ロッホアバー水力発電計画

ロッホアバー水力発電計画
地図
国
  • イギリス
位置イギリス、スコットランド、フォート・ウィリアム
座標56°49′47″N5°04′13″W / 北緯56.8296度、西経5.0702度 / 56.8296; -5.0702
状態運用
建設が始まった1924
委託日1929年（2008～2012年に改装）
発電
ユニット運用中5 × 17.3 MW
メーカーとモデルアンドリッツ・ハイドロ・フランシス水車
銘板容量
  • 88MW
外部リンク
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ロッホアバー水力発電計画は、第一次世界大戦後にスコットランド西部ハイランド地方のロッホアバー地域に建設された水力発電プロジェクトです。キンロックレーベンやフォイヤーズでの前身と同様に、この計画はフォート・ウィリアムにおけるアルミニウム生産のための電力供給を目的としていました。

水はスピアン川の集水域に加え、スペイ川の源流といくつかの小規模な水路から集められています。この湖には、トレイグ湖とラガン湖という2つの主要な貯水池があり、丘陵地帯には全長29キロメートル（18マイル）のトンネルが掘られています。

この施設は、1924年から1943年にかけてブリティッシュ・アルミニウム・カンパニーによって建設されました。同社は1982年にカナダに拠点を置くアルキャン社に買収され、その後リオ・ティント社が2008年に買収しました。リオ・ティント・アルキャン社は2016年11月にこの施設をGFGアライアンス社に売却しました。 [ 1 ]

水力発電施設とアルミニウム製錬所は現在も稼働している。

スキームレイアウト

フォート・ウィリアムのアルミニウム製錬所に水を送る水圧管。背景にはベン・ネビス山が見える。

この水力発電計画の集水域は303平方マイル（780 km 2）で、[ 2 ]スペイ川、スピアン川、トレイグ川の源流、グレイ・コリーズ山脈とベン・ネビス山脈の北側を含む。トレイグ湖とラガン湖（後にラガン貯水池として拡張）の2つの主要貯水池があり、どちらも最高水位は海抜約820フィート（250 m）である。これらの貯水池は長さ2¾マイル（4.4 km）、直径15フィート（4.6 m）の低圧トンネルで結ばれており、[ 2 ] 3つの中間河川から水を集めている。

トレイグ湖からは、ベン・ネビス山塊を囲むように全長24キロメートル（15マイル）の主圧力トンネルが掘られました。このトンネルは馬蹄形の断面を持ち、等価直径は4.6メートル（15フィート2インチ）で、摩擦を軽減するためにコンクリートでライニングされています。このトンネルは、途中にある11の小川からも水を集めています。 1970年まで、世界最長の導水トンネルでした。その後、鋼鉄製の水圧管がベン・ネビス山の西側斜面を下って、下流の発電所へと水を運びます。

発電所のタービンは隣接するアルミニウム製錬工場に電力を供給しています。発電所と製錬所はフォート・ウィリアムの北東、放水路が流れ込む ロッキー川の東岸に位置しています。

この計画は、第二次世界大戦中のアルミニウム需要を満たすために生産量を増やすために拡大されました。[ 3 ]スペイ川の洪水はスペイダムで捕らえられ、開削でクルナックダン湖に流され、さらにトンネルを通ってラガン湖に流れます。[ 3 ]さらに、マシー川（スペイ川の支流）は導水路とトンネルを経由してパタック川に流され、ラガン湖に流れ込みます。

工事

この計画は当初、技師のチャールズ・マイクによって設計されたが、1923年に彼が亡くなった後、その実現は、マイクの父トーマス・マイクが設立した会社の当時共同経営者であったウィリアム・ハルクロウに引き継がれた。

この計画は1921年に議会で承認されたが、建設は1924年まで開始されなかった。建設の規模を考慮して、3つの主要な段階に分けて実施された。[ 2 ] [ 4 ]

  1. 圧力トンネル、取水口、発電所、製錬所を含む、トレイグ湖の西側にある工場。
  2. トレイグダムとラガンダム、および接続トンネルと取水口。
  3. スペイダム、クルナッハダンの切通しとトンネル、さらにマシー川の転流とストラスマシートンネル。

建設の最盛期には3,000人以上の男性が雇用された。[ 5 ]

フェーズ 1 と 2 の建設とその後の保守には狭軌鉄道が使用されました。詳細については 、 Lochaber Narrow Gauge Railway を参照してください。

ステージ1 – トレイグ湖下流

建設の第一段階は1924年から1930年までの5年間かかり、費用は約300万ポンドでした。[ 5 ]

最大の難関は、ベン・ネヴィス山塊の下にあるトレイグ湖からの圧力トンネルの建設で、1926年夏に着工された。トンネルは岩盤を手で掘り、爆薬を投入するための穴は圧縮空気ドリルで掘られた。当初は液体酸素爆薬が使用されたが、安全ではあるものの扱いが複雑だったため、代わりにゼリグナイトが使用された。建設の最終段階は、湖底から約20フィート（6メートル）、地表から100フィート（30メートル）の地点まで掘削し、トンネルをトレイグ湖に接続することだった。1930年1月3日、特別に調合された1.5トンのゼリグナイトが爆発し、残りの岩盤が吹き飛ばされた。[ 6 ]

建設を円滑に進めるため、11の中間地点（4つの垂直坑道と7つの水平坑道）から両方向に作業が進められ、フォート・ウィリアム上空の西側坑道を含む合計23の作業面が設けられました。これらの中間地点は水路の近くに位置しており、後に一連のダムによって堰き止められ、計画全体の水量の約16%を供給しました。[ 7 ]

発電所と製錬所は1929年末に完成し、当初は6,800kWの発電機5基がペルトン水車に接続されていました。水車は、計画の落差を最大化するため、可能な限り海面に近い深い岩盤掘削部に設置されました。[ 5 ]

1929年12月30日、最初のアルミニウム鋳造が行われた。[ 8 ]動力源は支流の水のみであった。[ 5 ]

ステージ 2 – トレイグダムとラガンダム

1930年7月、議会の補足法案が成立し、計画の第二段階の完了期限が延長された。工事は翌年初頭に開始され、トレイグダムとラガンダム、そして接続トンネルの土木工事は1934年までに完了した。[ 9 ]

3年後、アルミニウム需要の低迷期を経て、発電所は改修されました。発電所上部の丘陵斜面に3本のパイプが追加設置されました。これらのパイプは直径69インチ（1.8メートル）で、長さ30フィート（9.1メートル）の区間に分けて設置され、現場で溶接されました。さらに5基のペルトン水車と発電機が設置され、それぞれ定格出力7,000kWでした。[ 10 ]

トレイグダム

下流から見たトレイグ湖ダム

トレイグ湖の下流約400メートル（1/4マイル）にダムが建設され、最高水位は11メートル（35フィート）上昇し、外径819フィート（819フィート）となった。これにより貯水量が大幅に増加し、最低水位である外径695フィート（212メートル）から78億3800万立方フィート（2億2190万立方メートル）の貯水が可能となった。また、ダムの建設により水力発電設備の落差も増加し、発電量が増加した。[ 11 ]

ダムは岩盤充填式で、中央のコンクリート製コアウォールは岩盤に埋め込まれている。ダムの露出部は高さ40フィート（12メートル）、幅380フィート（120メートル）で、コアウォールの天端長は675フィート（206メートル）、最大深度は122フィート（37メートル）である。上流側と下流側の勾配はともに3:1で、放水路は現場打ちの鉄筋コンクリートで保護されている。[ 11 ]

貯水池の建設には、トレイグ湖岸沿いの ウェスト・ハイランド線の1.5マイル (2.4 km) の迂回も必要となった。

ラガンダム

下流に水を排出する6つのサイフォンのうち2つを備えたラガンダム

ラガンダムは、ラガン湖の下流約7kmの谷間の狭窄部に建設され、ラガン貯水池を形成しました。この貯水池は、ラガン湖の貯水容量を活用するために浚渫されたスピアン川の一部によってラガン湖と繋がっています。下流のダム建設地は上流の代替地点よりも大規模なダムを必要としましたが、いくつかの利点がありました。[ 11 ]

  • トレイグ湖へのトンネルは短く、直径は小さく、容量は同等である。
  • ラガン貯水池の貯水容量の増加（堆積物の堆積のためのトンネル底下のデッドストレージを含む）
  • ラフバーン川を迂回させるための導水橋の必要性をなくす。

このダムは、長さ700フィート（210メートル）、高さ130フィート（40メートル）の巨大なコンクリート重力式構造物です。[ 12 ]平面図では、半径2,000フィート（610メートル）の緩やかな曲線を描いていますが、アーチ型ダムとしては機能していません。ダムの全長にわたって平らな放水路が設けられ、洪水時の流量を増やすために6つのサイフォンが設置されています。 [ 11 ]

ラガン貯水池の貯水容量は14億8000万立方フィート（4200万立方メートル）で、最高水位は外径820フィート（250メートル）から最大水位は804フィート（245メートル）までである。[ 11 ]ラガン湖の水位はダムによって上げられなかった。上げると隣接するA86道路の大幅な迂回が必要となり、貴重な財産が浸水する恐れがあったためである。[ 12 ]

接続トンネル

トレイグ湖下流の主圧力トンネルと同様に、ラガン貯水池間のトンネルも岩盤を掘削し、コンクリートで覆工しました。このトンネルも複数の切羽から構成され、3つの中間横坑が設けられ、これらの横坑は河川からの集水に使用されました。トンネルの直径は約14フィート（4.3メートル）で、平坦なインバートを備え、全長2.75マイル（4.4キロメートル）にわたって15フィート（4.6メートル）の落差があります。[ 11 ]

ステージ3 – スペイダムとマシー川の転流

計画の第3期および最終期は1941年から1943年にかけて実施され、スペイ川の源流を利用することでラガン湖の集水域をさらに拡大しました。工事は、サー・ウィリアム・ハルクロウ・アンド・パートナーズのパートナーであるシリル・ミンチン・ロバーツが監督しました。建設はバルフォア・ビーティが担当し、カナダ陸軍第1トンネル工事中隊の支援を受けました。[ 13 ] [ 14 ]これらのカナダ兵の多くは、カークランド・レイクの元鉱夫でした。[ 4 ]

スペイダムは1942年から1943年にかけて、マーキー川合流点のすぐ下流に建設されました。ダム本体はコンクリート重力式で、長さ943フィート（287メートル）、高さ57フィート（17メートル）です。堤頂標高268.2メートル（880フィート）の外径に長さ93メートル（305フィート）の余水路があり、北側には約2メートル（6.6フィート）高いマスフィルセクションがあります。ダムの南側には魚道が設けられています。 [ 3 ] [ 10 ] [ 15 ]

ダムに貯められた水は、自然の水流に逆らって、クルナックダン湖の切通しから西へ流れます。その後、約3キロメートル（2マイル）のトンネルを通過し、ラガン湖の東端に排水されます。スペイ川からの最大取水量は毎秒776立方フィート（22.0 m³/s）ですが、2020年から2022年の平均はわずか14 m³/sでした。トンネルは1941年に建設され、12月末に完成しました。[ 10 ] [ 15 ]

スペイ川の支流であるマシー川に、A86号線上流に小規模なダムが建設されました。水は導水橋と2つの小規模トンネルを経由して、ラガン湖への主要な流入源であるパタック川へと送られます。最大取水量は11.3 m³ / s（400 cu ft/s）です。[ 15 ]

タービンのアップグレード

2008年、リオ・ティント・アルキャンは、アンドリッツ・テック・ハイドロに水力発電タービンのアップグレードを3,000万ユーロで委託した。[ 16 ]これは、合計出力72MWの2台の直流発電機を駆動する水平軸ツインジェットペルトン水車機械であった元の12台のタービンを交換することであった。 [ 16 ] [ 17 ] 2012年までに、交流発電機を駆動する新しい水平軸フランシス水車5台が設置され、[ 18 ]各定格出力は17.3MWで、出力が20%増加した。[ 19 ]

現在の操作

フォートウィリアム製錬所

リオ・ティント/アルキャンの英国における他の製錬所（インバーゴードン（1981年）、キンロックレーベン（2000年）、アングルシー（2009年）、ラインマス（2012年））が閉鎖された後、フォート・ウィリアムの水力発電施設と製錬所はリオ・ティント/アルキャンによって運営された。製錬所は閉鎖の危機に瀕し、2016年に売りに出された。SIMECとリバティ・ハウス・グループを傘下に持つGFGアライアンスが落札者となり、ロッホアバー製錬所を3億3000万ポンドで買収した。同社は工場を拡張し、合金ホイールなどの自動車部品を生産する計画を発表した。[ 20 ]これは後に取り下げられ、2020年11月に発表されたアルミニウムリサイクル施設の計画に置き換えられた。[ 21 ]

アルカン・エステート

2021年4月3日、ジャハマ・ハイランド・エステーツ（旧称「アルキャン・エステーツ」）が2016年にリオ・ティント・マインズのロッホアバー・アルミニウム工場買収取引の一環として購入されていたことが明らかになった。溶鉱炉に大量の電力が必要なため、製錬所は11万4000エーカーのエステーツの流域を排水する水力発電所の近くに位置している。アルキャンはすべての製錬所をそのように設計した。エステーツにはベン・ネビス山の北壁も含まれる。報道によると、スコットランド政府はエステーツを水力発電所とアルミニウム製錬所から分離してはならないと命じたが、グプタ氏はそれを無視し、エステーツの所有権をマン島に所在する企業に置いた。2016年の取引は3億3000万ポンドで、英国財務大臣によって保証されていた。保守党の財務担当報道官マード・フレイザー氏は、スコットランド政府との合意違反疑惑について批判的であり、スコットランド政府に対し「公的資金を守るために必要なあらゆる措置を講じる」よう求めた。[ 22 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「リオ・ティントの製錬所、3億3000万ポンドで売却へ」 BBCニュース、2016年11月23日。 2024年4月12日閲覧。
  2. ^ a b c Halcrow, WT (1931年1月). 「ロッホアバー水力発電計画（巻末の図版を含む）」 .土木学会議事録. 231 (1931): 31– 63. doi : 10.1680/imotp.1931.15361 . ISSN 1753-7843 . 
  3. ^ a b c「MHG55076 - Spey Dam - Highland Historic Environment Record」 . Highland Historic Environment Record . 2024年4月12日閲覧。
  4. ^ a bポール・コーワン「勝利のためのトンネル工事」スコットランド軍事災害. 2024年4月13日閲覧。
  5. ^ a b c dペイン 1988、13ページ
  6. ^ペイン 1988、11～13ページ
  7. ^ペイン 1988、9～11ページ
  8. ^ 「ロッホアバーにアルミニウム。最初の鋳型の鋳造。地区の未来」グラスゴー・ヘラルド紙、1929年12月31日。 2017年5月28日閲覧。
  9. ^ペイン 1988年、13～14頁。
  10. ^ a b cペイン 1988, p. 14
  11. ^ a b c d e f Naylor, AH (1937年2月). 「ロッホアバー水力発電計画の第二段階の開発（写真と付録を含む）」 .土木学会誌. 5 (4): 3– 48. doi : 10.1680/ijoti.1937.14769 . ISSN 0368-2455 . 
  12. ^ a bパクストン、ローランド；シップウェイ、ジム（2007年）『スコットランド土木工学遺産：ハイランドと諸島』トーマス・テルフォード社ISBN 978-0-7277-3488-4。
  13. ^ Cowie, John (2011年3月). 「水力発電とパネルエンジニア ― 永続的な遺産 パート2」 .ダムと貯水池. 21 (1): 15– 30. Bibcode : 2011DamRe..21...15C . doi : 10.1680/dare.2011.21.1.15 . ISSN 1368-1494 . 
  14. ^ペイン、ピーター・L. (1988). 『水力発電：北スコットランド水力発電委員会が実施した主要水力発電計画の発展に関する研究』アバディーン：アバディーン大学出版局、p. 14. ISBN 978-0-08-036584-8。
  15. ^ a b c Perez-Livermore, Glen; Ruddick, Lee (2023年10月6日).スペイ川上流域における水理学的/水文学的評価とモデリング、および修復オプションの特定(PDF) (報告書) . 2024年6月2日閲覧。
  16. ^ a b「アンドリッツ、スコットランドの発電所をアップグレード」『ザ・エンジニア』 2008年4月4日。 2024年4月13日閲覧。
  17. ^ 「アルミニウム工場の大規模改修」 BBCニュース、2008年1月30日。 2024年4月13日閲覧。
  18. ^ 「アルミニウム製錬所のオンサイト水力発電改修」 Power Engineering International、2008年4月7日。 2024年4月13日閲覧。
  19. ^ ANDRITZ HYDRO 2017年5月会社プレゼンテーション(PDF) 。 2024年4月13日閲覧– andritz.comより。
  20. ^ 「自動車部品工場と製錬所の新規雇用計画」 BBCニュース、2017年3月3日。 2024年4月13日閲覧。
  21. ^ 「ロッホアバーの合金ホイール工場、9400万ポンドの新設アルミリサイクル工場に移転」スコティッシュ・コンストラクション・ナウ2020年11月20日2024年4月13日閲覧。
  22. ^ギル、オリバー、ミラード、レイチェル（2021年4月3日）。「グプタ氏、納税者支援のSNPとの取引でスコットランドの狩猟地を取得」。テレグラフ・メディア・グループ・リミテッド。

参考文献

ウィキメディア・コモンズには、ロチャバー水力発電計画に関連するメディアがあります。
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