Centrale hydroélectrique de Taum Sauk - Taum Sauk Hydroelectric Power Station

Centrale hydroélectrique de Taum Sauk
UserKTrimble-AP Taum Sauk Reservoir UnderConstruction 22 novembre 2009 crop1.jpg
Le réservoir supérieur reconstruit de l'usine de Taum Sauk, en voie d'achèvement sur cette photo, est le plus grand barrage en béton compacté au rouleau en Amérique du Nord.
La centrale hydroélectrique de Taum Sauk est située dans le Missouri
Centrale hydroélectrique de Taum Sauk
Emplacement de la centrale hydroélectrique de Taum Sauk dans le Missouri
Pays États Unis
Emplacement Montagnes Saint-François , Missouri
Coordonnées 37°32′08″N 90°49′05″W / 37.53556°N 90.81806°W / 37.53556; -90.81806 Coordonnées: 37°32′08″N 90°49′05″W / 37.53556°N 90.81806°W / 37.53556; -90.81806
But Puissance
Statut Opérationnel
La construction a commencé 1960 ( 1960 )
Date d'ouverture 20 décembre 1963 , 15 avril 2010 ( 1963-décembre-20 ) ( 2010-avril-15 )
Coût de construction
Les propriétaires) Ameren Missouri (anciennement AmerenUE, anciennement Union Electric )
Les opérateurs) Ameren Missouri
Barrage supérieur et déversoirs
Type de barrage Barrage-poids
Hauteur (fondation) 125 pieds (38 m)
Longueur 6 800 pieds (2 100 m)
Dénivelé en crête 1 601 pieds (488 m)
Largeur (crête) 25 pieds (7,6 m)
Largeur (base) 150 pieds (46 m)
Volume du barrage 3 200 640 verges cubes (2 447 060 m 3 )
Déversoirs 1
Type de déversoir Déversoir à large crête
Capacité du déversoir 5 358 pieds cubes par seconde (151,7 m 3 /s)
Réservoir supérieur
Capacité totale 4 350 acres-pieds (5 370 000 m 3 )
Superficie 54,5 acres (22,1 ha)
Profondeur d'eau maximale 120 pieds (37 m)
Altitude normale 1 597 pieds (487 m)
Barrage inférieur et déversoirs
Type de barrage Barrage-poids
Les fourrières Rivière Noire East Fork
Hauteur (fondation) 60 pieds (18 m)
Hauteur ( thalweg ) 55 pieds (17 m)
Longueur 390 pieds (120 m)
Dénivelé en crête 750 pieds (230 m)
Largeur (base) 75 pieds (23 m)
Déversoirs 1
Type de déversoir Cimier en doucine
Capacité du déversoir 70 000 pieds cubes par seconde (2 000 m 3 /s)
Réservoir inférieur
Crée Lac inférieur Taum Sauk
Capacité totale 6 350 acres-pieds (7 830 000 m 3 )
Bassin versant 88 milles carrés (230 km 2 )
Superficie 395 acres (160 ha)
Altitude normale 749,5 pieds (228,4 m)
Centrale électrique
Coordonnées 37°31′14″N 90°50′04″W / 37.52056°N 90.83444°W / 37.52056; -90.83444
Les opérateurs) Ameren Missouri
Date de commission 20 décembre 1963 , 15 avril 2010 ( 1963-décembre-20 ) ( 2010-avril-15 )
Taper Accumulation par pompage
Tête hydraulique 860 pieds (260 m)
Groupes électrogènes 2 × 225 MW réversibles type Francis
Capacité installée 450 MW
Facteur de capacité, facteur d'aptitude 5-8%
L'efficacité globale 70%
Capacité de stockage 8 heures (3600 MWh)
génération 2017 -148 GWh
Site Web
Taum Sauk Energy Center

La centrale de pompage-turbinage de Taum Sauk est une centrale électrique située dans la région montagneuse de Saint-François dans le Missouri , aux États-Unis, à environ 140 km au sud de Saint-Louis, près de Lesterville, dans le Missouri , dans le comté de Reynolds . Il est exploité par Ameren Missouri .

L'eau stockée dans le réservoir supérieur est utilisée pour produire de l'électricité pendant les pics de demande
Les deux générateurs peuvent produire chacun jusqu'à 225 MW de puissance
Le réservoir supérieur d'origine, rempli jusqu'à quelques pieds du haut du mur du parapet

La centrale hydroélectrique à accumulation par pompage a été construite de 1960 à 1962 et a été conçue pour aider à répondre à la demande d'électricité de pointe pendant la journée. Il a commencé à fonctionner en 1963. Les générateurs électriques sont transformés par l'eau s'écoulant d'un réservoir au sommet de la montagne Proffit dans un réservoir inférieur sur la fourche est de la rivière Black . La nuit, l'excès d'électricité sur le réseau électrique est utilisé pour pomper l'eau vers le sommet de la montagne.

L'usine de Taum Sauk est une opération de pompage pur en boucle ouverte : contrairement à certains autres sites de stockage par pompage , il n'y a pas de flux primaire naturel dans le réservoir supérieur disponible pour la production. C'est donc un consommateur net d'électricité ; les lois de la thermodynamique dictent que plus d'énergie est utilisée pour pomper l'eau en haut de la montagne qu'elle n'en génère lorsqu'elle descend. Cependant, l'exploitation de la centrale reste économique car le réservoir supérieur est rempli la nuit, lorsque le système de production d'électricité fonctionne à une capacité de base à faible coût. Cette capacité à stocker d'énormes quantités d'énergie a conduit son opérateur à appeler Taum Sauk "la plus grosse batterie que nous ayons". Une caractéristique inhabituelle est le réservoir supérieur qui est construit sur une surface plane, nécessitant un barrage sur tout le périmètre.

Le 14 décembre 2005, une défaillance catastrophique du barrage du réservoir supérieur a mis l'usine hors service jusqu'à ce qu'elle soit reconstruite, recertifiée et rouverte le 21 avril 2010. Le nouveau barrage du réservoir supérieur, reconstruit à partir de zéro, est le plus grand barrage en béton compacté au rouleau en Amérique du Nord .

Taille et emplacement

Le réservoir supérieur peut contenir environ 1,5 milliard de gallons américains (4 600 acres-pieds; 5,7 millions de mètres cubes) d'eau derrière un mur de près de 30 m de haut. Il se trouve à 760 pieds (230 m) au-dessus de la centrale hydroélectrique de 450 MW , ce qui lui confère une hauteur de chute supérieure à celle du barrage Hoover . Les deux sont reliés par un tunnel de 7 000 pieds (2 100 m) percé à travers la montagne.

Le réservoir supérieur de Taum Sauk se trouve au sommet de la montagne Proffit , et non de la montagne Taum Sauk , qui se trouve à environ 8,0 km à l'est. Il est visible depuis la route 21 au nord de Centerville et depuis la route N en approchant du parc national Johnson's Shut-ins par le sud.

Avant la défaillance du réservoir supérieur, les visiteurs pouvaient conduire jusqu'au sommet de la montagne Proffit et marcher jusqu'à une plate-forme d'observation au-dessus du réservoir. Ameren exploitait un musée à la porte d'entrée mettant en évidence l' histoire géologique et naturelle du Missouri. La centrale électrique a été fréquemment visitée par des étudiants en géologie en raison d'un exemple frappant de discordance précambrienne / cambrienne dans les couches rocheuses exposées par la construction de la centrale.

Histoire

Sélection du site

En 1953, l' Union Electric Company a commencé à chercher un site sur lequel construire une nouvelle usine de stockage par pompage. En 1958, les responsables de l'entreprise avaient décidé de se concentrer sur les sites avec au moins 300 pieds (91 m) de hauteur verticale, ce qui leur permettrait d'utiliser un réservoir de stockage plus petit. Union Electric a embauché Sverdrup-Parcel & Associates pour évaluer les sites potentiels dans les montagnes St. Francois , qui ont été choisis pour leur proximité relative à St. Louis (où Union Electric était basée) et les différentiels d'altitude favorables (certains approchant 1 000 pieds (300 m)).

Sverdrup-Parcel & Associates avait l'intention de recommander la montagne Taum Sauk comme site, en partie parce que c'était le point culminant du Missouri à 1752 pieds (534 m), mais une forte opposition politique au développement de la montagne pittoresque (qui a ensuite été incorporée dans un parc d'État) l'a exclu. La montagne Proffit à proximité a fini par être une excellente alternative grâce à son altitude comparable (1 720 pieds (520 m), le 6e point le plus élevé du Missouri), sa proximité avec l' embranchement est de la rivière Black et la distance relativement courte ( 27 miles (43 km)) jusqu'au réseau de transport d'électricité existant.

Construction

La construction de Taum Sauk a commencé en 1960. L'équipe de construction était composée de Fruin-Colnon Construction et de la Utah Construction and Mining Company. Il est entré en service en 1963 avec deux unités pompe-turbine réversibles pouvant chacune générer 175 mégawatts (235 000 ch) de puissance. Elle n'a pas été autorisée par la Federal Power Commission des États-Unis (le prédécesseur de la Federal Energy Regulatory Commission) parce que Union Electric a soutenu que la FPC n'avait pas compétence sur les eaux d'amont non navigables où la centrale a été construite. Dans FPC c. Union Elec. Co., 381 US 90 (1965), la Cour suprême des États-Unis a jugé que le FPC était compétent et que Taum Sauk avait besoin d'une licence FPC. Bien que conçu et construit sans supervision fédérale, une licence a été accordée rétroactivement.

À son achèvement, l'usine de Taum Sauk était de loin la plus grande usine de stockage par pompage en Amérique du Nord dans un certain nombre de mesures, et a été considérée comme une étape majeure dans le développement de la technologie de stockage par pompage. Ses pompes-turbines étaient les plus grandes jamais produites au moment de la construction, elle avait une hauteur manométrique inhabituellement élevée (la plus élevée des États-Unis à l'époque, dépassant de loin tous les précédents projets de stockage par pompage américains), une grande capacité de stockage (il a été décrit en tant que « la première des stations de stockage par pompage de grande capacité à commencer à fonctionner aux États-Unis »), capacité de démarrage noir et avait la capacité unique d'être exploitée à distance par des opérateurs humains distants dans des installations hors site situées à 90-120 milles loin (à St. Louis ou Osage Power Plant/Bagnell Dam ) ou même entièrement automatiquement sans intervention humaine. Taum Sauk a également été la première usine de stockage par pompage pur aux États-Unis.

Mises à niveau

Les unités pompe-turbine ont été améliorées en juillet 1972, passant de leur cote initiale de 175 MW chacune à 204 MW chacune, augmentant la cote globale de la centrale de 350 MW à 408 MW.

De 1998 à 1999, les roues de turbine des deux unités ont été modernisées, ce qui a permis d'améliorer les débits et d'augmenter la puissance à 225 MW par unité (450 MW au total).

Des fuites mineures dans le réservoir ont conduit à la construction d'un bassin de collecte et d'une station de pompage pour recueillir et retourner l'eau de fuite au réservoir. Plus tard, pour réduire les fuites, Geo-Synthetics a installé un matériau de revêtement dans le réservoir lui-même du 13 septembre au 15 novembre 2004.

L'usine a été nommée IEEE Milestone en octobre 2005, quelques mois seulement avant la défaillance du réservoir supérieur. Il a ensuite été consacré à nouveau en tant que jalon IEEE en 2010 après l'achèvement du nouveau barrage du réservoir supérieur.

2005 rupture du réservoir supérieur

En 2005, une grande partie du réservoir supérieur a échoué, drainant plus de 1 milliard de gallons américains (3,8 gigalitres) d'eau en moins d'une demi-heure.
Une large bande de forêt dense a été emportée et érodée jusqu'au substratum rocheux par le flux qui s'en échappait. Source : FERC
Des photos aériennes montrent le réservoir supérieur avant et après sa défaillance.

À 5 h 12, le 14 décembre 2005, le côté nord-ouest du réservoir supérieur a été débordé lorsque l'eau a continué d'être pompée du réservoir inférieur une fois que le réservoir supérieur était plein. Cela a conduit à la rupture catastrophique d'une section triangulaire de la paroi du réservoir et à la libération de 1 milliard de gallons américains (3 800 000 m 3 ) d'eau en 12 minutes. La libération soudaine a envoyé une crête d'eau de 20 pieds (6,1 m) dans l'embranchement est de la rivière Noire .

Une combinaison de défauts de conception et de construction, continuant à exploiter le barrage alors que le système principal de jaugeage du niveau d'eau était connu pour être inexact (les tuyaux de jauge s'étaient détachés), déplaçant le système de jaugeage secondaire "à sécurité intégrée" au-dessus de la hauteur réelle du barrage pour éviter les faux positifs, et l'exploitation du barrage d'une manière dangereuse en remplissant régulièrement le réservoir a provoqué le débordement du barrage du réservoir supérieur. Il n'y avait pas de déversoir de trop-plein dans le réservoir d'origine.

Une note de Richard Cooper, surintendant de la centrale hydroélectrique de Taum Sauk d'Ameren, a indiqué que le réservoir avait un débordement de style "Niagara Falls" le 27 septembre au même endroit qui a été rompu (causé par l'action des vagues liée aux vents de l'ouragan Rita). Une autre note de Cooper avait également indiqué que Cooper avait averti que les jauges utilisées pour surveiller la hauteur d'eau dans le réservoir fonctionnaient mal en octobre.

Personne n'a été tué par l'échec. Le directeur des parcs d'État Johnson's Shut-Ins et Taum Sauk , Jerry Toops, sa femme et ses trois enfants ont été emportés lorsque le mur d'eau a détruit leur maison. Ils ont survécu, souffrant de blessures et d'exposition. Les enfants ont été transportés dans un hôpital de Saint-Louis et libérés plus tard. Un enfant a été traité pour de graves brûlures causées par des compresses chaudes appliquées par des secouristes pour traiter l' hypothermie .

Le barrage du réservoir inférieur, qui par conception est capable de contenir une grande partie de la capacité du réservoir supérieur, a résisté aux assauts de la crue. En stockant la majeure partie du déluge, il a épargné les villes en aval, dont Lesterville et Centerville , d'une inondation dévastatrice . Un ordre d'évacuation volontaire a été émis pour ces zones, mais il n'y a eu aucun dommage. La crue a été arrêtée au lac Clearwater , dont le barrage n'a pas été endommagé par la montée des eaux.

Contentieux et enquêtes

La Commission fédérale de réglementation de l'énergie (FERC) des États-Unis a infligé à Ameren une amende de 15 millions de dollars US en vertu d'un règlement pour l'infraction à Taum Sauk — une amende civile de 10 millions de dollars US combinée à l'obligation de verser 5 millions de dollars US en entiercement portant intérêt afin de financer un variété de « améliorations de projet au niveau ou à proximité du projet Taum Sauk ». L'amende de 15 millions de dollars US était la plus grosse amende de l'histoire de la FERC, 30 fois plus élevée que l'amende record précédente de 500 000 $ US.

L' État du Missouri a poursuivi Ameren pour "dommages-intérêts réels et punitifs", alléguant qu'Ameren était imprudente dans l'exploitation de l'usine.

La Missouri Highway Patrol a remis un rapport de son enquête criminelle au procureur général du Missouri en juin 2007 qui « n'a nommé aucun suspect » et le procureur général a déclaré qu'il n'y aurait pas d'accusations criminelles. Selon des articles de presse, le rapport indique qu'Ameren n'a pas fourni l'identité de la personne qui a soulevé les jauges destinées à empêcher le dépassement et indique également que les jauges ont été déplacées avant que les enquêteurs ne soient sur les lieux.

La radio KMOX à St. Louis a rapporté que l' Agence américaine de protection de l'environnement assistée par le bureau du procureur américain pour le district oriental du Missouri avait ouvert une enquête sur les violations de la Clean Water Act et a demandé le rapport de la Missouri Highway Patrol.

La Commission de la fonction publique du Missouri (PSC) a rouvert son enquête et a par la suite constaté que l'accident était un échec de la direction d'Ameren, déclarant :

...la Commission ne peut que conclure que la perte de l'usine de Taum Sauk était due à une imprudence de la part d'UE (filiale AmerenUE d'Ameren). UE était bien conscient des résultats catastrophiques susceptibles de se produire si l'UR (Upper Reservoir) était dépassé par un pompage excessif. UE savait, ou aurait dû savoir, que le stockage de l'eau contre le parapet d'un barrage en enrochement était « sans précédent ». UE savait, ou aurait dû savoir, qu'opérer avec un franc - bord de seulement un ou deux pieds ne laissait aucune marge d'erreur et nécessitait un contrôle particulièrement précis du niveau d'eau de l'UR. Compte tenu de ces circonstances, la décision d'UE de continuer à exploiter Taum Sauk après la découverte de la défaillance du système d'ancrage de la tuyauterie de jauge et du manque de fiabilité des piézomètres sur lesquels reposait le système de contrôle UR est franchement plus qu'imprudente - c'est imprudent. L'UE savait également ou aurait dû savoir que les sondes Warrick supérieures avaient été réinitialisées au-dessus du point le plus bas au sommet de l'UR. » (Rapport PSC page 71, définitions des acronymes ajoutées)

Ameren avait 90 jours à compter de la date du rapport pour dire à la CFP comment elle respecterait les recommandations du rapport, qui comprennent une règle de dénonciation , des changements dans la structure de gestion de la sécurité, une comptabilité financière pour la reconstruction du réservoir supérieur et un point unique de gestion pour la reconstruction.

À la fin de 2011, Ameren aurait payé un total de près de 200 millions de dollars américains en règlements liés à la violation de 2005.

Reconstruction

La photo aérienne montre les progrès de la reconstruction fin novembre 2009
Le réservoir de remplacement terminé, vu de l'affouillement créé par l'effondrement de l'original.

Les régulateurs fédéraux ont approuvé le plan d'Ameren pour reconstruire le réservoir, et la construction a commencé à la fin de 2007. La structure reconstruite est entièrement faite de béton compacté au rouleau , contrairement à l'original en terre. En plus d'une meilleure instrumentation de détection de remplissage, il intègre un déversoir conçu pour gérer un débordement égal à la capacité maximale des deux unités de pompage et un système vidéo pour surveiller le niveau d'eau. Le coût de 490 millions de dollars US de la reconstruction du réservoir a été couvert en partie par une assurance. Il était interdit au service public de facturer les clients pour récupérer une partie des coûts.

L'eau a été pompée dans le réservoir reconstruit pour la première fois le 27 février 2010, et les ingénieurs ont surveillé la réponse de la nouvelle structure alors que le niveau d'eau était haussé et abaissé à plusieurs reprises. L'approbation finale requise de la FERC pour le « retour aux opérations normales du projet » a été reçue le 1er avril 2010. Le service public a satisfait aux critères de mise en service de la Missouri Public Service Commission pour les opérations le 15 avril, et l'électricité a d'abord été produite à partir de la nouvelle structure. le 21 avril 2010. Le nouveau barrage a été reconnu par la United States Society on Dams avec son « Prix d'excellence dans le projet construit ». Le 27 septembre 2010, l' IEEE a reconverti l'usine en tant que jalon IEEE .

Voir également

Les références

Références générales

Liens externes