Введение
Насосная электростанция Таум-Саук — это электростанция, расположенная в горном районе Сент-Франсуа штата Миссури, США, примерно в 145 км к югу от Сент-Луиса, недалеко от Лестервиля, штат Миссури, в округе Рейнольдс. Она принадлежит и управляется компанией Ameren Missouri. Строительство насосной гидроэлектростанции было завершено в период с 1960 по 1962 год, и она была спроектирована для удовлетворения пикового спроса на электроэнергию в дневное время. Эксплуатация началась в 1963 году. Электрогенераторы приводятся в действие водой, стекающей из водохранилища на вершине горы Профит в нижнее водохранилище, расположенное на Восточной протоке реки Блэк. Ночью избыточная электроэнергия из энергосистемы используется для перекачки воды обратно на вершину горы. Электростанция Таум-Саук представляет собой систему с открытым циклом, работающую исключительно в режиме накачки: в отличие от некоторых других насосных накопителей энергии, верхнее водохранилище не получает естественного притока воды для выработки электроэнергии. Следовательно, она является нетто-потребителем электроэнергии; законы термодинамики гласят, что для перекачки воды на гору требуется больше энергии, чем вырабатывается при её спуске. Однако эксплуатация станции остается экономически выгодной, поскольку верхнее водохранилище пополняется ночью, когда система электрогенерации работает на базовой мощности с низкой стоимостью. Благодаря возможности хранения огромного количества энергии, оператор назвал Таум-Саук «самой большой батареей, которая у нас есть». Особенностью является верхнее водохранилище, построенное на плоской поверхности, что потребовало возведения дамбы по всему периметру. 14 декабря 2005 года произошел катастрофический обвал верхней плотины водохранилища, что привело к остановке работы станции до её восстановления, повторной сертификации и возобновления работы 21 апреля 2010 года. Новая верхняя плотина, построенная с нуля, является крупнейшей в Северной Америке плотиной, возведенной из бетона, уплотненного вибророликами.
Размер и расположение
Верхний резервуар может вместить около [объема воды] за стеной высотой почти 30 метров (100 футов). Он расположен на высоте 760 футов (232 м) над гидроэлектростанцией мощностью 450 МВт, что обеспечивает ему больший напор, чем у плотины Гувера. Эти два объекта соединены туннелем длиной 2134 м (7000 футов), проложенным сквозь гору. Верхний резервуар Таум-Сок расположен на хребте чуть ниже вершины горы Проффит, а не горы Таум-Сок, которая находится примерно в 8 км (5 милях) к востоку. Его видно с шоссе 21 к северу от Центервиля и с шоссе N при подъезде к государственному парку Джонсонс-Шат-Инс с юга. До разрушения верхнего резервуара посетители могли доехать до вершины горы Проффит и прогуляться до смотровой площадки над резервуаром. Компания Ameren содержала музей у въездных ворот, рассказывающий о геологической и природной истории Миссури. Электростанцию часто посещали студенты-геологи из-за наглядного примера несогласия докембрийских и кембрийских отложений в слоях горных пород, обнаженных при строительстве электростанции.
Выбор места
В 1953 году Union Electric Company начала поиск участка для строительства новой гидроаккумулирующей электростанции. К 1958 году руководство компании решило сосредоточиться на участках с вертикальным напором не менее 300 футов (91 м), что позволило бы использовать резервуар меньшего объема. Union Electric наняла Sverdrup Parcel & Associates для оценки потенциальных участков в горах Сент-Франсуа, которые были выбраны из-за их относительной близости к Сент-Луису (где находилась штаб-квартира Union Electric) и значительных перепадов высот (некоторые достигали 1000 футов (305 м)). Sverdrup Parcel & Associates планировала рекомендовать гору Таум-Саук в качестве площадки, отчасти потому, что это была самая высокая точка в Миссури – 1752 фута (534 м), но сильное политическое противодействие застройке живописной горы (которая впоследствии была включена в состав государственного парка) исключило этот вариант. Ближайшая гора Проффит оказалась отличной альтернативой благодаря сопоставимой высоте (1720 футов (524 м), шестая по высоте точка в Миссури), близости к Восточному притоку реки Блэк и относительно небольшому расстоянию (27 миль (43 км)) до существующей сети передачи электроэнергии. После завершения строительства Таум-Сокская ГАЭС стала крупнейшей гидроаккумулирующей электростанцией в Северной Америке по ряду параметров и была признана важной вехой в развитии технологии гидроаккумулирования. Ее насосные турбины были самыми большими, когда-либо произведенными на момент строительства, станция отличалась необычно высоким напором (самым высоким в США на тот момент, значительно превосходящим все предыдущие проекты ГАЭС в США), большой емкостью резервуара (ее описывали как "первую гидроаккумулирующую станцию большой мощности, введенную в эксплуатацию в Соединенных Штатах"), возможностью "черного" пуска и уникальной способностью управляться дистанционно операторами из удаленных диспетчерских пунктов, расположенных на расстоянии 90–120 миль (в Сент-Луисе или на Осажской электростанции/плотине Бэгнелл), или даже полностью автоматически, без участия человека. В период с 1998 по 1999 год были модернизированы рабочие колеса турбин обоих агрегатов, что привело к улучшению расхода воды и новому увеличению мощности до 225 МВт на агрегат (в общей сложности 450 МВт). В октябре 2005 года станция была удостоена звания IEEE Milestone, всего за несколько месяцев до аварии на верхнем резервуаре. После завершения строительства новой плотины верхнего резервуара в 2010 году станция была повторно удостоена звания IEEE Milestone.
Реконструкция
27 февраля 2010 года в восстановленное водохранилище впервые начали подавать воду, и инженеры отслеживали реакцию новой конструкции при многократном повышении и понижении уровня воды. Окончательное одобрение, необходимое от FERC для "возобновления нормальной эксплуатации объекта", было получено 1 апреля 2010 года. Энергокомпания выполнила критерии Комиссии по коммунальным услугам штата Миссури для ввода в эксплуатацию 15 апреля, а электроэнергия впервые была выработана на новой конструкции 21 апреля 2010 года.