クロトンダム（ミシガン州）
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クロトンダム
クロトンダムと水力発電所
地図
クロトンダムのインタラクティブマップ
正式名称クロトン水力発電所
国アメリカ合衆国
位置ミシガン州ニューエイゴ郡クロトン郡区
座標北緯43度26分14秒 西経85度39分50秒 / 北緯43.43722度、西経85.66389度 / 43.43722; -85.66389
目的力
状態運用
建設が始まった1907年6月25日
開業日1907年9月3日
所有者消費者エネルギー
ダムと放水路
ダムの種類盛土、土盛り
押収物マスキーゴン川
身長40フィート（12メートル）
長さ370フィート（113メートル）
幅（山）20フィート（6メートル）
幅（ベース）800フィート（244メートル）
ダム容積104,000 立方ヤード (79,514 m 3 ) [ 1 ]
貯水池
作成するクロトン貯水池
総容量22,095エーカーフィート（27,253,781 m 3）
表面積1,209エーカー（489ヘクタール）
発電所
委託日1907/1915
タイプ流れ込み式
タービン2 x 4.4 MWフランシス型[ 2 ]
設備容量8.85MW​
クロトン水力発電所
クロトンダム発電所（南東下流側）
クロトンダム（ミシガン州）はミシガン州にあります
クロトンダム（ミシガン州）
ミシガン州内の位置
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クロトンダム（ミシガン州）はアメリカ合衆国にあります
クロトンダム（ミシガン州）
クロトンダム（ミシガン州）（アメリカ合衆国）
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建築家ウィリアム・D・ファーゴ
NRHP参照 番号79001165 [ 3 ]
重要な日付
NRHPに追加されました1979年8月8日
指定MSHS1979年8月16日

クロトンダム（またはクロトン水力発電所）は、ミシガン州ニューエイゴ郡クロトン郡区のマスケゴン川にある土盛り堤防ダムと発電所の複合施設である。1907年、ウィリアム・D・ファーゴの指揮の下、コンシューマーズ・エナジーの前身であるグランドラピッズ・マスケゴン電力会社によって建設された。[ 3 ] [ 4 ]高さ40フィート（12メートル）のダムは、1,209エーカー（489ヘクタール）の貯水池に72億米ガロン（60億 英ガロン/270億リットル）の水を貯め、最大流量で8,850キロワットの発電能力がある。[ 5 ] [ 6 ] 1979年に国家歴史登録財に登録された。[ 3 ]

歴史

クロトンダムの歴史は、ミシガン州エイドリアン出身で電力帝国を築き上げたウィリアム・A・フット（1854年 - 1915年）とジェームズ・B・フット（1867年 - 1924年）の兄弟、そしてジャクソンを拠点に中西部全域で同様の水力発電所を設計した土木技師ウィリアム・G・ファーゴの歴史と絡み合っている。[ 1 ] [ 7 ]

ウィリアム・A・フットは1884年、ミシガン州エイドリアンの30歳の製粉所経営者だったが、当時としては珍しく、自分の製粉所の水車のスペースと軸動力を地元の新興電力会社トムソン・ヒューストンに提供し、12個の街灯を点灯させた。その可能性に魅了された彼は、1年以内に当時17歳だった弟のジェームズを誘ってミシガン州ジャクソンに移り、1886年に共同でジャクソン・エレクトリック・ライト・ワークス（コンシューマーズ・エナジーの前身企業）を設立し、ジャクソンのダウンタウンを電灯で照らすことを始めた。[ 8 ]フット兄弟は数年のうちにバトルクリークとエイドリアンに同様の都市に特化した会社を設立した。多くの場合、製粉所や製材所などのために既に建設されたダムが発電機用に改修されたが、新しいダムを建設することもあった。技術に対する習熟度や技術そのものが向上するにつれて、プロジェクトの範囲はより野心的なものになっていった。

先行プロジェクト

ジャクソン、バトルクリーク、エイドリアンにおけるフット兄弟の最初のプロジェクトは、1900年以前のほとんどの電力プロジェクトと同様、街路照明を目的として作られ、一部は限定的に住宅や事業所の照明にも使用されました。長距離送電は十分に理解されていなかったため、プロジェクトはサービス提供先の都市の近くに位置づけられました。しかし、路面電車の登場や産業用電気の使用増加などにより電力需要は伸び続け、小河川や既存のダムの容量を上回りました。そのため、より大きな河川が求められました。1898年、フット兄弟はエンジニアリング・パートナーのファーゴと協力し、カラマズー市に電力を供給するためにカラマズー川にトロウブリッジ・ダムを建設しました。[ 7 ]ダムはアレガンの近くにあり、市から約25マイル (40 km) 離れており、当時としては前例のない距離であり、ミシガン州西部で最初の大規模水力発電プロジェクトでした。[ 7 ] [ 9 ]当初は送電中の電力損失などの問題に悩まされていたが、フット兄弟が最先端の絶縁体と送電設備を進歩させたことで、トロウブリッジダムは以前のダムよりも広い地域に電力を供給することに成功した。[ 9 ]

マスキーゴン川のダム建設

クロトンダムの位置（赤い点）。リトル・マスキーゴン川は東から流れ込み、マスキーゴン川は概ね南北に流れています。
クロトンダム発電所のヴィンテージポストカード（1915 年に 2 つ目の発電ユニットが追加される前）

グランドラピッズは、フート兄弟が次に目を向けた大規模な電力市場であった。ファーゴは、グランド川（流域が広く、ミシガン州の内陸河川の中では最大の流量）に次いでミシガン州の内陸河川（五大湖に面していない）の中では流量が2番目に大きいマスケゴン川沿いの水力発電所候補地についてフート兄弟に助言した。[ 10 ] [ 11 ]グランド川と違いマスケゴン川は航行不可能なので、ダムが河川交通に支障をきたすことはない。フート兄弟は、持株会社コモンウェルス・パワーの子会社、グランドラピッズ・マスケゴン発電会社を通じて、1904年にマスケゴン川のロジャース・ダムとクロトン・ダム、グランド川のウェバー・ダムの建設を発注した。[ 12 ] クロトン川上流のロジャース・ダムは1906年に最初に完成したが、東からリトル・マスケゴン川が合流する場所に位置するクロトンは、より野心的なプロジェクトであった。 1907年8月に貯水池の埋め立てが始まったため、クロトン村の3分の1が水没した。[ 4 ]ウィリアム・D・ファーゴが建設監督に派遣され、主任技師を務めた。[ 3 ]

工事

ファーゴは、軟弱地盤上に土盛ダムを建設するための新しい工法を開発し、水圧水路法を採用した。ダムは1907年6月25日から9月3日までの夏の間に建設された。発電所と放水路部分が最初に完成し、当時の一般的な工学設計が採用された。[ 1 ] [ 13 ]

ファーゴはその後、7台の電動ロータリーポンプを備えた揚水プラントを建設し、川の水を10インチ（250 mm）のパイプラインを通ってマスケゴン川から約110フィート（34 m）上流の崖まで送水した。パイプラインの直径を4インチ（100 mm）に縮小することで圧力を約80 PSIに上げ、水は柔軟なゴムホースを介してノズルに供給された。高圧の水流が土水混合物を鉄製のトラフに運び、そこから約800フィート（240 m）のわずかな傾斜でダムサイトまで戻した。混合物が堆積すると層状になり、水が排水されて固まった。この段階では、川の水は発電所の水路を通って余水路から流れ出た。[ 1 ] [ 13 ]

発電所の発電機部分。オリジナルのウェスティングハウス社製発電機が展示されている。
発電所のタービン部分。新しい垂直発電機が見える。

クロトンダムは、ミシシッピ川東岸においてこの技術が用いられた最古の例の一つである。水圧式水路工法の主な利点はそのコストにある。長さ370フィート（110メートル）の堤防（104,000立方ヤード（80,000立方メートル）の建設費用はわずか7,076ドル、つまり移動させた土砂1立方ヤードあたり約7セントであった。ファーゴはまた、ダム下流のマスケゴン川を横断する高速道路橋の盛土工事にもこの工法を用いて20,000立方ヤード（15,000立方メートル）の盛土工事を行った。ファーゴが高速道路橋のアプローチ部に建設した盛土工事の費用もほぼ同額であった。[ 1 ] [ 13 ]

クロトン発電所は、西側に発電機棟、東側にタービン棟と、非対称に連結された2棟の建物がL字型に配置されています。約3,000本のオーク材の杭がコンクリート基礎を支え、周囲の壁は鋼板杭で支えられています。鋼板杭は水による基礎の浸食も防いでいます。2棟の高さは約60フィート（18メートル）、屋根はウォーレントラスで支えられており、延べ面積は約150フィート（46メートル）×80フィート（24メートル）です。[ 14 ]

発電機建屋の北東と北西の角から上流に40フィート（12メートル）伸びる2つの鉄筋コンクリート擁壁は三角形を形成し、タービンピットへの廃棄物の流入を防ぐ浮遊式ゴミフェンスのアンカーとして機能しています。発電機建屋の南側から下流に50フィート（15メートル）伸びる2つの鉄筋コンクリート擁壁も同様の三角形を形成しています。この三角形の先端から南にさらに140フィート（43メートル）伸びるコンクリート擁壁があります。[ 14 ]

発電機棟が初めて稼働を開始した当初、そこにはウェスティングハウス社製の水平発電機2台が設置されていました。当初定格電圧は6,600ボルトで、回転数225rpmで3相60サイクルの交流電力を供給していました。これらの発電機はタービンで駆動されていました。電圧は、3,000キロワット容量のデルタ結線式油冷変圧器3台を用いて100,000ボルトまで昇圧されました。これらの変圧器は油開閉器で制御され、変圧器と配電装置は発電機棟の南端に設置されていました。[ 14 ]

クロトンダムと水力発電所は1907年に完成し、1907年9月7日にクロトン村（ニューヨーク州クロトン・オン・ハドソンにちなんで名付けられた）で盛大な開所式が行われた。[ 12 ]当時の記録によると、「グランドラピッズの市長ジョージ・エリスと市と企業の役員らが特別列車で北のクロトン村へと旅立った。巨大なダムを見学した後、彼らは近くの野原で豪華な夕食を楽しみ、その後葉巻を楽しみ、野球の親善試合を楽しんだ。」[ 4 ]

グランドラピッズまで50マイル（80キロメートル）に及ぶ効率的な送電を実現するために、当時世界最高電圧の送電線であった10万ボルトの高圧線が建設されました。ゼネラル・エレクトリック社の「魔術師」チャールズ・スタインメッツ博士は1908年に現地を訪れ、送電線の試験を行いました。[ 6 ]線路電圧は1909年初頭に11万ボルトに引き上げられました。[ 14 ]

変更点

1915年には、発電能力の大幅な改修と拡張が行われた。タービンと発電機が増設され、建物間の区別が曖昧になった。発電機棟には、ウェスティングハウス製水平発電機を駆動するために、アリス・チャーマーズ社製の4連水平タービンが2基設置された。タービンの各2基は、水頭39フィート（12メートル）で毎分225回転の運転時に4,000馬力の定格出力を発揮する。当初設置されていたウェスティングハウス製水平発電機2基の運転電圧は7,500ボルトに引き上げられ、それに伴い線間電圧も110,000ボルトから115,000ボルトに上昇した。[ 14 ]

タービン建屋は、より多くの機器を収容するために改修され、壁の配置換えにより拡張され、発電機建屋と同様の外観の切妻屋根が追加されました。発電機建屋よりも階高が高く、垂直型のタービン・発電機2基が設置されました。[ 14 ]

西操車場は1930年に増設された

1930年、放水路の西側に別の開閉所兼変電所が稼働を開始したため、変圧器と開閉装置は発電機棟から撤去された。[ 14 ]その後まもなく、1931年にクロトンダムとロジャースダムの間にハーディダムが建設され、両ダムが連結された。ハーディダムはコンシューマーズ・エナジー社がミシガン州で建設した最後の大規模水力発電プロジェクトであった。[ 7 ]高さ40フィート（12メートル）のこのダムは完成後、1,209エーカー（489ヘクタール）の貯水池に72億米ガロン（60億 英ガロン/270億リットル）の水を貯め、最大流量で8850キロワットの発電能力を持つ。[ 5 ] [ 6 ]

遺産

クロトンダムの完成後、ダムには史跡標識が設置されました。そこにはこう記されていました。

グランドラピッズ・マスケゴン・パワー・カンパニー（現在のコンシューマーズ・エナジー・カンパニーの前身）は、1906年から1907年にかけてクロトン水力発電所を建設しました。この発電所と11万ボルトの送電線（当時最高電圧）は国際的な注目を集めました。好奇心旺盛な見物客は観光列車に乗って発電所を訪れ、ダムと発電所の見学や豪華な夕食を楽しみました。1907年9月に本格稼働を開始したこの発電所は、発電と送電の最新技術を象徴するものでした。開所時には、ロシア、イギリス、フランス、イタリア、日本、インドから技術者が視察に訪れました。この施設は国家歴史登録財に登録されています。[ 15 ]

クロトン水力発電所はミシガン州登録簿に登録され、ミシガン州歴史標識（S0684）に指定されました。この標識は2005年に新しいものに設置されました。[ 15 ]その後、1979年に国家歴史登録財に建造物ID番号79001165として登録されました。 [ 3 ]

影響とインシデント

クロトンダムは水力発電技術の最先端を牽引した一方で、マスキーゴン川とリトルマスキーゴン川の景観が美しく流れの速い区間の大部分を水没させてしまった。[ 5 ]一部の自然保護論者は、クロトンダムとマスキーゴン川の他のダムが、全長219マイル（352キロメートル）の川を、より短く、生態学的に機能不全な単位に分割していると考えている。[ 5 ]これらのダムは、魚類が川の区間間を移動することを妨げている。また、同社のデータによると、ダム下流の一部の区間では、水温と酸素レベルに有害な変化を引き起こす可能性があるとされている。[ 5 ]

下流からの放水路と発電所

1986年9月の洪水では、降雨によってダムの建設が危ぶまれました。クロトンダムとハーディダムは、西ミシガン州に48時間で14インチ（36cm）の雨を降らせた嵐によって、洪水のピーク時にほぼ決壊しました。コンシューマーズ・エナジーの役員は、「もしハーディダムが決壊していたら、クロトンダムも流され、クロトンからマスケゴンに至るすべてのコミュニティが数フィートの水に浸かっていただろう」と述べています。[ 5 ]

その後、1989年にミシガン州漁業局長ジョン・ロバートソンは水力発電ダムを「コンクリートと鋼鉄の怪物」と評し、マスケゴン川、マニスティー川、オーセーブル川からコンシューマーズ・エナジー社のダム11基を撤去することを提案した。[ 5 ]地元当局は、ダムの存続を支持する14,000人から請願署名を集めた。[ 5 ]連邦政府は2034年までダムの運転免許を再発行したが、マスケゴン川への悪影響を軽減するための運用変更を要求した。[ 5 ]

現在の状況

クロトンダムと水力発電所は、ミシガン州ジャクソンに本社を置く電力会社コンシューマーズ・エナジーが所有・運営しています。クロトンは2006年に4,400万キロワット時の電力を発電し、これは約6,000世帯の年間電力消費量を満たす量です。[ 4 ]

ロジャーズ、ハーディ、クロトンの 3 つのダム (いずれもコンシューマーズ エナジーが所有および運営) はそれぞれ異なるモードで運用されていますが、連携して運用することで、水の流れに実質的な流水効果をもたらします。ロジャーズ自体には貯水池がほとんどまたは全くなく、流水モードで稼働し、受け取った水をそのまま流します。クロトンとハーディは連携して機能します。ハーディは、貯水池容量が大きく、タービンも大型で、クロトンの上流にあり、フル ピーキングモードで稼働します。つまり、ピーク需要時に川の流れを貯水して発電に使用します。これにより、水量と貯水池水位が大きく変動し、通常、電力需要が最低の夜間には流出量が少なくなります。フル ピーキングはかつては非常に一般的でしたが、流出量の変動のため、現在ではあまり一般的ではありません。ただし、すぐ下流にクロトンがあり、川の部分がない (クロトンの貯水池はハーディの放水口まで伸びている) ため、再調整モードで稼働して、自然な流量で排出することができます。クロトン貯水池の水位はハーディ川の水位と反比例して変動し、日中は上昇し、夜間は低下します。ハーディ貯水池は非常に大きいため、貯水池の水位は全体で約4インチ（10cm）変動しますが、クロトン貯水池の水位は約9インチ（23cm）変動します。冬と春の流出期には、ハーディ川の水位はさらに変動することが許容されます。冬季の電力需要を満たすために最大12フィート（4m）まで水位を下げることができますが、毎年春には4月末までに通常水位に戻す必要があります。[ 16 ]

3つのダム（ロジャーズ、ハーディ、クロトン）を合わせると約45,500キロワットの発電が可能で、そのうち約30,000キロワットはハーディダムが発電している。[ 6 ]ミシガン州にあるコンシューマーズ・エナジーのダム13基すべての操業許可が2034年から2041年の間に期限切れとなるため、ダムの長期的な将来は不透明である。コンシューマーズ・エナジーは2023年に地域住民との話し合いで13基の水力発電ダムの将来について話し合う予定だった。[ 17 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c d e Hyde, Dr. Charles K. (1994年10月). 「Historic American Engineering Record, CROTON HYDROELECTRIC PLANT, DAM」(PDF) . 国立公園局. 2011年6月4日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2008年6月11日閲覧。
  2. ^ハイド博士（チャールズ・K.）（1994年5月）「アメリカの歴史的工学記録、クロトン水力発電所」（PDF）国立公園局。 2015年1月1日閲覧。
  3. ^ a b c d e「国家登録情報システム」 .国家歴史登録財.国立公園局. 2010年7月9日.
  4. ^ a b c d「クロトンダム1907-2007百周年記念パンフレット」（PDF） 。 2007年9月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2008年6月11日閲覧。
  5. ^ a b c d e f g h iジェフ・アレクサンダー. 「歴史的なクロトンダムが西ミシガン州を変えた」 .マスキーゴン・クロニクル. 2008年6月11日閲覧。
  6. ^ a b c d「Muskegon River Hydroelectric Resources」 . Consumers Energy . 2007年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年6月11日閲覧。
  7. ^ a b c d「ミシガン州の水力発電 - 消費者のエネルギー事情とライオンズとの関わり」(PDF) 。 2007年9月28日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2008年6月11日閲覧。
  8. ^ Michael W. Panhorst. 「ミシガン州ジャクソンの屋外彫刻」エラ・シャープ美術館2008年5月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年6月11日閲覧。
  9. ^ a b「コンシューマーズ・パワー社の沿革」 Answers.com 2008年6月11日閲覧。
  10. ^ 「水文学：ミシガン州の川」 。 2008年6月11日閲覧。{{cite web}}:|archive-url=形式が正しくありません: タイムスタンプ (ヘルプ)
  11. ^ミシガン州の内陸排水流域の画像はこちら
  12. ^ a b「クロトン池の底に沈んだ村」 。 2010年10月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年6月11日閲覧。
  13. ^ a b cファーゴ, ウィリアム・G. (1907年10月24日). 「ミシガン州クロトン・ダムとライオンズ・ダムにおける水圧掘削とダム建設」.エンジニアリング・ニュース. 58 (17): 429– 431.
  14. ^ a b c d e f g Hyde, Charles K. (1994). 「Croton Hydroelectric Plant, Powerhouse」(PDF) . Historic American Engineering Record . ワシントンD.C.: Library of Congress. 2012年10月22日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2014年2月27日閲覧。
  15. ^ a bマーカーのテキスト、マーカーデータは「Croton Hydroelectric Plant page」より。ミシガン州歴史マーカーサイト。2006年11月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年6月11日閲覧。
  16. ^ 「マスキーゴン川沿いの流量と発電量の調整」（PDF）。2005年Hydro Reporter、9ページと11ページ。Michigan Hydro History PDFに埋め込まれている。 2006年6月14日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2007年9月7日閲覧。
  17. ^ 「コンシューマーズ・エナジー、地域住民との協議で13基の水力発電ダムの将来について議論へ」 MLive.com公開日：2023年9月14日午前7時30分2023年9月14日2024年9月7日閲覧。
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