Кіріспе
Фойерс шарлауығы (шотланд гаэл. Eas na Smùide, «түтінді шарлауық» деген мағынада) – Шотландияның Хайленд аймағында Лох-Несс көлін сумен жарақтандыратын Фойерс өзеніндегі екі шарлауық. Олар Фойерс өзенінің төменгі бөлігінде орналасқан, оның ішінде 46 фут (14 м) биіктігінен құлайтын жоғарғы шарлауық және 98 фут (30 м) биіктігінен құлайтын төменгі шарлауық бар. Бұл шарлауықтар Лох-Несс көлінде саяхаттайтын көңіл көтеру кемелерін пайдаланатын туристер үшін танымал мақсат болған, бірақ 1895 жылы Солтүстік Британдық алюминий компаниясы көп мөлшерде электр энергиясын қажет ететін алюминий қорыту зауытын салуға кірісті. Зауыттағы гидроэлектр станциясы шарлауықтың үстінен Фойерс өзенінен үлкен көлемде су алды, бұл олардың ағынын айтарлықтай азайтты. Компания өзен арқылы өтетін Төменгі Фойерс иелігін сатып алғандықтан, зауыт Парламенттің келісімінсіз салынды, осылайша қоғамдық наразылықты елемеді. Зауыт 1967 жылға дейін жұмыс істеді, ал бастапқы турбиналар, 3,75 МВт қуат өндірген, зауыт жабылғанға дейін қолданылды. 1895 жылғы жоба Лох-Гарт көлін бөгделеп, оның деңгейін 6 метрге көтерді. Кейіннен ол Лох Фарралинге қосылғандықтан, су қоймасы Лох Мхор деп аталды. Жақында жабылған зауыт Солтүстік Шотландия гидроэлектрлік кеңесіне берілген кезде, бұл су қоймасы сорғылы жинақтағыш гидроэлектрлік схемасы үшін жоғарғы резервуар болды. Олар алюминий зауытына 5 МВт турбина орнатты және Лох-Мхордан Лох-Несс көлінің жағасында солтүстікке қарай орналасқан жаңа электр станциясын жарақтандыру үшін туннель салды. Оның қуаты 300 МВт құрайды, ал аймақтың табиғи сұлулығын сақтау үшін жер асты кабельдері электр қуатын электр стансасынан 914 метр қашықтықтағы коммутациялық станцияға жеткізеді. Е өзенін Лох Мхорға бұрып, Фехлин өзенінің көп бөлігін де оған бағыттап, шарлауыққа ағын одан әрі азайды. Бұрын екеуі де Фойерс өзеніне құйып, шарлауықтарды жарақтаған.
Тарих
Бұл сарқырамалар 1834 жылы Роберт Аддамсқа, табиғи философия бойынша саяхаттап жүретін лекторына, қозғалыс иллюзиясы туралы мақала жазуға ықпал етті. Ол сарқыраманы біраз уақыт қарағаннан кейін, жақын жердегі тастардың жоғары қарай жылжитындай сезімге келді.
Алюминийді балқыту
1895 жылдан бері сарқырамалардың ағыны күрт азайды, осы кезде Солтүстік Британдық алюминий компаниясы Лох-Несс көлінің жағасында алюминий қорыту зауытын салды, ол өзен арқылы өндірілген электр энергиясымен жабдықталды. Қорыту зауытына қарсы сәтсіз күреске қатысқан суретші Мэри Роуз Хилл Бертон зауыт салынар алдында сарқырамалардың көптеген суреттері мен картиналарын жасады, табиғаттағы ландшафты жоғалмас бұрын сақтап қалды. Алюминий алғаш рет 1800 жылдардың басында танылды, ал оны боксит кенінен алу процестері 19 ғасырда жетілдірілді. Ең перспективалысы – 1886-1887 жылдары Францияда П.Т.Л. Героль және Америкада С.М. Холл жеке дамытқан Heroult-Hall процесі, бірақ ол электр энергиясының көп көлемін қажет етті. Бұл процесті Ұлыбританияда пайдалану құқығын 1894 жылы құрылған Британдық алюминий компаниясы алды. Алюминийдің бір тоннасын өндіру үшін шамамен 24 МВт сағ энергия қажет болды, және оны өндіру үшін арзан гидроэлектр энергиясын алу идеясы ұсынылды. Компания Фойерс сарқырамаларын ықтимал орын ретінде анықтады және Төменгі Фойерс иелігін сатып алды, соның ішінде жақын аумақтардан су құқығын алды. Бұл оларға парламенттік мақұлдау алу қажеттілігінсіз гидроэлектрлік схеманы құруға және оның жергілікті жағдайларға тигізер әсеріне қарсы халықтың наразылығын елемеуге мүмкіндік берді. Фойерс өзені тік төмен құлайтын Төменгі сарқырамаға дейін тар шатқал арқылы ағып өтетін, әдемі орын болды және Форт-Уильямнан Инвернесске дейін Каледония каналымен жүретін MacBrayne саяхаттық кемелерін пайдаланатын туристер үшін тоқтау орны болды. Құрылыс 1895 жылы басталды. Лох-Гарт өзінің оңтүстік-батыс жағында бетон және тас бөгетпен, сондай-ақ топырақ насиппен жаңартылды. Бетон бөлігінің ұзындығы 210 метр, биіктігі шамамен 7 метр, немесе мүмкін 232 метр ұзындығы және 9 метр биіктігі бар. Бөгет Лох-Гарттың су деңгейін 6 метрге көтерді, нәтижесінде ол Лох-Фарралайнмен бірікті, ал біріктірілген су қоймасы, 7 километрлік, Лох-Мхор деп аталды. Су қоймасынан су Фойерс өзенінің бастапқы бағытымен Фойерс жоғарғы сарқырамасының үстіне жеткізілді. Содан кейін 1 километрлік туннель тас арқылы қазылды және су құйма темір құбырлар арқылы электр станциясына ағып өтті. Құбырлардың диаметрі көрсетілген, және құммен жабылатын траншеяға төселді. Бұл турбиналарға 107 метрлік қысым жасады, және құйма темір құбырлар мұндай қысымға төтеп бере ала ма деген пікірталас болғанымен, ешқандай мәселелер туындамады. Су Oerlikon тұрақты ток генераторларына қосылған бес Girard турбинасын қозғалтты, олар барлығы 3,75 МВт қуат өндіре алды. Бұл алюминий өндіруге жеткілікті болды, және 1986 жылдың маусымынан бастап жылына шамамен 200 тонна алюминий өндірілді. Бұл жаңа өнім болды, өндіріс сұраныстан асып кеткендіктен, энергия кальций карбидін өндіруге де пайдаланылды, сондай-ақ ферросилиций, карборунд, церий, магний және құнды тастарды өндіру үшін тәжірибелер жүргізілді. Фойерс зауытының тиімділігі Heroult-Hall процесі жетілдірілген сайын біртіндеп жақсарды, және 1904 жылға қарай алюминийге әлемдік сұраныс жеткілікті деңгейге жетті, сондықтан кальций карбиді өндірісі тоқтатылды, ал зауыт тек алюминий өндірді. Алайда, кейіннен Кинлохлевен және Форт-Уильямда салынған ірі зауыттар тиімдірек болды, және 1954 жылдан бастап зауыт осы жерлерде өндірілген алюминийді қайта балқыту және қоспаларды жою арқылы "жоғары тазалықтағы" алюминий өндіру үшін пайдаланылды. Бұл ақырында экономикалық тұрғыдан тиімді болмай қалды, және зауыт 1967 жылы жабылды. 1896 жылы 65 вольт және 8000 ампер қуатпен жабдықтау үшін орнатылған Girard тік шахталы Пелтон дөңгелектері зауыт жабылғанға дейін пайдаланылды.
Су электр қуаты
1967 жылы алюминий зауыты жабылғаннан кейін көп ұзамай бұл жерді Солтүстік Шотландияның су электрлік кеңесі сатып алды. Жирард турбиналары негізгі ғимаратта орналасқан 5 МВт генератормен ауыстырылды. Жоба аяқталғаннан кейін, соңғы құны бастапқы есептеуден 20,2 миллион фунт стерлингке жуық болды. Дегенмен, құнның 60 пайызы инфляцияға байланысты болса, қалған бөлігінің көп бөлігі аймақтың өте қиын геологиялық құрылымына байланысты болды, ол Ұлы Глен жарылысының қираған аймағында орналасқан. Бұл жоба Солтүстік Шотландияның су электрлік кеңесі жүзеге асырған соңғы жоба болып табылды.
Сақтау
Loch Mhòr-дан толқынды камераға дейінгі төмен қысымды туннель D пішіндес және диаметрі 7 метр (23 фут). Толқынды камерадан су, төмен қысымды туннельмен бірдей диаметрлі, 112 метр (367 фут) тереңдіктегі тік бетон шахтаға құйылады. Шахтаның түбінде су тік бұрышпен бұрылып, болат қаптамасы бар бетон туннель ретінде жалғасады. Бұл туннель екі кішірек туннельге бөлінеді, олар да болатпен қапталған, және турбиналардың кіреберіс клапандарына дейін диаметрі 3 метрге (10 фут) дейін тарылады. 2002 жылы, бір туннельде, Лох-Несс көлі деңгейінен 49 метр (160 фут) төменгі соңғы бөлігінде, болат қаптаманың бір бөлігі бетоннан ажырап қалды. Англияның Шеффилд қаласындағы Kvaerner Markham компаниясының инженерлері зақымдалған болат конструкциясын кесіп алып, бетонға 400 бекіткіш бұрандалармен орнатар алдында, қайта жобаланған қаптаманы орнатты. Фойерс генераторлары 18 кВ қуат өндіреді, ол станцияда 275 кВ-қа дейін көтеріліп, жер астындағы майға толы кабель арқылы коммутациялық станцияға қосылады. Екі трансформатор бар, олардың бірі 1982 жылы, ал екіншісі 1991 жылы біріншісінің ішінара бұзылуынан кейін орнатылды. 2019 жылға қарай бастапқы трансформаторды ауыстыру қажет болды, сондықтан жүйені оңтайландыру туралы шешім қабылданды, оның ішінде Шотландияның беру жүйесінде қалған жалғыз майға толы кабельді коммутациялық станцияға ауыстыру да қарастырылды. Ұсынылған шешім – қазіргі электр станциясының жанында, жаңа трансформатор станциясын салу.
160 feet (49 m) below the level of Loch Ness. Engineers from Kvaerner Markham of Sheffield, England cut away the damaged steelwork and fitted redesigned linings, which had to be welded in situ, before 400 anchor bolts were used to attach them to the concrete. The generator sets at Foyers produce power at 18kV, which is stepped up to 275kV at the station, and is connected to the switching station by an underground oil filled cable. There are two transformers, one of which was manufactured in 1982, and a second which was installed in 1991 after partial failure of the first one. By 2019, the original transformer was in need of replacement, and a decision was taken to rationalise the system, including the replacement of the oil filled cable to the switching station, as it is the only one left in the Scottish transmission system. The proposed solution will involve building a new transformer station offline, just outside the existing power station compound.
Мұралық
Алюминий балқыту зауытының негізгі ғимаратын Камерон Бернетт жобалаған болуы мүмкін және 1895-96 жылдары салынған. Ол сегіз қақпалы қабырғалы ғимараттан тұрады, олардың артында ұзын сарай орналасқан. Шатыры толқынды темірден жасалған, ал қабырғаларының соңында дөңгелек басты терезелер жұптары орналасқан. Әрбір сегіз қабырға бойында, оның ұзындығы бойынша жүретін жалюзилі желдеткіш орнатылған. Бұл А санатындағы ескерткіш, өйткені электр станциясы Шотландияда өнеркәсіптік мақсаттар үшін алғаш рет кең көлемде гидроэлектр қуатын пайдаланған. Лох Мхордағы бөгет сол кезде салынған. Ол бетон, тас және қабырғаланған топырақтан тұрады және екі бөліктен құралған. Солтүстік-батыс қабырғасы кейіннен қосымша бетонмен нығайтылды, ал басқару мұнарасы балқыту зауытының стилін көрсететін тік бұрышты қабырғалармен безендірілген. Шлюздердің басқару тетігі түпнұсқа күйінде сақталған. Алғашқы турбиналарға су жеткізу үшін Фойерс өзеніндегі D пішіндес құрылым, Үстіңгі сарқыраманың үстінде орналасқан. Ол толыққанды түпнұсқа емес, себебі металл торлар мен қоршаулар 20 ғасырдың соңында қосылған.