La planta de almacenamiento por bombeo de Taum Sauk es una central eléctrica situada en la región montañosa de St. Francois , en Misuri , Estados Unidos, a unas 90 millas (140 km) al sur de St. Louis , cerca de Lesterville, Misuri , en el condado de Reynolds . Su explotación corre a cargo de Ameren Missouri .
La planta hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo se construyó entre 1960 y 1962 y fue diseñada para ayudar a satisfacer la demanda máxima de energía eléctrica durante el día. [8] Comenzó a funcionar en 1963. Los generadores eléctricos funcionan con el agua que fluye desde un embalse en la cima de la montaña Proffit hacia un embalse inferior en la bifurcación este del río Negro . Por la noche, el exceso de electricidad en la red eléctrica se utiliza para bombear agua de regreso a la cima de la montaña.
La planta de Taum Sauk es una operación de bombeo puro de circuito abierto: a diferencia de otros sitios de almacenamiento por bombeo , no hay un flujo primario natural hacia el embalse superior disponible para la generación. Por lo tanto, es un consumidor neto de electricidad; las leyes de la termodinámica dictan que se utiliza más energía para bombear el agua hacia la montaña que la que se genera cuando baja. Sin embargo, la planta sigue siendo económica de operar porque el embalse superior se rellena por la noche, cuando el sistema de generación eléctrica está funcionando a su capacidad base de bajo costo. Esta capacidad de almacenar enormes cantidades de energía llevó a su operador a llamar a Taum Sauk "la batería más grande que tenemos". [9] Una característica inusual es el embalse superior, que está construido sobre una superficie plana, lo que requiere una presa alrededor de todo el perímetro.
El 14 de diciembre de 2005, una falla catastrófica en la presa del embalse superior puso la planta fuera de operación hasta que fue reconstruida, recertificada y reabierta el 21 de abril de 2010. [10] La nueva presa del embalse superior, reconstruida desde cero, es la presa de hormigón compactado con rodillo más grande de América del Norte . [11]
El embalse superior puede contener alrededor de 1.500 millones de galones estadounidenses (4.600 acres-pies; 5,7 millones de metros cúbicos) de agua detrás de un muro de casi 100 pies (30 m) de altura. [12] Se encuentra 760 pies (230 m) por encima de la planta hidroeléctrica de 450 MW , lo que le da una mayor altura que la de la presa Hoover . Las dos están conectadas por un túnel de 7.000 pies (2.100 m) perforado a través de la montaña.
El embalse superior de Taum Sauk se encuentra en la cresta justo debajo de la cima de la montaña Proffit , no de la montaña Taum Sauk , que está a unas 5 millas (8 km) al este. Es visible desde la Ruta 21 al norte de Centerville y desde la Ruta N acercándose al Parque Estatal Johnson's Shut-ins desde el sur.
Antes de que fallara el embalse superior, los visitantes podían llegar en coche a la cima de la montaña Proffit y caminar hasta una plataforma de observación situada encima del embalse. Ameren tenía un museo en la entrada que destacaba la historia geológica y natural de Missouri. Los estudiantes de geología visitaban con frecuencia la central eléctrica debido a un ejemplo sorprendente de discordancia precámbrica / cámbrica en las capas de roca expuestas por la construcción de la central.
En 1953, la Union Electric Company comenzó a buscar un sitio en el que construir una nueva planta de almacenamiento por bombeo. En 1958, los funcionarios de la compañía habían decidido centrarse en sitios con al menos 300 pies (100 m) de altura vertical, lo que les permitiría utilizar un depósito de almacenamiento más pequeño. Union Electric contrató a Sverdrup-Parcel & Associates para evaluar los posibles sitios en las montañas St. Francois , que fueron elegidos por su relativa proximidad a St. Louis (donde tenía su sede Union Electric) y los diferenciales de elevación favorablemente grandes (algunos se acercaban a los 1000 pies (300 m)).
Sverdrup-Parcel & Associates tenía la intención de recomendar la montaña Taum Sauk como el sitio, en parte porque era el punto más alto en Missouri a 1752 pies (534 m), pero la fuerte oposición política al desarrollo de la montaña escénica (que luego se incorporó a un parque estatal) lo descartó. La cercana montaña Proffit terminó siendo una excelente alternativa gracias a su elevación comparable (1720 pies (520 m), el sexto punto más alto en Missouri), su proximidad a la bifurcación este del río Negro y la distancia razonablemente corta de 27 millas (43 km) a la red de transmisión eléctrica existente. [8]
La construcción de Taum Sauk comenzó en 1960. El equipo de construcción estuvo formado por Fruin-Colnon Construction y la Utah Construction and Mining Company. Entró en funcionamiento en 1963 con dos unidades reversibles de bomba-turbina que podían generar cada una 175 megavatios (235.000 hp) de energía. No recibió la licencia de la Comisión Federal de Energía de los Estados Unidos (la predecesora de la Comisión Federal Reguladora de Energía) porque Union Electric sostuvo que la FPC no tenía jurisdicción sobre las cabeceras no navegables donde se construyó la central eléctrica. En FPC v. Union Elec. Co., 381 US 90 (1965), la Corte Suprema de los Estados Unidos sostuvo que la FPC sí tenía jurisdicción y que Taum Sauk requería una licencia de la FPC. Aunque se diseñó y construyó sin supervisión federal, se le otorgó una licencia retroactivamente. [13] [14]
Al finalizar su construcción, la planta de Taum Sauk era, con diferencia, la mayor planta de almacenamiento por bombeo de Norteamérica en varios aspectos y se consideraba un hito importante en el desarrollo de la tecnología de almacenamiento por bombeo. Sus turbinas de bombeo eran las más grandes jamás fabricadas en el momento de su construcción, tenía una altura de carga inusualmente alta (la más alta de Estados Unidos en ese momento, superando con creces todos los proyectos de almacenamiento por bombeo anteriores de ese país), una gran capacidad de almacenamiento (se la ha descrito como "la primera de las estaciones de almacenamiento por bombeo de gran capacidad que comenzó a funcionar en Estados Unidos" [15] ), capacidad de arranque en negro y tenía la capacidad única de ser operada de forma remota por operadores humanos remotos en instalaciones fuera del sitio ubicadas a 90-120 millas de distancia (en la planta de energía de St. Louis o Osage Power Plant/Bagnell Dam ) o incluso de forma totalmente automática sin intervención humana. [1] Taum Sauk también fue la primera planta de almacenamiento por bombeo pura de Estados Unidos. [8]
Las unidades de bomba-turbina se actualizaron en julio de 1972 de su potencia nominal inicial de 175 MW cada una a 204 MW cada una, aumentando la potencia nominal general de la planta de 350 MW a 408 MW. [3] [16]
Entre 1998 y 1999 se modernizaron los rodetes de las turbinas de ambas unidades, lo que dio como resultado mejores caudales y otro aumento de potencia a 225 MW por unidad (450 MW en total). [17] [16]
Las pequeñas fugas en el embalse obligaron a construir un estanque de recolección y una estación de bombeo para recoger y devolver el agua filtrada al embalse. Posteriormente, para reducir las fugas, Geo-Synthetics instaló material de revestimiento en el propio embalse entre el 13 de septiembre y el 15 de noviembre de 2004. [18]
La planta fue designada como un hito del IEEE en octubre de 2005, apenas unos meses antes de que fallara el embalse superior. [19] Posteriormente, fue rebautizada como un hito del IEEE en 2010, después de que se completara la nueva presa del embalse superior. [20]
El 14 de diciembre de 2005, a las 5:12 a. m., el lado noroeste del embalse superior se desbordó cuando se siguió bombeando agua del embalse inferior después de que el superior estuviera lleno. Esto provocó la falla catastrófica de una sección triangular de la pared del embalse y la liberación de 1.000 millones de galones estadounidenses (3.800.000 m3 ) de agua en 12 minutos. La liberación repentina envió una cresta de agua de 20 pies (6 m) al noroeste del embalse aproximadamente 1,75 millas (3 km) por la cresta hasta la bifurcación este del río Black dentro del lado norte aguas arriba del parque estatal Johnson's Shut-Ins. El río en el parque normalmente es muy poco profundo con rápidos que corren sobre rocas de granito. La inundación destruyó muchas de las estructuras del parque y obligó al cierre del sendero que lo conecta con la montaña Taum Sauk.
Una combinación de fallas de diseño y construcción, continuar operando la presa cuando se sabía que el sistema primario para medir el nivel del agua era inexacto (las tuberías de medición se habían desprendido), mover el sistema de medición secundario "a prueba de fallas" por encima de la altura real de la presa para evitar falsos positivos y operar la presa de manera insegura al llenar en exceso rutinariamente el embalse, causó que la presa superior del embalse se desbordara. [21] [3] No había un aliviadero de desbordamiento en el embalse original.
Un memorando de Richard Cooper, superintendente de la planta hidroeléctrica, indicó que el embalse sufrió un desbordamiento al estilo de las "Cataratas del Niágara" el 27 de septiembre en el mismo lugar donde se produjo la ruptura (causada por la acción de las olas relacionada con los vientos del huracán Rita ). Otro memorando de Cooper también había indicado que Cooper había advertido que los medidores utilizados para controlar la altura del agua en el embalse no funcionaban correctamente en octubre.
Nadie murió por el desplome. El superintendente de Johnson's Shut-Ins y los parques estatales de Taum Sauk , Jerry Toops, su esposa y sus tres hijos fueron arrastrados cuando el muro de agua destruyó su casa. Sobrevivieron, sufriendo heridas y exposición al frío. Los niños fueron trasladados a un hospital en St. Louis y luego dados de alta. Un niño recibió tratamiento por quemaduras graves que resultaron de las compresas calientes aplicadas por los trabajadores de rescate como tratamiento para la hipotermia .
La inundación continuó río abajo 4,3 millas (6,9 km) en la bifurcación este del río Snake hasta la presa del río que abastece al embalse inferior para la planta. La presa del embalse inferior, que por diseño puede contener gran parte de la capacidad del embalse superior, resistió el embate de la inundación. Al almacenar la mayor parte del diluvio, evitó que las ciudades río abajo, incluidas Lesterville y Centerville , sufrieran una inundación dañina. Se emitió una orden de evacuación voluntaria para esas áreas, pero no hubo daños. La crecida se detuvo por completo en el lago Clearwater, 29 millas (47 km) por debajo del embalse inferior, cuya presa no resultó dañada por la crecida de las aguas. [22]
La Comisión Federal Reguladora de Energía de Estados Unidos (FERC) multó a Ameren con 15 millones de dólares estadounidenses en el marco de un acuerdo por el incumplimiento en Taum Sauk: una multa civil de 10 millones de dólares estadounidenses combinada con el requisito de pagar 5 millones de dólares estadounidenses en concepto de depósito en garantía con intereses para financiar una variedad de "mejoras del proyecto en o cerca del proyecto Taum Sauk". [23] La multa de 15 millones de dólares estadounidenses fue la multa más alta en la historia de la FERC, 30 veces mayor que la multa récord anterior de 500.000 dólares estadounidenses. [8]
El estado de Missouri demandó a Ameren por "daños reales y punitivos" alegando que Ameren fue imprudente en la operación de la planta. [24] [25]
En 2006, Ameren llegó a un acuerdo con la familia Toops, declarando que pagaría una indemnización a la familia perjudicada, aunque retuvo los términos del acuerdo. [26]
En junio de 2007, la Patrulla de Carreteras de Missouri entregó un informe de su investigación criminal al Fiscal General de Missouri , en el que "no se nombraba a ningún sospechoso" y el Fiscal General hizo una declaración de que no se presentarían cargos penales. Según informes de prensa, el informe afirma que Ameren no proporcionó la identidad de la persona que elevó los indicadores para evitar que se desbordaran y también afirma que los indicadores se movieron antes de que los investigadores llegaran al lugar. [27] [28]
La radio KMOX de St. Louis informó que la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , con la asistencia de la Fiscalía de los Estados Unidos para el Distrito Este de Missouri, había iniciado una investigación sobre las violaciones de la Ley de Agua Limpia y había solicitado el informe de la Patrulla de Carreteras de Missouri. [29] [ necesita actualización ]
La Comisión de Servicio Público de Missouri (PSC) reabrió su investigación y posteriormente determinó que el accidente fue un fallo de la gestión de Ameren, afirmando:
...la Comisión sólo puede concluir que la pérdida de la planta de Taum Sauk se debió a la imprudencia de la UE (filial de Ameren, AmerenUE). La UE era perfectamente consciente de los catastróficos resultados que probablemente se producirían si el UR (embalse superior) se desbordaba por un bombeo excesivo. La UE sabía, o debería haber sabido, que almacenar agua contra el parapeto de una presa de enrocado era algo "sin precedentes". La UE sabía, o debería haber sabido, que operar con un francobordo de sólo uno o dos pies no dejaba margen de error y requería un control especialmente preciso del nivel de agua del UR. Dadas esas circunstancias, la decisión de la UE de seguir operando Taum Sauk después de descubrir el fallo del sistema de anclaje de las tuberías de medición y la consiguiente falta de fiabilidad de los piezómetros en los que se basaba el sistema de control del UR es francamente más que imprudente: es temeraria. La UE también sabía o debería haber sabido que las sondas superiores de Warrick se habían reiniciado por encima del punto más bajo en la parte superior de la UR". (Informe del PSC, página 71, definiciones de acrónimos agregadas)
Ameren tuvo 90 días a partir de la fecha del informe para informar a la PSC cómo cumplirá con las recomendaciones del informe, que incluyen una regla para los denunciantes , cambios en la estructura de gestión de la seguridad, contabilidad financiera para la reconstrucción del embalse superior y un punto único de gestión para la reconstrucción. [30] [31]
En 2011, [actualizar]se informó que Ameren había pagado un total cercano a los 200 millones de dólares estadounidenses en acuerdos relacionados con la violación de 2005. [32] [33]
El agua se bombeó al embalse reconstruido por primera vez el 27 de febrero de 2010, y los ingenieros monitorearon la respuesta de la nueva estructura a medida que el nivel del agua subía y bajaba repetidamente. La aprobación final requerida de la FERC para "volver a las operaciones normales del proyecto" se recibió el 1 de abril de 2010. La empresa de servicios públicos cumplió con los criterios de funcionamiento de la Comisión de Servicio Público de Missouri el 15 de abril, y la electricidad se generó por primera vez a partir de la nueva estructura el 21 de abril de 2010. [10] La nueva presa fue reconocida por la Sociedad de Presas de los Estados Unidos con su "Premio a la Excelencia en el Proyecto Construido". [11] El 27 de septiembre de 2010, el IEEE volvió a inaugurar la planta como un hito del IEEE . [20]
El factor de utilización de la planta oscila entre el cinco y el ocho por ciento. Esto es relativamente bajo en comparación con los factores de utilización del 20 por ciento de otras plantas como Blenheim-Gilboa y se debe a las diferentes filosofías operativas y la combinación de generación de varias empresas de servicios públicos.
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