Водопады Фойерс ( шотландский гэльский : Eas na Smùide, что означает дымящийся водопад) — два водопада на реке Фойерс , которая питает озеро Лох-Несс , в Хайленде , Шотландия . Они расположены в нижней части реки Фойерс и состоят из верхнего водопада с высотой падения 46 футов (14 м) и нижнего водопада с высотой падения 98 футов (30 м). [1]
Водопады были популярным местом для туристов, использующих прогулочные пароходы, курсирующие по озеру Лох-Несс, но в 1895 году компания North British Aluminium Company начала строительство завода по выплавке алюминия , который требовал большого количества электроэнергии. Гидроэлектростанция на заводе забирала большие объемы воды из реки Фойерс из водозабора чуть выше водопада, значительно уменьшая ее сток. Завод был построен без необходимости одобрения парламента, поскольку компания выкупила поместье Нижние Фойерс, через которое протекала река, и, таким образом, смогла проигнорировать общественный резонанс из-за порчи удобств. Завод работал до 1967 года, а оригинальные турбины, вырабатывавшие 3,75 МВт, оставались в эксплуатации до закрытия завода.
В 1895 году водохранилище Лох-Гарт было перекрыто плотиной и уровень его поднялся на 20 футов (6,1 м). Поскольку затем оно соединилось с Лох-Фарралин, водохранилище было переименовано в Лох-Мор . Оно стало верхним водохранилищем для гидроаккумулирующей электростанции, когда недавно закрытые заводы были переданы в управление Гидроэлектрическому совету Северной Шотландии . Они установили турбину мощностью 5 МВт на алюминиевом заводе и построили туннель от Лох-Мор для питания новой электростанции, расположенной севернее на берегу озера Лох-Несс. Мощность станции составляет 300 МВт, и для сохранения удобства местности подземные кабели передают электроэнергию на коммутационную станцию, расположенную примерно в 3000 футах (910 м) от места расположения электростанции. Дальнейшее снижение потока через водопады произошло в результате отвода реки E в Лох-Мор и направления туда же большей части потока реки Фехлин. Раньше оба впадали в реку Фойерс, откуда и возник водопад.
Водопады повлияли на Роберта Аддамса, странствующего лектора по естественной философии, и он написал в 1834 году статью о последействии движения . [1] Он заметил, что после того, как он некоторое время наблюдал за водопадом, близлежащие камни, казалось, двигались вверх. [2]
Поток через водопады значительно уменьшился с 1895 года, когда компания North British Aluminium Company построила алюминиевый плавильный завод на берегу озера Лох-Несс, который работал на электроэнергии, вырабатываемой рекой. Художница Мэри Роуз Хилл Бертон , которая принимала активное участие в безуспешном сопротивлении плавильному заводу, сделала много рисунков и картин водопадов до того, как завод был построен, чтобы запечатлеть ландшафт в природе, прежде чем он был утрачен. [3] [4]
Алюминий был впервые обнаружен в начале 1800-х годов, а процессы его извлечения из бокситовой руды были разработаны в девятнадцатом веке. Наиболее перспективным был процесс Эро-Холла, отдельно разработанный PTL Эро во Франции и CM Холлом в Америке в 1886-1887 годах, но он требовал большого количества электроэнергии. Права на использование процесса в Великобритании были получены British Aluminium Company, которая была образована в 1894 году. Для производства тонны алюминия требовалось около 24 МВт-ч электроэнергии, и была предложена идея получения дешевой гидроэлектроэнергии для его производства. Компания определила водопады Фойерс как возможное место и купила поместье Нижний Фойерс, охватывающее около 8000 акров (32 км 2 ), вместе с правами на воду из соседних районов. Это позволило им создать гидроэлектрическую схему без необходимости получения одобрения парламента и игнорировать общественное несогласие с ее влиянием на местные удобства. Река Фойерс протекала через ущелье к почти вертикальному Нижнему водопаду, который был красивым местом и служил остановочным пунктом для туристов, пользующихся прогулочными пароходами MacBrayne, курсирующими по Каледонскому каналу из Форт-Уильяма в Инвернесс . [5]
Строительство началось в 1895 году. Озеро Лох-Гарт было модифицировано бетонной и каменной плотиной на юго-западном конце, а также земляной насыпью. [6] Длина бетонной секции составляет 690 футов (210 м), а высота — около 23 футов (7 м), [7] или, возможно, 760 футов (232 м), а высота — около 30 футов (9 м). [8] Плотина подняла уровень воды в озере Лох-Гарт на 20 футов (6,1 м), в результате чего оно соединилось с озером Лох-Фарралин, а объединенное водохранилище длиной 4,5 мили (7,2 км) было переименовано в Лох-Мор . Вода из водохранилища подавалась по первоначальному руслу реки Фойерс к вершине Верхних водопадов Фойерс. Оттуда в твердой скале был прорезан туннель длиной 0,5 мили (0,80 км), и вода продолжала течь по чугунным трубам к электростанции. Трубы были 30 дюймов (76 см) в диаметре и были уложены в траншею, засыпанную песком. Это обеспечивало напор в 350 футов (110 м) для турбин, и хотя были некоторые споры о том, могут ли чугунные трубы выдержать такое давление, никаких проблем не возникло. Вода приводила в действие пять турбин Girard, соединенных с генераторами постоянного тока Oerlikon, которые могли производить в общей сложности 3,75 МВт. Этого было достаточно для производства алюминия, и с июня 1896 года производилось около 200 тонн в год. Это был новый продукт, и поскольку производство превышало спрос, энергия также использовалась для производства карбида кальция, и проводились эксперименты по производству ферросилиция, карборунда, церия, магния и драгоценных камней. [6]
Завод в Фойерсе неуклонно повышал эффективность, поскольку процесс Эру-Холла совершенствовался, и к 1904 году мировой спрос на алюминий настолько возрос, что производство карбида кальция прекратилось, и завод производил только алюминий. [6] Однако более крупные заводы, построенные впоследствии в Кинлохлевене и Форт-Уильяме, были более эффективными, и с 1954 года завод использовался для очистки алюминия, произведенного на этих объектах, путем его переплавки и удаления примесей, для производства алюминия «сверхчистоты». В конечном итоге это стало нерентабельным, и завод закрылся в 1967 году. Колеса вертикального вала Girard Pelton, которые были установлены в 1896 году для обеспечения мощности в 65 вольт и 8000 ампер, использовались до закрытия завода. [9]
Участок был приобретен Советом по гидроэлектростанциям Северной Шотландии вскоре после закрытия алюминиевого завода в 1967 году. Турбины Жирара были заменены генератором мощностью 5 МВт, расположенным в главном здании. [9]
Ангус Фултон был главным инженером-строителем и инженером-гидравликом в North of Scotland Hydro Electric Board почти с момента его создания. [10] Он считал, что Фойерс будет подходящим местом для обычной гидроэлектростанции мощностью 60 МВт, но после завершения строительства атомной электростанции Hunterston A , Объединенный комитет по планированию, который консультировал как Board, так и South of Scotland Electricity Board, рекомендовал, что следующим шагом будет схема гидроаккумулирования мощностью 300 МВт . К тому времени Фултона сменил К. Р. Вернон, инженер с большим опытом, который, в частности, работал над строительством еще одной гидроаккумулирующей схемы в Cruachan . Он был ярым сторонником схем гидроаккумулирования, поскольку они дополняли крупные тепловые электростанции, такие как Hunterston. [11]
Планы по схеме Фойерса были опубликованы в 1968 году, и это была сороковая схема строительства, которую продвигал Совет. Лох-Мор должен был стать верхним водохранилищем, а Лох-Несс — нижним. Водосбор Лох-Мора составлял около 30 квадратных миль (78 км 2 ), но он был увеличен до 80 квадратных миль (210 км 2 ) за счет отвода большей части потока реки Фехлин и реки И в озеро. Как и Круахан, система была бы гибридной, где около 25 процентов ее выработки было бы получено из воды, текущей из водосбора в Лох-Несс, а остальная часть — из гидроаккумулирующего элемента. Проект оценивался примерно в 106 миллионов фунтов стерлингов и имел хороший экономический смысл, поскольку стоимость за установленный кВт составляла 35,2 фунта стерлингов по сравнению с примерно 50 фунтами стерлингов для тепловой станции аналогичного размера. Планы были представлены парламенту в феврале 1969 года и одобрены в апреле. [12]
Скала между Лох-Мором и Лох-Нессом сильно раздроблена, что затрудняет прокладку туннеля, и было только одно место, где земля была достаточно высокой для размещения ствола нагнетания. Это было в Том-ан-Эйг, и следуя по изогнутому маршруту, туннель низкого давления можно было проложить через гранит Фойерса от Лох-Мора до ствола нагнетания. Однако маршрут был разделен пополам Глинн-Лиатом, небольшой нижележащей долиной, и поскольку качество скалы было настолько плохим, трубопровод проходил по поверхности на небольшом расстоянии. Это дало два дополнительных рабочих забоя, из которых можно было проводить прокладку туннеля. Длина туннеля низкого давления составляла 9400 футов (2900 м). От ствола нагнетания был вырыт туннель длиной 24 фута (7,3 м), который питал два стальных туннеля для питания турбин. Они были расположены на дне эллиптических шахт глубиной 165 футов (50,2 м), что позволило сохранить живописную целостность местности [13] и соответствовало условиям планирования, согласно которым сток должен находиться на глубине не менее 115 футов (35 м) ниже поверхности озера Лох-Несс. [14]
Edmund Nuttall Ltd выиграла контракт на строительство уравнительного вала, туннелей высокого давления, здания электростанции и нижних контрольных работ. Контракт на строительство туннеля низкого давления был присужден Duncan Logan Construction, но они обанкротились через шесть месяцев на объекте, и Nuttall's взяла на себя и эту часть проекта. Реверсивные турбины были поставлены Boving and Company по цене около 2 миллионов фунтов стерлингов. Уравнительный вал имел высоту около 300 футов (91 м) и диаметр 61 фут (19 м) после завершения. Он был облицован бетоном, что было достигнуто за одну заливку при работе 24 часа в сутки в течение 21 дня и использовании подъемного затвора с гидравлическим приводом. [15] Первоначальные планы по прокладке линий электропередач напряжением 275 кВ от станции были изменены после того, как появились возражения по поводу маршрута, и после общественного опроса коммутационная станция была размещена примерно на 3000 футов (910 м) дальше вдоль озера Лох-Несс, а кабели были проложены под землей между электростанцией и коммутационной станцией. [16]
Новая электростанция расположена на восточном берегу озера Лох-Несс, к северу от алюминиевого завода, и была официально открыта в апреле 1975 года. Мощность схемы составляет 305 мегаватт, она включает в себя два генераторных агрегата по 150 МВт, расположенных в нижней части эллиптических шахт, а также генераторы мощностью 5 МВт на станции Falls of Foyers. Турбины управляются дистанционно из центра управления в Перте, и когда происходит внезапное увеличение спроса на электроэнергию, станция может начать вырабатывать 300 МВт в течение 30 секунд, используя 200 тонн воды в секунду. В периоды низкого спроса турбины работают в обратном направлении, забирая электроэнергию из сети для перекачки воды из озера Лох-Несс обратно в озеро Лох-Мор, готовясь к следующему периоду высокого спроса. Для обеспечения обратной откачки вода для электростанции больше не использует русло реки, а подается по 2 милям (3,2 км) труб и туннелей, которые идут к станции от озера Лох-Мор. [17]
После завершения окончательная стоимость проекта почти вдвое превысила первоначальную смету и составила 20,2 млн фунтов стерлингов. Однако 60 процентов увеличения было обусловлено инфляцией, а большая часть остального — чрезвычайно сложной геологией района, который находится в зоне разлома Грейт-Глен. Проект оказался последним из проектов, реализованных Советом по гидроэлектростанциям Северной Шотландии. [18]
Низконапорный туннель от озера Лох-Мор до уравнительной камеры имеет D-образную форму и диаметр 23 фута (7 м). Из уравнительной камеры вода заполняет вертикальную бетонную шахту глубиной 367 футов (112 м) и того же диаметра, что и туннель низкого давления. Внизу он поворачивает под прямым углом и продолжается как бетонный туннель со стальной облицовкой. Затем он разделяется на два меньших туннеля, снова облицованных сталью, которые сужаются до 10 футов (3 м) у впускных клапанов для турбин. В 2002 году часть стальной облицовки отделилась от бетона в одном из туннелей на последнем участке на 160 футов (49 м) ниже уровня озера Лох-Несс. Инженеры из Kvaerner Markham из Шеффилда , Англия, срезали поврежденную стальную конструкцию и установили переработанную облицовку, которую пришлось сваривать на месте, прежде чем для ее крепления к бетону были использованы 400 анкерных болтов. [19]
Генераторные установки в Фойерсе вырабатывают электроэнергию напряжением 18 кВ, которое на станции повышается до 275 кВ и подключается к коммутационной станции подземным масляным кабелем. [20] Имеется два трансформатора, один из которых был произведен в 1982 году, а второй был установлен в 1991 году [21] после частичного выхода из строя первого. К 2019 году первоначальный трансформатор нуждался в замене, и было принято решение о рационализации системы, включая замену масляного кабеля к коммутационной станции, поскольку он единственный остался в шотландской системе электропередачи. [22] Предлагаемое решение будет включать строительство новой трансформаторной станции в автономном режиме, прямо за пределами существующего комплекса электростанции. [23]
Главное здание для алюминиевого завода, вероятно, было спроектировано Кэмероном Бернеттом и возведено в 1895-96 годах. Оно состоит из восьми фронтонов с вороньими ступенями , за которыми находится длинный сарай. У него гофрированная железная крыша, а торцевые стены пронизаны парами окон с круглыми головками. Каждый из восьми хребтов имеет жалюзийное седловидное вентиляционное отверстие, идущее по всей его длине. Это сооружение, внесенное в список Grade A, и было внесено в список, потому что электростанция была первым использованием крупномасштабной гидроэлектростанции в промышленных целях в Шотландии. [24]
Плотина на озере Лох-Мор была построена в то же время. Она была сделана из бетона, каменной кладки и утрамбованной земли и состоит из двух секций. Северо-западная стена впоследствии была укреплена дополнительным бетоном, в то время как контрольная башня имеет зубцы, отражающие стиль плавильного завода. Механизм управления шлюзовыми воротами является оригинальным. [25] Вход для оригинальных турбин состоит из D-образной конструкции на реке Фойерс, чуть выше Верхнего водопада. Он не совсем в первоначальном состоянии, так как металлические экраны и перила были добавлены в конце 20-го века. [26]
В этой статье использован текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии : Wood, James , ed. (1907). "Foyers, Fall of". The Nuttall Encyclopaedia . Лондон и Нью-Йорк: Frederick Warne.
Медиа, связанные с Fall of Foyers на Wikimedia Commons
СМИ, связанные с Лох-Мором, на Викискладе?