个或多个压力管线(例如142和144)接收的加压流体产生电力。可替代地或另外，一个或多个涡轮机(例如150和155)可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体泵送到加压容器725中。

涡轮机中心145可以经由电力线路152连接到电站160。电力线路152可以是例如电缆。涡轮机中心145可以经由电力线路152向发电站160提供电力。在一些实施方案中，涡轮机中心145可以经由电力线路152从发电站160汲取电力。发电站160可以经由电力线路170连接到风电场165，和/或经由电力线路180连接到太阳能电场175。发电站160可以经由电力线路170从风电场165接收电力，和/或经由电力线路180从太阳能电场175接收电力。发电站160可以经由电力线路185和电网线路190向电力输电网提供电力，和/或经由电力线路185和电网线路190从电力输电网接收电力。

在非高峰时间期间，或者当发电站160另外从风电场165、太阳能电场175和/或电网线路190接收电力时，即电力超过可以被立即容纳或转移到输电网的量时，发电站160可以经由电力线路152将过量的电力发送到涡轮机中心145。然后，涡轮机中心145可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体(例如空气、水等)泵送到压力容器125中，这提供了基于重力和压力的大规模能量存储。

图8示出了沿图7的包括制成的压力容器725的大质量电池110的z'—z截取的示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这些元件进行详细描述。空间断裂部805表示大质量电池710长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由805示出的实际的物理断裂或物理物件(item)。

大质量电池710可以包括各种层。例如，层t1、t2和t3对应于矿废岩715，这些层由于矿废岩715的重量而通过重力对制成的压力容器725加压。层a1、分成子层a2b和a2t的层a2、以及层a3对应于制成的压力容器725。更具体地，层a1、分成子层a2b和a2t的层a2、以及层a3对应于制成的压力容器725的多孔介质部分。多孔介质部分a1、分成子层a2b和a2t的多孔介质部分a2以及多孔介质部分a3可以包含土制材料、海绵状材料和/或矿物加工废弃物。例如，多孔介质部分a2b可以包含内部材料或具有第一类型的材料的混合物，而多孔介质部分a2t可以包含内部材料或具有第二类型的材料的混合物。

如下面进一步描述的，制成的压力容器725的各层和子层(例如al、a2和a3)或者层和/或子层的组合(例如al加a2加a3)可以是独立的压力池。特定层的内部压力取决于在该特定层之上的层的数量和种类。例如，层a1具有大于层a2和a3中的任一层的内部压力，而层a2具有大于层a3的内部压力。因此，层a1的每单位体积的相互连通的孔空间可以存储比层a2和a3中的任一层更多的能量，而层a2的每单位体积的相互连通的孔空间可以存储比层a3更多的能量。在一些实施方案中，大质量电池710(即a1、a2、a3、t1、t2和t3)的每个层的深度约为五十(50)米，例如如815所示。如810处所示，大质量电池710的每个同心层(例如815)可以相对于下一层的边缘向外延伸约五十(50)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其他合适的尺寸是可能的。

图9示出了沿图7的包括制成的压力容器725的大质量电池710的z'—z截取的另一示例截面图。图9的示例实施方案在这里指定为露天矿a。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。空间断裂部805表示大质量电池710长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由805示出的实际的物理断裂或物理物件(item)。

图9所示的压力容器725包括单个压力池b。换言之，流体(例如空气、水等)容纳在单个压力池b内。单个压力池b还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在多孔土制材料中渗透。单个压力池b可以具有阶梯式的侧壁。换言之，压力池b的下部可以具有第一直径，压力池b的中部可以具有大于第一直径的第二直径，而压力池b的上部可以具有大于第二直径的第三直径。单个压力池b可以包括接口部分140(图1的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器725。矿废岩715被示为层t1、t2和t3。图9中所示的粗线表示制成的压力容器725的压力池边界。

在一些实施方案中，矿废岩层t1的深度如815处所示的约为五十(50)米，矿废岩层t2的深度约为五十(50)米，矿废岩层t3的深度约为五十(50)米，而压力容器725的单个压力池b的深度约为150米。如810处所示，大质量电池710的每个同心层(例如815)可以相对于下一层的边缘向外延伸约五十(50)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

图10示出了沿图7的包括制成的压力容器725的大质量电池710的z'—z截取的又一示例截面图。图10的示例实施方案在这里指定为露天矿b。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这些元件进行详细描述。空间断裂部805表示大质量电池710长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由805示出的实际的物理断裂或物理物件(item)。

图10所示的压力容器725包括两个压力池c1和c2。每个压力池(例如c1和c2)彼此隔离。换言之，流体(例如空气、水等)容纳在每个单独的不可渗透压力池(例如c1和c2)内。压力容器725的压力池(例如c1和c2)中的每一个还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在多孔土制材料中渗透。压力池c1和c2可以具有阶梯式侧壁。换言之，压力池c1的下部可以具有第一直径，而压力池c1的上部可以具有大于第一直径的第二直径。类似地，压力池c2的下部可以具有第一直径，并且压力池c1的上部可以具有大于第一直径的第二直径。

位于下方的压力池c1可以包括接口部分140(图1的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器725。压力池c2还可以包括可以主要用于对压力池c2加压的接口部分140(图1的)。矿废岩715被示出为层t1、t2和t3。

大质量电池710可以包括五层(例如c1、c2、t1、t2和t3)。例如，层t1对应于矿废岩715的第一层，层t2对应于矿废岩715的第二层，层t3对应于矿废岩715的第三层，所有这些层由于矿废岩715的重量而通过重力对制成的压力容器725加压。层c1对应于制成的压力容器725的第一压力池。层c2对应于制成的压力容器725的第二压力池。换言之，在该示例实施方案中，制成的压力容器725包括两个单独的压力池。图10中所示的粗线表示制成的压力容器725的压力池边界。

在一些实施方案中，矿废岩层t1的深度如815处所示的约为五十(50)米，矿废岩层t2的深度约为五十(50)米，矿废层岩层t3的深度约为五十(50)米，压力容器725的压力池c1的深度约为七十五(75)米，压力容器725的压力池c2的深度约为七十五(75)米。如810处所示，大质量电池710的每个同心层(例如815)可以相对于下一层的边缘向外延伸约五十(50)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其他合适的尺寸是可能的。

图11示出了沿图7的包括制成的压力容器725的大质量电池的z'—z截取的再一示例截面图。图11的示例实施方案在这里指定为露天矿c。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。空间断裂部805表示大质量电池710长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由805示出的实际的物理断裂或物理物件(item)。

图11所示的压力容器725包括三个压力池d1、d2和d3。每个压力池(例如d1、d2和d3)彼此隔离。换言之，流体(例如空气、水等)容纳在每个单独的不可渗透压力池(例如d1、d2和d3)内。压力容器725的压力池(例如d1、d2和d3)中的每一个还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在多孔土制材料中渗透。压力池d1可具有第一直径。压力池d2可以具有大于第一直径的第二直径。压力池d3可以具有大于第二直径的第三直径。

位于下方的压力池d1可包括接口部分140(图1的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器725。压力池d2和d3还可以各自包括主要可以用于对压力池d2和d3加压的接口部分140(图1的)。矿废岩715被示出为层t1、t2和t3。

大质量电池710可以包括六层(例如d1、d2、d3、t1、t2和t3)。例如，层t1对应于矿废岩715的第一层，层t2对应于矿废岩715的第二层，层t3对应于矿废岩715的第三层，所有这些层由于矿废岩715的重量而通过重力对制成的压力容器725加压。层d1对应于制成的压力容器725的第一压力池，层d2对应于制成的压力容器725的第二压力池，层d3对应于制成的压力容器725的第三压力池。换言之，在该示例实施方案中，制成的压力容器725包括三个单独的压力池。图11中所示的粗线表示制成的压力容器725的压力池边界。

在一些实施方案中，矿废岩层t1的深度如815处所示的约为五十(50)米，矿废岩层t2的深度约为五十(50)米，矿废岩层t3的深度约为五十(50)米，压力容器725的压力池d1的深度约为五十(50)米，压力容器725的压力池d2的深度约为五十(50)米，压力容器725的压力池d3的深度约为五十(50)米。如810处所示，大质量电池710的每个同心层(例如815)可以相对于下一层的边缘向外延伸约五十(50)米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其他合适的尺寸是可能的。

图12示出了沿图7的包括制成的压力容器725的大质量电池710的z'—z截取的再一示例截面图。图12的示例实施方案在这里指定为露天矿d/e。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。空间断裂部805表示大质量电池710长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由805示出的实际的物理断裂或物理物件(item)。

图12所示的压力容器725示出了制成的压力容器725的膨胀部分1205。换言之，制成的压力容器725可以升高矿废岩层t1、t2和/或t3。在露天矿d的情况下，升高量可以约为五(5)米，而在露天矿e的情况下，升高量可以约为十(10)米。对于露天矿d和露天带状矿e两个示例而言，大质量电池710的结构元件在其他方面本质上是相同的，并且在该示例实施方案中两者都会被参照。上述升高可以由增加到压力容器725的一个或多个压力池(例如d1、d2和d3)中的流体(例如空气、水等)的额外体积引起。向压力容器725增加的体积可以导致升高矿废岩层t1的膨胀部1205，从而增加大质量电池710的能量存储容量，原因在于能量存储容量是与压力容器725的体积成比例的。

图13是分别地示出了图1和图7的不同几何形状的大质量电池110和710的大致发电量数据的曲线图1300。针对上文详细描述的每个带状矿示例a至e，以及上文还详细描述的每个露天矿示例a至e，在y轴上示出了大致的mw/吨值。在曲线图1300的x轴上示出了压力容器层的数量。

图14示出了具有多个采矿带(例如标记为s1、s2、s3、s4和s5、直至sn)的带状矿1400的示例平面图。带状矿1400的一般边缘边界由标志符x'、x、y'和y指示。在一些实施方案中，如1405处所示，每个采矿带的长度约为一千(1000)米，并且如1410处所示，而宽度约为五十(50)米。

本发明构思的一些实施方案利用活跃煤带状矿上运输中的大质量块，将大质量块重新定向为用作制成的大质量压力容器的一部分。使用已在运输中的大质量块构建大质量压力容器，大大降低了建造大质量电池设备的成本，这是因为移动大质量块以建造大质量电池设备所需的部分或全部能量、劳动力和财力无论如何都在被消耗。

图15示出了在采矿带(例如标记为s1、s2、s3、s4和s5、直至sn)被开采之前的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的示例截面图。空间断裂部1505表示带状矿1400的长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由1505示出的实际的物理断裂或物理物件(item)。

水平煤层1515沿着带状矿1400的底部延伸。煤层1515可以具有约六(6)米的深度1510，并且每个采矿带(例如s1、s2、s3、s4、s5、直至sn)可以具有约五十米的覆盖层深度1530和约五十(50)米的带宽度1520，但是应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的情况下，其他尺寸是可能的。

图16示出了在采矿带s1中将矿覆盖层从煤层1515上方去除后的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。在去除采矿带s1中的矿覆盖层之后，暴露出活跃采矿面1605。

图17示出了在采矿带s1中将煤1710从煤层1515去除后的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。在对带s1开采之后，从煤层1515上方移除的已破碎的覆盖层1705变成大质量块，，并被贮存供以后使用。已被开采的煤1710进入经济体。

图18示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的示例截面图，其中包括压力容器的设置在采矿带s1中的压力池1802，该压力池具有压力池底部1815和压力池侧部1810。

压力池底部1815可以被构造成直到活跃采矿面1605。压力池底部1815可以包括可由粘土、沙子或其它土制材料构成的底部保护层1805。压力池底部1815还可以包括可由诸如橡胶的不可渗透层构成的底部密封件1807。压力池底部1815还可以包括可由粘土、沙子或其它土制材料构成的底部保护层1809。

压力池侧部1810可以被构造成远离活跃采矿面1605。换言之，压力池侧部1810可以相对于活跃采矿面1605构造在带s1的相对端。压力池侧部1810可以包括可由土工膜构成的基本上竖直的侧部1808。压力池侧部1810还可以包括可由诸如橡胶的不渗透层构成的基本上竖直的侧部密封件1814。压力池侧部1810还可以包括可由土工膜构成的池侧部1812。一个或多个接口部分140可以构造在压力池底部1815之上，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图1的142和144)进入和离开压力容器。在一些实施方案中，每个接口部分140可以包括流体输入接口、流体输出接口或排水接口中的至少一种。该接口可以是例如管道、孔、连续管、隧道、物理耦接头等。

在构造压力池底部1815和压力池侧部分1810之后，可以对采矿带s2进行抛掷爆破，以便多孔材料诸如矿覆盖层1820可以沉积在压力池底部1815上。

图19示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括设置在两个相邻采矿带s1中的完整的压力池1802和压力容器的附加部分。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。

压力池1802可以具有约30度的休止角1930，这是由于对覆盖层(例如1820和1920)进行抛掷爆破而产生的自然且安全的角度。压力池1802可以包括顶部1915，该顶部可以包括由于休止角1930(而形成)的倾斜部分以及上面的平坦部分，并且可以连接到压力池侧部1810和压力池底部1815，覆盖被投掷在压力池底部1815上的多孔覆盖层1920，以完成封闭的压力池1802。压力池顶部1915可以包括可由粘土、沙子或其他土制材料构成的顶部保护层1912。压力池顶部1915还可以包括可由诸如橡胶的不渗透层构成的顶部密封件1914。压力池顶部1915还可以包括可由粘土、沙子或其它土制材料构成的顶部保护层1908。

压力池顶部1915可以用作位于压力池1915顶上的另一个压力池的压力池底部，以此类推。压力池顶部1915可以构造在投掷(cast)到压力池1802的压力池底部1815上的内部覆盖层材料(例如1820)的顶上。压力池1802的压力池底部1815可以延伸到活跃采矿面1605，以准备构造另一个压力池1902。类似地，压力池1802的压力池侧部1810可以在向上的方向上延伸，以准备构造另一个压力池1904。此后，可以对采矿带s3进行抛掷爆破，使得诸如矿覆盖层1920的多孔材料可以沉积在压力池1802的顶上，以及压力池1902的底部的顶上。

图20示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括设置在三个相邻采矿带(例如s1、s2和s3)中的压力容器的附加部分。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。

压力池1902和1904的构造可以以与上文详细描述的压力池1802的构造相似的方式完成。值得注意的是，基本上压力池1902由于两个休止角1930和2030而可以呈菱形形状。压力池1904由于休止角2040和采矿带s1的基本上竖直的面而可以呈三角形形状。如上文所详细描述的，压力池1802、1902和1904中的每一个可以包括一个或多个接口部分140。

压力池1902的压力池底部可以延伸到活跃采矿面1605，以准备构造再一个压力池2002。此后，可以对采矿带s4进行抛掷爆破，使得诸如覆盖层2020的多孔材料可以沉积在压力池1902和1904的顶上，以及压力池2002的底部的顶上。

图21示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括设置在四个相邻采矿带(例如s1、s2、s3和s4)中的压力容器的附加部分。压力池的构造可以以与上文参照图18至图20所描述的类似的方式进行。对每个采矿带进行抛掷爆破不仅用于用多孔矿覆盖层填充压力池，而且如2015处所示，还用于将破碎的覆盖层投掷到压力池的顶上。换言之，覆盖层2120可以被抛掷爆破在部分压力容器上以用于两个目的：1)帮助构造压力池，以及2)在压力容器的顶上构建一层大质量覆盖层，该大质量覆盖层由于矿覆盖层的重量而通过重力对制成的压力容器加压。

图22示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿1400的x'—x截取的另一示例截面图，其中包括设置在所有示出的采矿带(例如s1至sn)中的压力容器2210的附加部分(例如压力池2204)。空间断裂部1505表示完成的大质量电池2215的长度方向上的概念性断裂。换言之，不存在由1505示出的实际的物理断裂或物理物件。活跃采矿面(例如图16的1605)不需要存在于完成的大质量电池2215中。

如图22所示，大质量电池2215包括设置在制成的压力容器2210顶上的矿覆盖层(例如2205)。制成的压力容器2210可以包括多个压力池(例如1802、1902、2202和2204)。制成的压力容器2210的壁和每个单独的压力池(例如1802、1902、2002和2204)的壁可以包括基本上不可渗透层，该不可渗透层能够基本上容纳流体诸如压缩的空气、水等。例如，制成的压力容器2210的壁的不可渗透层和/或单独的压力池(例如1802、1902、2002和2204)的壁的不可渗透层可以由橡胶构造。橡胶材料可以是例如来自丢弃的橡胶车辆轮胎的可回收橡胶。每个单独的压力池(例如1802、1902、2202和2204)还可以包含诸如沙子、砾石、石头等的多孔土制材料，流体(例如空气、水等)可以在其内渗透。

重力可以致使矿覆盖层2205向压力容器2210施加压力。压力容器2210的每个压力池(例如1802、1902、2202和2204)可以包括一个或多个接口部分140，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如142和144)进入和离开压力容器2210的每个压力池(例如1802、1902、2202和2204)。例如，流体可以经由压力管线144进入压力容器2210的压力池(例如1802、1902、2202和2204)和/或经由压力管线142离开压力容器2210的压力池(例如1802、1902、2202和2204)。压力管线(例如142和144)可以包括管道、软管、隧道等。在一些实施方案中，可以使用单个压力管线，流体可以通过该单个压力管线进入和离开压力容器2210的特定压力池(例如1802、1902、2202和2204)。压力管线(例如142和144)可以连接到涡轮机中心145。压力管线(例如142和144)可以连接到两个或更多个压力池(例如1802、1902、2202和2204)。在一些实施方案中，来自压力容器2210的每个压力池(例如1802、1902、2202和2204)的压力管线可以组合成单个主压力管线或两个主压力管线。单个主压力管线和/或两个主压力管线可以连接到涡轮机中心145。涡轮机中心145可以包括一个或多个涡轮机(例如150和155)。一个或多个涡轮机(例如150和155)可以通过经由一个或多个压力管线(例如142和144)或主压力管线接收的加压流体来产生电力。可替代地或另外，一个或多个涡轮机(例如150和155)可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)或主压力管线将流体泵送到加压容器2210中。

涡轮机中心145可以经由电力线路152连接到发电站160。电力线路152可以是例如电缆。涡轮机中心145可以经由电力线路152向发电站160提供电力。在一些实施方案中，涡轮机中心145可以经由电气线路152从发电站160汲取电力。发电站160可以经由电力线路170连接到风电场165，和/或经由电力线路180连接到太阳能电场175。发电站160可以经由电力线路170从风电场165接收电力，和/或经由电力线路180从太阳能电场175接收电力。发电站160可以经由电力线路185和电网线路190向电气输电网提供电力，和/或经由电力线路185和电网线路190从电气输电网接收电力。

在非高峰时间期间，或者当发电站160另外从风电场165、太阳能电场175和/或电网线路190接收电力时，即电力超过可以被立即容纳或转移到输电网的量时，发电站160可以经由电力线路152将过量的电力发送到涡轮机中心145。然后，涡轮机中心145可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体(例如空气、水等)泵送到压力池(例如1802、1902、2202和2204)中，这提供了基于重力和压力的大规模能量存储。

图23示出了根据本发明构思的一些实施方案的沿图14的带状矿1400的y'—y截取的示例截面图，其中包括沿采矿带(例如s1)的长度设置的压力容器2210。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。从采矿带的该纵向视图中可以看出，如特定采矿带(例如s1)的1405处所示，压力容器2210的每个单独的压力池(例如1802)可以沿着整个长度连续。

图24示出了根据本发明构思的一些实施方案的图14的压力容器2210的示例压力池1902，其中包括设置在压力池中的增强的多孔部分(例如2405和2410)。增强的多孔部分可以包括例如多孔或半多孔混凝土块2405、穿孔管道2410等。增强的多孔部分(例如2405和2410)可以为单独的压力池(例如1902)提供内部刚性结构，同时还增加了单独的压力池(例如1902)内的孔隙率，使得更多的流体(例如空气、水等)可以在压力容器2210(图22的)内储存和加压。

图25示出了根据本发明构思的各种实施方案的建造在垃圾填埋场附近的用于能量存储的大质量电池系统2500的示例立体图，该大质量电池系统包括大质量电池2510和制成的压力容器2525。

大质量电池2510的一般边缘边界由标志符u'、u、v'和v指示。大质量电池2510包括设置在制成的压力容器2525顶上的垃圾填埋场城市固体废弃物2515，以及围绕垃圾填埋场城市固体废弃物2515的大质量侧面延伸部2517。大质量电池2510可以占用垃圾填埋场。可以修整垃圾填埋场废弃物2515的上表面2520和大质量侧面延伸部2517。例如，可以种植树木和植被(例如135)生长在修整的表面2520、耕种的农田、建立的放牧区等上。垃圾填埋场废弃物2515的上表面2520可以与周围地形的表面130基本上共面。制成的压力容器2525的侧壁和上壁可以包括基本上不可渗透层，该不可渗透层能够基本上容纳诸如压缩的空气、水等的流体。例如，制成的压力容器2525的上壁的不可渗透层可以由橡胶构造。橡胶材料可以是垃圾填埋场底衬的一部分。此外，例如，侧壁的不可渗透层可以由混凝土、土浆、钢桩等构成。压力容器2525还可以包含多孔土制材料诸如天然结构、沙子、砾石、石头等，流体(例如空气、水等)可以在其内渗透。在一些实施方案中，大质量电池2510长约1200米，宽约1200米。应当理解地是，在不脱离本文公开的发明构思的各种实施方案的情况下，其它合适的尺寸是可能的。

重力可以致使垃圾填埋场城市固体废弃物2515向压力容器2525施加压力。压力容器2525可以包括接口部分140，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如142和144)进入和离开压力容器2525。例如，流体可以经由压力管线144进入压力容器2525和/或经由压力管线142离开压力容器2525。压力管线(例如142和144)可以包括管道、软管、隧道等。在一些实施方案中，可以使用单个压力管线，流体可以通过该单个压力管线进入和离开压力容器2525。压力管线(例如142和144)可以连接到涡轮机中心145。涡轮机中心145可以包括一个或多个涡轮机(例如150和155)。一个或多个涡轮机(例如150和155)可以通过经由一个或多个压力管线(例如142和144)接收的加压流体来产生电力。可替代地或另外，一个或多个涡轮机(例如150和155)可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体泵送到加压容器2525中。

涡轮机中心145可以经由电力线路152连接到发电站160。电力线路152可以是例如电缆。涡轮机中心145可以经由电力线路152向发电站160提供电力。在一些实施方案中，涡轮机中心145可以经由电力线路152从电站160汲取电力。发电站160可以经由电力线路170连接到风电场165，和/或经由电力线路180连接到太阳能电场175。发电站160可以经由电力线路170从风电场165接收电力，和/或经由电力线路180从太阳能电场175接收电力。发电站160可以经由电力线路185和电网线路190向输电网提供电力，和/或经由电力线路185和电网线路190从输电网接收电力。

在非高峰时间期间，或者当发电站160另外从风电场165、太阳能电场175和/或电网线路190接收电力时，即电力超过可以被立即容纳或转移到输电网的量时，发电站160可以经由电力线路152将过量的电力发送到涡轮机中心145。然后，涡轮机中心145可以经由一个或多个压力管线(例如142和144)将流体(例如空气、水等)泵送到压力容器2525中，这提供了基于重力和压力的大规模能量存储。

图26示出了图25的在构造制成的压力容器2525之前沿大质量电池2510的u'—u截取的示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。层t1包括城市固体废弃物2515。垃圾填埋场底衬2605将层t1和层a1分离。作为标准行业惯例，大多数垃圾填埋场具有底衬2605。层al可以是由天然结构构成的多孔介质部分，这在下文将进一步描述。层a2可以是由天然结构构成的多孔的下部或无孔的下部，这在下文将进一步描述。如下文进一步描述的，垃圾填埋场底衬2605用作压力容器的压力池顶部。

图27示出了沿图25的包括制成的压力容器2525的大质量电池的u'—u截取的另一示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。制成的压力容器2525可以包括层al，该层为由天然结构构成的多孔介质部分。制成的压力容器2525可以包括由垃圾填埋场底衬2605构成的压力池顶部2605。此外，制成的压力容器2525可以包括基本上竖直的压力容器侧部2710，该压力容器侧部可以包括无孔的不可渗透层诸如混凝土、土浆等。此外，制成的压力容器2525可以包括由层a2构成的压力池底部，该压力池底部可以是由天然结构构成的无孔部分。可以添加大质量侧面延伸部2517以对压力池顶部2605与基本上竖直的压力池侧部2710之间的结合加压。压力池多孔介质部分层a1可以被压力池顶部2605、压力池侧部2710和压力池底部a2包围。

根据本发明构思的一些实施方案，制成的压力容器2525可以包括设置在其中的增强的多孔部分(例如2705和2706)。增强的多孔部分可以包括例如隧道2705、钻孔2706等。增强的多孔部分(例如2705和2706)可以保持多孔介质部分层a1的内部刚性结构，同时还增加了多孔介质部分层a1内的孔隙率，使得更多的流体(例如空气、水等)可以在制成的压力容器2525内储存和加压。

压力容器2525可以包括接口部分140(图25的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如142和144)进入和离开压力容器2525。

图28示出了沿图25的包括制成的压力容器2525的大质量电池2510的v'—v截取的又一示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。该视图为图27的大质量电池2510，但是沿v'—v而不是u'—u截取的。

图29示出了沿图25的包括制成的压力容器2525的大质量电池2510的u'—u截取的再一示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。

压力容器2525可以包括形成压力容器2525的顶部的垃圾填埋场底衬2605。压力容器2525还可以包括基本上竖直的侧部2710，该基本上竖直的侧部可以包括不可渗透层。例如，压力容器2525的竖直侧部2710的不可渗透层可以由混凝土、土浆、钢桩等构成。大质量电池2510可以包括围绕垃圾填埋场城市固体废弃物2515的大质量侧面延伸部2517，该大质量侧面延伸部可以对压力池顶部2605与基本上竖直的压力池侧部2710之间的结合加压。

在该实施方案中，敞开的底部高水位台是大质量电池2510的一部分。层a2可以包括由天然结构构成的多孔介质部分或无孔部分。层a2可以是层a1的延续。在一些实施方案中，在层a1与a2之间可以存在多孔式接触。层a1包括可以在大质量延伸部2517的顶表面的特定距离内的天然地下水位水平2915。该特定距离可以在约一(1)米至五(5)米之间。在该示例实施方案中，制成的压力容器2525包括由天然结构构成的多孔介质部分层a1。此外，制成的压力容器2525可以包括层a2的至少一部分，该至少一部分可以是由天然结构构成的多孔介质部分，或由天然结构构成的无孔部分。制成的压力容器2525可以被下述部分包围：压力池顶部2605；由制造的无孔介质部分构成的压力池侧部2710；以及在天然地下水位水平2915以下的由层a2的天然形成的多孔介质部分构成的压力池底部。根据本发明构思的一些实施方案，制成的压力容器2525可以包括设置在其中的增强的多孔部分(例如图27的2705和2706)。

重力可以致使垃圾填埋场废弃物2515向压力容器2525施加压力，使得正常地下水位水平2915以位移量2905移位至加压的地下水位水平2920。地下水位位移是天然地下水位水平2915与加压的地下水位水平2920之间的竖直偏移。压力通过1000kg·m^-3*9.8m·s^-2*地下水位位移(例如2905)给出。压力容器2525可以包括接口部分140(图25的)，流体(例如空气、水等)可以通过该接口部分经由一个或多个压力管线(例如图25的142和144)进入和离开压力容器2525。

图30示出了沿图25的包括制成的压力容器2525的大质量电池的v'—v，而不是u'—u(图29的)截取的再一示例截面图。上文描述了一些元件，因此，不再重复对这样的元件进行详细描述。

通过将空气推入封闭的压力容器中以将能量储存到大质量电池设备中，从而压缩空气，并从而增加大质量电池压力容器内的空气压力。可以通过按需释放加压空气以运行一个或多个涡轮机，而从大质量电池设备产生电力。

大质量电池压力容器的有效体积(即，可用于使用压缩空气进行能量存储的体积)可以从例如构成大质量电池压力容器的整体体积的大部分的多孔介质部分的特性得出。大质量电池压力容器的多孔介质部分可以具有平均的孔隙率。孔隙率是材料的体积百分比，该种材料是非固体材料、相互连通的、充满空气或充满水的，水可以用空气代替。当被并入大质量电池设备时，大质量块可以具有0.10-0.20或更高的孔隙率。尺寸约为1平方公里地图区域、深度为25米并且多孔介质部分孔隙率为0.20的大质量电池压力容器具有约5.0000×10⁶m³的有效能量存储体积。

设置在压力容器上的大质量块可以称为加压大质量块部分。可以通过设置在压力容器上的加压大质量块部分对压力容器加压。大质量压力容器可以承受的最大压力可以由设置在压力容器上的加压大质量块部分的每单位面积的质量来确定。例如，设置在密度为2250kg·m^-3的加压大质量块部分的二十五(25)米之下的压力容器可以在邻近加压大质量块部分的压力容器中承受约5.5125×10⁵帕斯卡(pa)的压力。

因此，以5.5125×10⁵pa的压力填充有效体积为5.0000×10⁶m³的空气、以0.50的整体效率产生电力的大质量压力容器每次填充可以存储约7.6565×10⁵kw·h，这相当于每年约1.1485×10⁸kw·h，或者每年充满300次时一(1)年13.10mw的持续功率。

通过继续将空气泵送到压力容器中可以将额外的能量存储到大质量电池设备中，从而升高设置在压力容器上的加压大质量块部分，从而增加压力容器的体积。例如，将加压大质量块部分升高平均一(1)米可以产生由于大质量压力容器顶部和上覆的加压大质量块部分的升高而增加的约1.0000×10⁶m³的体积，增加的体积每次填充存储约1.5313×10⁵kw·h，这相当于每年约2.2970×10⁷kw·h，或者每年充满300次时一(1)年2.62mw的持续功率。

在一些实施方案中，将增强的多孔部分添加到压力池内部。在一些实施方案中，地下矿山巷道或洞穴可以转换成用于大质量电池压力容器的一个或多个压力池。

本发明的可替代的实施方案可以通过将先前已被放置在临时或永久的存储装置中的大质量块重新启用并返回到运输中来构建，以用于另一目的诸如最小化污染源。一些对人类而言最具毒性和/或不需要的材料可以放置在大质量电池设备中以完全容纳、隔离和控制这些材料，诸如由于暴露于和/或化学连接于地表和近地表环境而产生额外的不良负面影响的材料。使用重新启用的、先前存储的大质量块构建大质量电池设备，特别是当移动大质量块实现诸如与移动大质量块相关联的环境清理和/或通过移动大质量块进行修整的另一个社会目标时，对社会而言可能是合乎需要的。

一些类型的污染可能与从露天矿旁边移除的并永久储存的大质量块有关。例如，水可能积聚在非活跃的露天矿中，并且由于大气水和/或地下水、大气和通过采矿活动暴露在矿内的岩石之间的化学和物理相互作用，水可能会变得高度污染。由于大气水和/或地下水、大气和通过采矿暴露在大质量块内的岩石之间的化学和物理相互作用，污染物可能来源于并出自于所储存的大质量块。旧城市固体废弃物、旧采矿废弃站、煤灰以及化学和/或同位素污染的土壤和岩石形式的大质量块可以通过构建大质量电池设备进行移动、分类、整合、隔离和控制。本发明的可替代实施方案可以使用先前放置在永久存储装置中的城市固体废弃物。与大质量块相关联的污染可能会被阻止和补救。

一些实施方案包括大质量电池，该大质量电池包括：制成的压力容器，该制成的压力容器包括一个或多个压力池，该压力池具有不可渗透层，该不可渗透层包含空气能够在其中渗透的多孔材料；大质量层，该大质量层设置在制成的压力容器顶上，以对压力容器内的空气加压。

在一些实施方案中，不可渗透层包括来自可回收车辆轮胎的橡胶。在一些实施方案中，大质量层的总重量在一(1)百万至十(10)亿吨之间，或更多。在一些实施方案中，大质量层包括修整的上表面，该修整的上表面包括树、植被、耕地或放牧区中的至少一个。在一些实施方案中，制成的压力容器的深度约为二十五(25)米，并且大质量层的深度约为二十五(25)米。

在一些实施方案中，大质量电池还包括：接口部分，空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器；耦接到上述接口部分的一个或多个压力管线；以及涡轮机中心，该涡轮机中心耦接到一个或多个压力管线，其中，涡轮机中心包括被配置成响应于通过一个或多个压力管线接收的加压空气而产生电力的一个或多个涡轮机。

在一些实施方案中，一个或多个涡轮机被配置成将空气通过一个或多个压力管线泵送到压力容器中，以对压力容器加压。在一些实施方案中，制成的压力容器还包括：第一不可渗透压力池，该第一不可渗透压力池包含第一多孔土制材料和第一加压空气；位于第一不可渗透压力池顶上的第二不可渗透压力池，该第二不可渗透压力池包含第二多孔土制材料和第二加压空气；在制成的压力容器的第一不可渗透压力池中的接口部分，第一加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第一不可渗透压力池；在制成的的压力容器的第二不可渗透压力池中的接口部分，第二加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第二不可渗透压力池；以及耦接到接口部分的一个或多个压力管线。在一些实施例中，大质量电池占用带状矿。

在一些实施方案中，制成的压力容器还包括：第一不可渗透压力池，该第一不可渗透压力池包含第一多孔土制材料和第一加压空气；位于第一不可渗透压力池顶上的第二不可渗透压力池，该第二不可渗透压力池包含第二多孔土制材料和第二加压空气；位于第二不可渗透压力池顶上的第三不可渗透压力池，该第三不可渗透压力池包含第三多孔土制材料和第三加压空气；在制成的压力容器的第一不可渗透压力池中的接口部分，第一加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第一不可渗透压力池；在制成的压力容器的第二不可渗透压力池中的接口部分，第二加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第二不可渗透压力池；在制成的压力容器的第三不可渗透压力池中的接口部分，第三加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第三不可渗透压力池；以及耦接到接口部分的一个或多个压力管线。在一些实施方案中，大质量电池占用带状矿。

在一些实施方案中，制成的压力容器还包括：单个不可渗透压力池，该单个不可渗透压力池包含多孔土制材料和加压空气，其中，压力池的下部具有第一直径，压力池的中部具有大于第一直径的第二直径，而压力池的上部具有大于第二直径的第三直径；在制成的压力容器的不可渗透压力池中的接口部分，加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的不可渗透压力池；以及耦接到接口部分的一个或多个压力管线，其中，大质量电池占用露天矿。

在一些实施方案中，制造压力容器还包括：第一不可渗透压力池，该第一不可渗透压力池包含第一多孔土制材料和第一加压空气，其中，第一压力池的下部具有第一直径，并且第一压力池的上部具有大于第一直径的第二直径；位于第一不可渗透压力池顶上的第二不可渗透压力池，该第二不可渗透压力池包含第二多孔土制材料和第二加压空气，其中，第二压力池的下部具有第一直径，并且第二压力池的上部具有大于第一直径的第二直径；在制成的压力容器的第一不可渗透压力池中的接口部分，第一加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第一不可渗透压力池；在制成的压力容器的第二不可渗透压力池中的接口部分，第二加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第二不可渗透压力池；以及耦接到接口部分的一个或多个压力管线，其中，大质量电池占用露天矿。

在一些实施方案中，制成的压力容器还包括：第一不可渗透压力池，该第一不可渗透压力池包含第一多孔土制材料和第一加压空气，其中，第一不可渗透压力池具有第一直径；位于第一不可渗透压力池顶上的第二不可渗透压力池，该第二不可渗透压力池包含第二多孔土制材料和第二加压空气，其中，第二不可渗透压力池具有大于第一直径的第二直径；位于第二不可渗透压力池顶上的第三不可渗透压力池，该第三不渗透压力池包含第三多孔土制材料和第三加压空气，其中，第三不可渗透压力池具有大于第二直径的第三直径；在制成的压力容器的第一不可渗透压力池中的接口部分，第一加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第一不可渗透压力池；在制成的压力容器的第二不可渗透压力池中的接口部分，第二加压空气能够通过该接口部分进入和离开压力容器的第二不可渗透压力池；在制成的压力容器的第三不可渗透压力池中的接口部分，第三加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第三不可渗透压力池；以及耦接到接口部分的一个或多个压力管线，其中，大质量电池占用露天矿。

在一些实施方案中，制造压力容器还包括：基本上呈菱形的第一不可渗透压力池，该第一不可渗透压力池包含第一多孔土制材料、第一加压空气和第一接口部分，第一加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第一不可渗透压力池；位于第一不可渗透压力池顶上的第二不可渗透压力池，该第二不可渗透压力池包含第二多孔土制材料、第二加压空气和第二接口部分，第二加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第二不可渗透压力池；以及与第一不可渗透压力池相邻的基本上呈菱形的第三不可渗透压力池，该第三不可渗透压力池包含第三多孔土制材料、第三加压空气和第三接口部分，第三加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第三不可渗透压力池，其中，大质量电池占用露天矿。

在一些实施方案中，制成的压力容器还包括：垃圾填埋场底衬；一个或多个基本上竖直的不可渗透压力池侧部，该不可渗透压力池侧部耦接到垃圾填埋场底衬；包括天然地层并容纳加压空气的第一压力池多孔介质部分层；在制成的压力容器的第一压力池多孔介质部分层中的接口部分，加压空气可以通过该接口部分进入和离开压力容器的第一压力池；以及耦接到接口部分的一个或多个压力管线，其中，大质量电池占用垃圾填埋场。

本发明构思的一些实施方案包括一种使用带状矿处的在运输中的大质量块构造大质量电池的方法。该方法可以包括从带状矿的煤层中去除第一采矿带的第一矿覆盖层，在第一采矿带中设置直到带状矿的活跃采矿面的不可渗透压力池底部，在第一采矿带中在采矿带的相对于活跃采矿面的相对端上设置不可渗透压力池侧部，以及对第二采矿带进行投掷爆破，使得第二多孔矿覆盖层沉积在压力池底部上。

该方法可以包括在压力容器底部上设置一个或多个接口部分，在沉积在压力池底部的第二多孔矿覆盖层上方设置不可渗透压力池顶部，以及将不可渗透压力池顶部连接到不可渗透压力池侧部和不可渗透压力池底部。

不可渗透压力池顶部可以被称为第一不可渗透压力池顶部。该方法还可以包括：使第一采矿带中的不可渗透压力池底部延伸到第二采矿带中直到带状矿的活跃采矿面；使第一采矿带中的不可渗透压力池侧部竖直延伸；对第三采矿带进行投掷爆破，使得第三多孔矿覆盖层沉积在延伸的压力池底部和第一不可渗透压力池顶部上；在延伸的压力池底部上设置一个或多个接口部分；在第一不可渗透压力池顶部设置一个或多个接口部分；在沉积在第一不可渗透压力池顶部上的第三多孔矿覆盖层上设置第二不可渗透压力池顶部；以及将第二不可渗透压力池顶部连接到延伸的压力池侧部和第一不可渗透压力池顶部。

在一些实施方案中，设置不可渗透压力池底部还包括：设置包括土制材料的第一底部保护层；在第一底部保护层上设置底部密封件，其中，底部密封件包括橡胶；以及在底部密封件上设置第二底部保护层，其中，第二底部保护层包括土制材料。

在一些实施方案中，设置不可渗透压力池侧部还包括使第一采矿带中的第一侧部设置在采矿带的相对于活跃采矿面的相对端上，其中，第一侧部包括土工膜；设置与第一侧部邻近的基本上竖直的侧部密封件，其中，侧部密封件包括不可渗透的橡胶层；以及设置与竖直的侧部密封件邻近的第二侧部，其中，第二侧部包括土工膜。

已经参照所示的实施方案描述和说明了本发明的原理，应当认识到地是，可以在不脱离这些原理的情况下对所示的实施方案在布置和细节上进行修改，并且可以以任何期望的方式对所示的实施方案进行组合。尽管上述讨论集中在特定的实施方案上，但是也可以考虑其它配置。特别地，虽然在本文中使用诸如“根据本发明的实施方案”等的表达，但这些措辞一般意指参照实施方案的可能性，而不是将本发明限制于特定的实施方案配置。如本文所使用的，这些术语可以参照结合到其他实施方案中的相同或不同的实施方案。

因此，鉴于本文描述的实施方案的各种排列，该详细描述和所附材料仅仅意在是说明性的，并且不应被认为限制本发明的范围。因此，本发明所要求保护的是可以落入所附权利要求及其等同物的范围和精神内的所有这样的变型。