La central eléctrica de Ffestiniog ( ) es un proyecto de energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo de 360 megavatios (MW) cerca de Ffestiniog , en Gwynedd , al noroeste de Gales . La central eléctrica en el embalse inferior tiene cuatro turbinas hidráulicas , que pueden generar a plena capacidad en 60 segundos desde que surge la necesidad. El proyecto tiene una capacidad de almacenamiento de alrededor de 1,44 GWh (5,2 TJ) a máxima potencia durante cuatro horas, y la capacidad de abastecer a todo el norte de Gales durante varias horas. [1]
La central, puesta en servicio en 1963, fue el primer gran sistema de almacenamiento por bombeo del Reino Unido. [1] El depósito superior es Llyn Stwlan, de 170.000 metros cúbicos (6.000.000 pies cúbicos), que descarga 27 metros cúbicos por segundo (950 pies cúbicos/s) de agua a los generadores de turbina de la central eléctrica situada en la orilla del embalse de Tanygrisiau. La construcción del depósito inferior aumentó el tamaño de Llyn Ystradau e inundó la ruta del ferrocarril Ffestiniog , que tuvo que construir una desviación alrededor del embalse y la central eléctrica.
La planta es operada por First Hydro, una empresa del Reino Unido propiedad de una empresa conjunta de International Power y Mitsui & Co. [ 1] y tiene una eficiencia promedio de 72-73%, es decir, utiliza un 39% más de electricidad (al bombear el agua de regreso a Llyn Stwlan) de lo que realmente produce. [2]
La idea de utilizar el almacenamiento por bombeo como una forma de hacer frente a los cambios rápidos y a corto plazo en la demanda de electricidad en Inglaterra y Gales se consideró por primera vez en 1948, y después de encontrar un sitio adecuado, la central de Ffestiniog fue autorizada por la Ley del Parlamento , específicamente la Ley de Energía Hidroeléctrica del Norte de Gales de 1955. La primera tarea a la que se enfrentaron los ingenieros fue proporcionar caminos de acceso a los sitios, y el trabajo de construcción de estos comenzó en 1957. Esto permitió comenzar el trabajo en las dos presas y la central eléctrica poco después. Un esquema de almacenamiento por bombeo requiere dos embalses a diferentes niveles, y el embalse superior se creó ampliando Llyn Stwlan, en lo alto de Moelwyn Mawr. Llyn Stwlan estaba ubicado en una cuenca de circo , formada por erosión glacial. [3]
Llyn Stwlan había sido ampliada previamente en 1898 por la Yale Electricity Company, que construyó una presa y utilizó el agua para generar energía en Dolwen, situada cerca de Tanygrisiau , debajo del embalse inferior. [4] La empresa fue formada por la empresa Votty Quarry , y la corriente continua se transmitía por una línea aérea a Dolgarregddu, cerca del centro de Blaenau Ffestiniog , donde había un motor de gas de 75 kW (101 hp) y dos motores semidiésel , que generaban 240 kW adicionales. Esto se utilizó para suministrar energía a la ciudad cuando la cantera no la necesitaba. Debido a la caída de tensión en el sistema, se necesitó un grupo de refuerzo final de 48 kW en la cantera. [5] La estación de Dolwen siguió funcionando después de que se terminara el nuevo esquema, [4] aunque posteriormente se desmanteló y el edificio se convirtió en dos casas adosadas y luego en una casa unifamiliar de 8 habitaciones. [6]
Para el nuevo esquema, la cuenca del circo fue represada en su extremo oriental por una presa de contrafuerte de gravedad de hormigón, de 244 m (801 pies) de largo, y un máximo de 34 m (112 pies) de altura sobre sus cimientos. Hay un aliviadero en el extremo sur de la presa, con un nivel de desbordamiento a 500 m (1.600 pies) sobre el nivel de referencia de la artillería (AOD). La presa contiene 170.000 m3 ( 6.000.000 pies cúbicos) de agua, y el nivel del agua sube y baja 20,0 metros (65,6 pies) durante el funcionamiento de la estación. El área de captación de Llyn Stwlan es de 65 hectáreas (160 acres), y la precipitación media anual sobre esta área es de 3.000 mm (120 pulgadas). La carretera de acceso corre hasta el lado norte de la presa, y a lo largo de la parte superior para llegar a un puente, que proporciona acceso a las torres de toma. [7]
El embalse inferior se formó construyendo otra presa de gravedad de hormigón a través de la cuenca natural de Afon Ystradau. La presa tiene unos 550 m (1.800 pies) de largo, con una altura máxima de 25 m (82 pies) por encima de sus cimientos, aunque la mayor parte está bien oculta, ya que los escombros de los cimientos se utilizaron para cubrir la cara de aguas abajo de la estructura. Debido a la mayor superficie del embalse inferior, sube y baja solo 5,5 m (18 pies) durante el funcionamiento diario de la estación. Varios arroyos fluyen desde el terreno circundante hacia el embalse, y estos flujos se controlan, de modo que se pueda descargar una cantidad equivalente de agua en Afon Barlwyd a través de reguladores en la presa. Los niveles del embalse de Tanygrisiau se controlan cuidadosamente, para garantizar que siempre haya suficiente capacidad de reserva para contener el resto del agua que queda en Llyn Stwlan. La zona de captación del embalse de Tanygrisiau es de 959 hectáreas (2370 acres) y la precipitación media anual es de 2160 mm (85 pulgadas). [8] El embalse está diseñado para un nivel máximo de agua de 188 m (617 pies) AOD, y hay un aliviadero situado a una altura de 0,84 m (2,8 pies) por encima de este nivel. [9]
El edificio principal de la central eléctrica tiene 72 m de largo y 22 m de ancho. Para acomodar los ejes verticales de las máquinas, se excavaron 140.000 toneladas en la roca, y el edificio se extiende 34 m por debajo del piso de operaciones, que está al nivel del suelo. Hay cuatro pisos inferiores, y trabajando hacia abajo, estos son el piso del alternador, el piso de la turbina, el piso de la bomba y el sótano de la bomba. La altura del edificio sobre el nivel del suelo es de 20 m. El edificio principal está flanqueado por dos bloques de una sola planta, el sur se usa para la sala de control y el norte para la administración. El edificio principal tiene una estructura de acero con una pared interior de ladrillo y una cavidad. La pared exterior está revestida con piedra local, [10] de un tipo que se ha utilizado para varios edificios importantes en el valle de Ffestiniog, pero resultó difícil encontrar una fuente. Con la ayuda de canteros jubilados se localizó una cantera abandonada, pero no había suficiente piedra para completar el proyecto y era problemático utilizar métodos de extracción modernos. Por lo tanto, parte de la piedra se obtuvo de una segunda cantera. [11]
En Llyn Stwlan hay dos torres de admisión que albergan el equipo para controlar las compuertas de cierre. Las compuertas tienen una superficie de 4,4 m (14,5 pies) y se pueden colocar en posición para evitar que el agua entre en los túneles de la central eléctrica. Debajo de ellas hay dos pozos de presión que descienden verticalmente durante 195 m (640 pies). Tienen un diámetro de 4,4 m (14 pies) y están revestidos de hormigón. Cada uno de ellos alimenta dos túneles de presión que descienden en pendiente hacia la central eléctrica. Los primeros 550 m (1800 pies) son de hormigón y tienen un diámetro de 3,3 m (10 pies 10 pulgadas). A continuación hay una transición y los últimos 610 m (2000 pies) están revestidos de acero y tienen un diámetro de 2,9 m (9 pies 6 pulgadas). Las tuberías terminan en un portal de túnel que se encuentra a unos 183 m (600 pies) del edificio principal. Las tuberías finales que llevan a la estación tienen un diámetro de 2,3 m (7 pies 7 pulgadas) y están hechas de acero de alta resistencia, de 25 mm (0,98 pulgadas) de espesor, que están revestidas de 0,69 m (2 pies 3 pulgadas) de hormigón pretensado. Cada tubería se bifurca, con la rama superior que alimenta la turbina, cuando la estación está generando, y la rama inferior que recibe agua de la bomba cuando está devolviendo agua a Llyn Stwlan. Se utilizan válvulas de 1,8 m (5,9 pies) y 1,68 m (5 pies 6 pulgadas) de diámetro para dirigir el agua de manera adecuada. [7]
El equipo, suministrado por la English Electric Company, instalado en el edificio principal consta de cuatro unidades de motor/generador montadas verticalmente, de 90 MW cada una, que se encuentran en el piso del alternador. Sentada sobre cada una, y acoplada directamente al motor/generador, hay una turbina Francis . Cuando se genera, se suministra agua a estas a 28,3 metros cúbicos por segundo (1.000 pies cúbicos/s). Las bombas están ubicadas debajo del motor/generador y están conectadas a ellos mediante un acoplamiento de tipo garra. En modo de bombeo, estas entregan 21,1 metros cúbicos por segundo (750 pies cúbicos/s) contra una altura de 28 m (92 pies), y consumen 75 MW. La planta opera a 428 revoluciones por minuto en ambos modos, y cuando genera produce energía a 16 kV. Cada máquina está conectada a un disyuntor de aceite, y conjuntos de dos máquinas están conectados en paralelo a transformadores gemelos de 16/275 kV. El suministro de 275 kV se realiza mediante líneas eléctricas aéreas y se incorpora a la red eléctrica nacional cercana, en el sitio de la antigua central nuclear de Trawsfynydd . [12]
El agua se bombea desde el embalse de Tanygrisiau hasta Llyn Stwlan durante la noche, cuando normalmente no habría suficiente demanda para la electricidad producida por una planta de vapor relativamente eficiente. Durante el día, la central se utiliza para generar electricidad en períodos de máxima demanda. Normalmente, bombea durante seis o siete horas por la noche y genera unas cuatro horas durante el día. También se utiliza para proporcionar energía con poca antelación si se produce una avería en otra parte del sistema o un aumento inesperado de la demanda. Un problema particular es el enorme aumento de la demanda al final de los programas de televisión populares, y la central puede ponerse en funcionamiento muy rápidamente para cubrirlo, [13] proporcionando 360 MW adicionales de energía en menos de un minuto. [3]
A partir de 1953 y 1954, la CEGB había llevado a cabo ampliaciones de algunas centrales hidroeléctricas existentes, situadas en el norte de Gales, y aunque eran de pequeña escala, habían aprendido lecciones valiosas que se trasladaron al nuevo proyecto. Así, la Ley habilitante del Parlamento incluyó una cláusula de servicios que incluía la provisión de un consultor paisajístico, que se pondría en contacto con la Comisión de Parques Nacionales, para garantizar que se abordaran adecuadamente las cuestiones relacionadas con la eliminación de escombros, la plantación y tala de árboles y arbustos, y la rehabilitación de las tierras afectadas por la construcción. Fue el primero de los proyectos de centrales eléctricas de la CEGB que requirió los servicios de un consultor paisajístico desde el principio. Se consultó a las autoridades locales de planificación sobre la ubicación y el aspecto externo de todos los aspectos del proyecto, y la Comisión Real de Bellas Artes también participó en el proceso. Los dibujos en perspectiva que mostraban la central eléctrica en su paisaje se exhibieron en la Real Academia de las Artes en 1958. [14]
Uno de los problemas fue la eliminación de casi un millón de toneladas de roca, provenientes de la excavación de los niveles subterráneos del edificio principal de la estación, de la construcción de los túneles y también de los cimientos de las dos presas. La roca de la presa superior se colocó en el embalse, donde está permanentemente cubierta por el agua. Alrededor de las tres cuartas partes de la presa inferior se han ocultado a la vista detrás de escombros vertidos frente al frente de aguas abajo, y el resto de los escombros se han colocado cerca de los portales del túnel. La roca se ha perfilado cuidadosamente y se ha cubierto con turba, antes de sembrarla con hierbas nativas de la zona. En algunos lugares se han plantado árboles y arbustos, incluidos rododendros , sauces y pinos silvestres . [3] Cuando se inauguró la estación, incluía un centro de recepción público, desde donde se ofrecían visitas guiadas al sitio a los visitantes. [15]
La restauración del ferrocarril de Ffestiniog como ferrocarril turístico había comenzado en 1952, pero la construcción de la central eléctrica cortaría la conexión entre Porthmadog y Blaenau Ffestiniog al inundar el portal norte del túnel de Moelwyn y la plataforma de la vía al norte, y construir caminos de acceso a lo largo de la plataforma de la vía al sur de la estación de Tanygrisiau . [16] La restauración del ferrocarril estaba en sus inicios en Gran Bretaña, y aunque el ferrocarril de Ffestiniog se opuso al proyecto de ley durante sus etapas finales en el Parlamento, el plan fue descartado como "ancianos caballeros y niños jugando a los trenes". La ley del Parlamento para autorizar la central eléctrica se concedió el 16 de mayo de 1955. El ferrocarril recibió un " Aviso de Trato " el 5 de febrero de 1956, y un "Aviso de Entrada", que normalmente puede ser hasta tres años después del primer aviso, al día siguiente. El túnel de Moelwyn fue requisado el 2 de junio de 1958, con dos días entre los avisos. [17]
En 1956, la empresa Ffestiniog Railway inició un proceso legal para obtener una compensación razonable por la pérdida de su línea, y se había convertido en el caso más largo de la historia jurídica británica cuando finalmente se resolvió en 1972, dieciséis años y medio después. [18] Las relaciones entre las dos partes no eran buenas al principio, ya que la CEGB estaba convencida de que la junta directiva de Ffestiniog Railway había comprado un ferrocarril moribundo para embolsarse la compensación. [19] Charles Goode elaboró planes para una nueva ruta a lo largo del lado occidental del lago, que se acordó que se incorporarían a los planes. Sin embargo, la CEGB trasladó la ubicación de la estación de conmutación, lo que hizo que la ruta fuera impracticable, y los ingenieros consultores Livesay & Henderson elaboraron una ruta del lado este, que era mucho más cara de implementar. La empresa Ffestiniog Railway aspiraba a una "reinstalación equivalente", en la que la Autoridad Británica de Electricidad, posteriormente la Junta Central de Generación de Electricidad, pagaría el coste total de la construcción de una ruta de reemplazo. Basándose en el coste de la ruta del lado este, el Tribunal de Tierras dictaminó que una reinstalación equivalente sólo estaría justificada si el número de pasajeros aumentara de 76.000 a 196.000, lo que no se consideró "dentro de los límites de lo posible", a pesar del hecho de que esas cifras se alcanzaron en 1967. [20]
Finalmente, se ideó un plan llamado "mantenimiento diferido", que sirvió de base para el pago final. [21] Durante las audiencias finales en el Tribunal de Tierras, se ejerció presión sobre la CEGB para que permitiera una ruta por el lado oeste, y se le concedieron al ferrocarril Ffestiniog 65.000 libras, un pago de intereses de 30.000 libras y los costes legales. [22] El texto completo de la decisión está publicado en el libro de Brian Hollingworth y ocupa quince páginas. [23] Mientras que la mayor parte de la ruta reinstalada, que incluía una espiral en Dduallt y un nuevo túnel Moelwyn, fue construida por voluntarios, la sección inmediatamente detrás de la central eléctrica fue construida por Sir Alfred McAlpine (Northern) Ltd, ya que incluía cuatro puentes enterrados para llevar la plataforma de la vía sobre las tuberías forzadas de entrada a la central eléctrica. [24]
La cantera de pizarra de Moelwyn está situada encima de la ampliada Llyn Stwlan. Se trabajó esporádicamente entre la década de 1820 y 1897, pero estaba conectada al ferrocarril de Ffestiniog por una espectacular serie de siete rampas que descendían unos 335 metros (1099 pies). [25] La mayoría aún son visibles en el paisaje, pero la ampliación de Llyn Stwlan destruyó la sexta rampa, partes de la quinta y la séptima, y gran parte de la zona del molino abandonado, que estaba ubicada entre la cuarta y la quinta rampas, en lugar de al nivel de la cantera, para beneficiarse del suministro de agua proporcionado por el lago. [26] Hay una serie de trampillas de inspección y armarios eléctricos en las rampas, que presumiblemente están conectados con la infraestructura de la central eléctrica.
Al noroeste, al otro lado de Moelwyn Mawr , se encuentra la cantera Croesor , donde la extracción de pizarra cesó en 1930. Tras el final de la Segunda Guerra Mundial , la cantera fue explotada por Cookes Explosive, una empresa local con sede en Penrhyndeudraeth , que utilizó sus cámaras subterráneas para almacenar explosivos, principalmente propulsores. En 1971, la Central Electricity Generating Board se dio cuenta de este uso y calculó que si se producía una explosión bajo tierra, cualquiera de sus dos presas podría resultar dañada. Por tanto, drenaron ambos embalses y Cookes empezó a extraer unas 250 toneladas de explosivos a la semana, que se llevaban a Penrhyndeudraeth o en tren desde la estación de tren Blaenau Ffestiniog a otras varias obras de ICI Nobel en el Reino Unido. [27]
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