Central Hidrelétrica Taum Sauk - Taum Sauk Hydroelectric Power Station
| Central Hidrelétrica Taum Sauk | |
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 O reservatório superior reconstruído da usina Taum Sauk, quase concluído nesta foto, é a maior barragem de concreto compactado a rolo da América do Norte.
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  Localização da Usina Hidrelétrica Taum Sauk em Missouri
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| País | Estados Unidos |
| Localização | Montanhas St. François , Missouri |
| Coordenadas | 37 ° 32′08 ″ N 90 ° 49′05 ″ W / 37,53556 ° N 90,81806 ° W Coordenadas: 37 ° 32′08 ″ N 90 ° 49′05 ″ W / 37,53556 ° N 90,81806 ° W |
| Propósito | Poder |
| Status | Operacional |
| A construção começou | 1960 |
| Data de abertura | 20 de dezembro de 1963 , 15 de abril de 2010 |
| Custo de construção | |
| Os Proprietários) | Ameren Missouri (anteriormente AmerenUE, anteriormente Union Electric ) |
| Operador (es) | Ameren Missouri |
| Barragem superior e vertedouros | |
| Tipo de barragem | Barragem de gravidade |
| Altura (fundação) | 125 pés (38 m) |
| Comprimento | 6.800 pés (2.100 m) |
| Elevação na crista | 1.601 pés (488 m) |
| Largura (crista) | 25 pés (7,6 m) |
| Largura (base) | 150 pés (46 m) |
| Volume da barragem | 3.200.640 jardas cúbicas (2.447.060 m 3 ) |
| Vertedouros | 1 |
| Tipo de vertedouro | Represa de crista larga |
| Capacidade do vertedouro | 5.358 pés cúbicos por segundo (151,7 m 3 / s) |
| Reservatório superior | |
| Capacidade total | 4.350 acres-pés (5.370.000 m 3 ) |
| Superfície | 54,5 acres (22,1 ha) |
| Profundidade máxima da água | 120 pés (37 m) |
| Elevação normal | 1.597 pés (487 m) |
| Barragem inferior e vertedouros | |
| Tipo de barragem | Barragem de gravidade |
| Apreensões | East Fork Black River |
| Altura (fundação) | 60 pés (18 m) |
| Altura ( talvegue ) | 55 pés (17 m) |
| Comprimento | 390 pés (120 m) |
| Elevação na crista | 750 pés (230 m) |
| Largura (base) | 75 pés (23 m) |
| Vertedouros | 1 |
| Tipo de vertedouro | Crista Ogee |
| Capacidade do vertedouro | 70.000 pés cúbicos por segundo (2.000 m 3 / s) |
| Reservatório inferior | |
| Cria | Lago Taum Sauk Inferior |
| Capacidade total | 6.350 acres-pés (7.830.000 m 3 ) |
| Área de captação | 88 milhas quadradas (230 km 2 ) |
| Superfície | 395 acres (160 ha) |
| Elevação normal | 749,5 pés (228,4 m) |
| Estação de energia | |
| Coordenadas | 37 ° 31′14 ″ N 90 ° 50′04 ″ W / 37,52056 ° N 90,83444 ° W |
| Operador (es) | Ameren Missouri |
| Data da comissão | 20 de dezembro de 1963 , 15 de abril de 2010 |
| Modelo | Armazenamento bombeado |
| Cabeça hidráulica | 260 m (860 pés) |
| Bomba-geradores | 2 × 225 MW reversível tipo Francis |
| Capacidade instalada | 450 MW |
| Fator de capacidade | 5–8% |
| Eficiência geral | 70% |
| Capacidade de armazenamento | 8 horas (3600 MW · h) |
| Geração 2017 | -148 GW · h |
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Site Taum Sauk Energy Center | |
A usina hidrelétrica Taum Sauk é uma usina elétrica na região montanhosa de St. François , no Missouri , Estados Unidos, a cerca de 140 km ao sul de St. Louis, perto de Lesterville, Missouri , no condado de Reynolds . É operado pela Ameren Missouri .
A usina hidrelétrica de armazenamento bombeado foi construída de 1960 a 1962 e foi projetada para ajudar a atender o pico de demanda de energia elétrica durante o dia. Ele começou a operar em 1963. Os geradores elétricos são transformados pela água que flui de um reservatório no topo da Proffit Mountain para um reservatório inferior no East Fork do Black River . À noite, o excesso de eletricidade na rede elétrica é usado para bombear água de volta ao topo da montanha.
A usina Taum Sauk é uma operação puramente bombeada de circuito aberto: ao contrário de alguns outros locais de armazenamento bombeado , não há fluxo primário natural no reservatório superior disponível para geração. É, portanto, um consumidor líquido de eletricidade; as leis da termodinâmica ditam que mais energia é usada para bombear a água montanha acima do que é gerada quando ela desce. No entanto, a operação da planta ainda é econômica porque o reservatório superior é reabastecido à noite, quando o sistema de geração elétrica está operando com capacidade de linha de base de baixo custo. Essa capacidade de armazenar grandes quantidades de energia levou sua operadora a chamar Taum Sauk de "a maior bateria que temos". Uma característica incomum é o reservatório superior que é construído em uma superfície plana, exigindo uma barragem em todo o perímetro.
Em 14 de dezembro de 2005, uma falha catastrófica na barragem do reservatório superior colocou a usina fora de operação até que foi reconstruída, recertificada e reaberta em 21 de abril de 2010. A nova barragem do reservatório superior, reconstruída do zero, é a maior barragem de concreto compactado a rolo na América do Norte .
Tamanho e localização
O reservatório superior pode conter cerca de 1,5 bilhão de galões americanos (4.600 acres-pés; 5,7 milhões de metros cúbicos) de água atrás de uma parede de quase 100 pés (30 m) de altura. Situa-se 760 pés (230 m) acima a 450 MW central hidroeléctrica, o que lhe confere um maior cabeça do que a de Hoover . Os dois são conectados por um túnel de 2.100 m perfurado na montanha.
O reservatório superior de Taum Sauk fica no topo da montanha Proffit , não na montanha Taum Sauk , que fica a cerca de 5 milhas (8,0 km) a leste. É visível da Rota 21 ao norte de Centerville e da Rota N que se aproxima do Parque Estadual de Shut-ins de Johnson pelo sul.
Antes da ruptura do reservatório superior, os visitantes podiam dirigir até o topo da Proffit Mountain e caminhar até um deck de observação acima do reservatório. Ameren administrava um museu no portão de entrada, destacando a história geológica e natural do Missouri. A usina era frequentemente visitada por estudantes de geologia por causa de um exemplo notável de discordância pré- cambriana / cambriana nas camadas de rocha expostas pela construção da usina.
História
Seleção de local
Em 1953, a Union Electric Company começou a procurar um local para construir uma nova usina reversível. Em 1958, os funcionários da empresa decidiram se concentrar em locais com pelo menos 300 pés (91 m) de altura vertical, o que lhes permitiria usar um reservatório de armazenamento menor. A Union Electric contratou Sverdrup-Parcel & Associates para avaliar os locais potenciais nas montanhas de St. François , que foram escolhidos por sua proximidade relativa a St. Louis (onde a Union Electric estava sediada) e os diferenciais de elevação favoravelmente grandes (alguns chegando a 1.000 pés (300 m)).
Sverdrup-Parcel & Associates pretendia recomendar a montanha Taum Sauk como local, em parte porque era o ponto mais alto do Missouri com 1.752 pés (534 m), mas uma forte oposição política ao desenvolvimento da montanha cênica (que mais tarde foi incorporada a um parque estadual) descartou. A próxima Proffit Mountain acabou sendo uma excelente alternativa graças à sua elevação comparável (1.720 pés (520 m), o sexto ponto mais alto do Missouri), sua proximidade com o East Fork do Rio Negro e a distância razoavelmente curta ( 27 milhas (43 km)) para a rede de transmissão de energia existente.
Construção
A construção em Taum Sauk começou em 1960. A equipe de construção consistia na Fruin-Colnon Construction e na Utah Construction and Mining Company. Ele entrou em operação em 1963 com duas unidades de turbina-bomba reversíveis, que poderiam gerar cada uma 175 megawatts (235.000 hp) de energia. Ele não foi licenciado pela US Federal Power Commission (a predecessora da Federal Energy Regulatory Commission) porque a Union Electric alegou que a FPC não tinha jurisdição sobre as cabeceiras não navegáveis onde a usina foi construída. Em FPC v. Union Elec. Co., 381 US 90 (1965), a Suprema Corte dos Estados Unidos considerou que o FPC tinha jurisdição e que Taum Sauk exigia uma licença do FPC. Embora projetado e construído sem supervisão federal, uma licença foi concedida retroativamente.
Ao ser concluída, a planta de Taum Sauk era de longe a maior planta de armazenamento bombeado da América do Norte em uma série de medidas e foi considerada um marco importante no desenvolvimento da tecnologia de armazenamento bombeado. Suas turbinas-bomba foram as maiores já produzidas no momento da construção, tinha uma queda incomumente alta (a mais alta dos EUA na época, superando em muito todos os projetos anteriores de armazenamento bombeado nos EUA), uma grande capacidade de armazenamento (foi descrito como "a primeira das estações de armazenamento bombeado de grande capacidade a começar a operação nos Estados Unidos"), capacidade de black start e tinha a capacidade única de ser operado remotamente por operadores humanos remotos em instalações externas localizadas 90-120 milhas de distância (em St. Louis ou Osage Power Plant / Bagnell Dam ) ou mesmo de forma totalmente automática com nenhuma intervenção humana. Taum Sauk também foi a primeira usina de armazenamento reversível puro nos Estados Unidos.
Atualizações
As unidades de turbina-bomba foram aumentadas em julho de 1972 de sua classificação inicial de 175 MW cada para 204 MW cada, aumentando a classificação geral da usina de 350 MW para 408 MW.
De 1998 a 1999, os rotores da turbina para ambas as unidades foram atualizados, resultando em taxas de fluxo aprimoradas e outro aumento de energia para 225 MW por unidade (450 MW no total).
Pequenos vazamentos no reservatório levaram à construção de uma lagoa de coleta e estação de bombeamento para coletar e devolver a água vazada ao reservatório. Posteriormente, para reduzir o vazamento, a Geo-Synthetics instalou material de revestimento no próprio reservatório de 13 de setembro a 15 de novembro de 2004.
A planta foi nomeada IEEE Milestone em outubro de 2005, poucos meses antes de o reservatório superior quebrar. Posteriormente, foi rededicado como um marco do IEEE em 2010, após a conclusão da nova barragem do reservatório superior.
Falha do reservatório superior de 2005
Às 5h12 do dia 14 de dezembro de 2005, o lado noroeste do reservatório superior foi transbordado quando a água continuou a ser bombeada do reservatório inferior após o reservatório superior estar cheio. Isso levou à falha catastrófica de uma seção triangular da parede do reservatório e à liberação de 1 bilhão de galões americanos (3.800.000 m 3 ) de água em 12 minutos. A liberação repentina enviou uma crista de água de 6,1 m (20 pés) descendo o East Fork do Black River .
Uma combinação de falhas de projeto e construção, continuando a operar a barragem quando o sistema primário para medir o nível de água era conhecido por ser impreciso (tubos medidores haviam se soltado), movendo o sistema de medição secundário "à prova de falhas" acima da altura real da barragem para evitar falsos positivos e operar a barragem de uma maneira insegura, enchendo rotineiramente o reservatório em excesso, fez com que a barragem superior do reservatório transbordasse. Não houve vertedouro de transbordamento no reservatório original.
Um memorando de Richard Cooper, superintendente da Usina Hidrelétrica Taum Sauk da Ameren, indicou que o reservatório teve um transbordamento do tipo "Cataratas do Niágara" em 27 de setembro no mesmo local que foi rompido (causado pela ação das ondas relacionadas aos ventos do furacão Rita). Outro memorando da Cooper também indicou que Cooper havia alertado que os medidores usados para monitorar a altura da água no reservatório estavam com defeito em outubro.
Ninguém foi morto pelo fracasso. O superintendente dos Parques Estaduais Johnson's Shut-Ins e Taum Sauk , Jerry Toops, sua esposa e três filhos foram varridos quando a parede de água destruiu sua casa. Eles sobreviveram, sofrendo ferimentos e exposição. As crianças foram transportadas para um hospital em St. Louis e posteriormente liberadas. Uma criança foi tratada com queimaduras graves resultantes de compressas térmicas aplicadas por equipes de resgate como tratamento para hipotermia .
A barragem do reservatório inferior, que por projeto é capaz de manter grande parte da capacidade do reservatório superior, resistiu ao ataque da enchente. Ao armazenar a maior parte do dilúvio, poupou cidades rio abaixo, incluindo Lesterville e Centerville , de uma inundação prejudicial. Uma ordem de evacuação voluntária foi emitida para essas áreas, mas não houve danos. A maré alta foi interrompida no Lago Clearwater , cuja barragem não foi danificada pela subida das águas.
Litígios e investigações
A Federal Energy Regulatory Commission (FERC) dos Estados Unidos multou a Ameren em US $ 15 milhões de acordo com um acordo pela violação em Taum Sauk - uma multa civil de US $ 10 milhões combinada com a exigência de pagar US $ 5 milhões em garantia com juros para financiar um variedade de "melhorias no projeto ou perto do projeto Taum Sauk". A multa de US $ 15 milhões foi a maior da história da FERC, 30 vezes maior do que a multa recorde anterior de US $ 500.000.
O estado de Missouri processou a Ameren por "danos reais e punitivos", alegando que a Ameren foi imprudente na operação da planta.
A Patrulha Rodoviária de Missouri entregou um relatório de sua investigação criminal ao Procurador-Geral do Missouri em junho de 2007, que "não identificou nenhum suspeito" e o procurador-geral fez uma declaração de que não haveria acusações criminais. De acordo com reportagens da imprensa, o relatório afirma que Ameren não forneceu a identidade da pessoa que levantou os medidores para evitar o galgamento e também afirma que os medidores foram movidos antes que os investigadores entrassem no local.
A rádio KMOX em St. Louis informou que a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, auxiliada pelo Gabinete do Procurador dos Estados Unidos para o Distrito Leste de Missouri , iniciou uma investigação sobre as violações da Lei da Água Limpa e solicitou o relatório da Patrulha Rodoviária de Missouri.
A Missouri Public Service Commission (PSC) reabriu sua investigação e posteriormente concluiu que o acidente foi uma falha da administração da Ameren, declarando:
... a Comissão só pode concluir que a perda da fábrica de Taum Sauk se deveu à imprudência da UE (AmerenUE Subsidiária da Ameren). UE estava bem ciente dos resultados catastróficos que provavelmente ocorreriam se o UR (Reservatório Superior) fosse coberto por bombeamento excessivo. UE sabia, ou deveria saber, que armazenar água contra a parede do parapeito de uma barragem de enrocamento era "sem precedentes". A UE sabia, ou deveria saber, que operar com uma borda livre de apenas um ou dois pés não deixava margem para erro e exigia um controle particularmente preciso do nível de água do UR. Dada essa circunstância, a decisão da UE de continuar operando Taum Sauk após a descoberta da falha do sistema de ancoragem da tubulação de medição e a consequente falta de confiabilidade dos piezômetros nos quais o sistema de controle UR foi baseado é francamente além de imprudente - é imprudente. A UE também sabia ou deveria saber que as sondas Warrick superiores foram redefinidas acima do ponto mais baixo na parte superior da UR. "(Relatório PSC, página 71, definições de acrônimos adicionadas)
Ameren teve 90 dias a partir da data do relatório para contar o PSC como ela irá atender as recomendações do relatório, que incluem um apito soprador de regra, as mudanças na estrutura de gestão da segurança, contabilidade financeira para a reconstrução do reservatório superior, e um único ponto de gestão para a reconstrução.
No final de 2011, foi relatado que a Ameren pagou um total de cerca de US $ 200 milhões em acordos relacionados à violação de 2005.
Reconstrução
Os reguladores federais aprovaram o plano da Ameren de reconstruir o reservatório, e a construção começou no final de 2007. A estrutura reconstruída é feita inteiramente de concreto compactado a rolo , ao contrário do aterro original. Além de melhor instrumentação de detecção de enchimento, ele incorpora um vertedouro classificado para lidar com transbordamento igual à capacidade máxima de ambas as unidades de bombeamento e um sistema de vídeo para monitorar o nível de água. O custo de US $ 490 milhões para reconstruir o reservatório foi parcialmente coberto por seguros. A concessionária foi proibida de cobrar os clientes para recuperar qualquer custo.
A água foi bombeada para o reservatório reconstruído pela primeira vez em 27 de fevereiro de 2010, e os engenheiros monitoraram a resposta da nova estrutura conforme o nível da água era repetidamente elevado e abaixado. A aprovação final exigida da FERC para “retorno às operações normais do projeto” foi recebida em 1º de abril de 2010. A concessionária atendeu aos critérios em serviço da Comissão de Serviço Público do Missouri para operações em 15 de abril, e eletricidade foi gerada pela primeira vez a partir da nova estrutura em 21 de abril de 2010. A nova barragem foi reconhecida pela United States Society on Dams com o "Prêmio de Excelência no Projeto Construído". Em 27 de setembro de 2010, o IEEE rededicou a planta como um marco do IEEE .
Veja também
Referências
Referências gerais
- Sudeste do Missourian (Cabo Girardeau, Missouri): O reservatório de Taum Sauk falha
- Comunicados à imprensa da Ameren: detalhes do release para a mídia , detalhes do release para a mídia
- Daily Journal (Park Hills, Missouri): Taum Sauk Dam falha
- Serviço Nacional de Meteorologia, Escritório de St. Louis: Falha na Barragem de Taum Sauk
- Fotos do USGS Mid-Continent Geographic Science Center
- Página de atualização de danos ao Parque Estadual Shut-Ins de Johnson
- Páginas da web da Ameren sobre a restauração de Taum Sauk e Johnson's Shut-ins