Zapora Croton (Michigan)

Ten artykuł dotyczy tamy na rzece Muskegon w stanie Michigan. Informacje na temat zapory na rzece Croton w Nowym Jorku można znaleźć w artykule New Croton Dam .

Croton Dam
Croton Dam i elektrownia wodna
Oficjalne imię	Elektrownia wodna Croton
Kraj	Stany Zjednoczone
Lokalizacja	Croton Township , hrabstwo Newaygo , Michigan
Współrzędne
Zamiar	Moc
Status	Operacyjny
Rozpoczęła się budowa	25 czerwca 1907
Data otwarcia	3 września 1907
Właściciel(e)	Energia Konsumentów
Zapory i przelewy
Rodzaj zapory	Nasyp, wypełniony ziemią
Konfiskaty	Rzeka Muskegon
Wysokość	40 stóp (12 m)
Długość	370 stóp (113 m)
Szerokość (grzebień)	20 stóp (6 m)
Szerokość (podstawa)	800 stóp (244 m)
Objętość zapory	104 000 jardów sześciennych (79 514 m 3 )
Zbiornik
Tworzy	Zbiornik Croton
Całkowita pojemność	22 095 akrów stóp (27 253 781 m 3 )
Powierzchnia	1209 akrów (489 ha)
Elektrownia
Data prowizji	1907/1915
Typ	Bieg rzeki
Turbiny	2 x 4,4 MW typu Francis
Zainstalowana pojemność	8,85 MW
Elektrownia wodna Croton
Krajowy rejestr miejsc o znaczeniu historycznym USA
Miejsce historyczne stanu Michigan
Elektrownia Croton Dam od strony południowo-wschodniej
Lokalizacja w stanie Michigan Croton Dam (Michigan) (Stany Zjednoczone)
Architekt	Williama D. Fargo
Nr referencyjny NRHP	79001165
Znaczące daty
Dodano do NRHP	8 sierpnia 1979
Wyznaczony MSHS	16 sierpnia 1979

Croton Dam (lub Croton Hydroelectric Plant ) to wypełniona ziemią zapora nasypowa i kompleks elektrowni na rzece Muskegon w Croton Township w hrabstwie Newaygo w stanie Michigan . Został zbudowany w 1907 roku pod kierunkiem Williama D. Fargo przez Grand Rapids - Muskegon Power Company, poprzednika Consumers Energy . Tama o wysokości 40 stóp (12 m) zatrzymuje 7,2 miliarda galonów amerykańskich (6 miliardów galonów imp. / 27 miliardów litrów) wody w zbiorniku o powierzchni 1209 akrów (489 ha) i jest w stanie wytworzyć 8850 kilowatów przy szczytowym odpływie. Został on wpisany do Krajowego Rejestru miejsc o znaczeniu historycznym w 1979 roku.

Historia

Historia tamy Croton przeplata się z historią Williama A. Foote (1854–1915) i Jamesa B. Foote (1867–1924), braci z Adrian w stanie Michigan , z rozwijającym się imperium elektroenergetycznym, wraz z Williamem G. Fargo, inżynier budownictwa lądowego z Jackson , który zaprojektował podobne elektrownie wodne na całym Środkowym Zachodzie.

William A. Foote był 30-letnim operatorem młyna w Adrian w stanie Michigan w 1884 r., kiedy to, co było wówczas częstym zjawiskiem, zapewnił przestrzeń i moc wału ze swojego koła młyńskiego do Thomson - Houston, lokalnego zakładu energetycznego uruchomienie, aby zapalić 12 latarni ulicznych. Zafascynowany potencjałem, w ciągu roku zwerbował swojego wówczas 17-letniego brata Jamesa i przeniósł się do Jackson w stanie Michigan , aw 1886 wspólnie założyli Jackson Electric Light Works (firmę poprzednika Consumers Energy ), która zaczęła od oświetlenia śródmieścia Jacksona elektrycznie. Bracia Foote w ciągu kilku lat założyli podobne firmy miejskie w Battle Creek i Adrian. W wielu przypadkach tamy już zbudowane dla młynów, tartaków itp. zostały przebudowane na generatory elektryczne, ale w niektórych przypadkach zbudowano nowe tamy. Wraz ze wzrostem znajomości technologii i samej technologii zakres projektów stawał się coraz bardziej ambitny.

Poprzednie projekty

Pierwsze projekty braci Foote w Jackson, Battle Creek i Adrian, podobnie jak większość projektów elektroenergetycznych sprzed 1900 roku, zostały stworzone z myślą o oświetleniu ulicznym, z pewnym ograniczonym oświetleniem mieszkalnym i biznesowym. Ponieważ przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości nie było dobrze poznane, znajdowały się one w pobliżu obsługiwanych miast. Ale zapotrzebowanie na energię rosło, napędzane między innymi pojawieniem się tramwajów i zwiększonym przemysłowym wykorzystaniem energii elektrycznej, przewyższającym przepustowość mniejszych rzek i istniejących tam. Szukano więc większych rzek. W 1898 roku bracia Foote, współpracując z partnerem inżynierskim Fargo, zbudowali zaporę Trowbridge na rzece Kalamazoo , aby zaopatrywać miasto Kalamazoo . Tama znajdowała się w pobliżu Allegan , około 25 mil (40 km) od miasta, co było wówczas niespotykaną odległością i była pierwszym dużym projektem hydroenergetycznym w zachodnim Michigan. Początkowo nękana utratą mocy podczas transmisji i innymi problemami, zapora Trowbridge z powodzeniem zapewniła zasilanie na większym obszarze niż poprzednie tamy, po tym jak bracia Foote udoskonalili najnowocześniejsze izolatory i sprzęt do przesyłu energii elektrycznej .

Tamowanie Muskegon

Lokalizacja Croton Dam (czerwona kropka). Little Muskegon wpływa ze wschodu, podczas gdy Muskegon płynie generalnie z północy na południe.

Archiwalna pocztówka przedstawiająca elektrownię Croton Dam (przed dodaniem drugich 2 jednostek wytwórczych w 1915 r.)

Grand Rapids było dużym rynkiem energii, na który następnie zwrócili uwagę Foote. Fargo doradzał braciom Foote w sprawie możliwych lokalizacji elektrowni wodnych na rzece Muskegon , która ma drugi co do wielkości odpływ śródlądowej (nie łączącej Wielkich Jezior ) rzeki Michigan po Grand River (która ma większy basen i największy odpływ rzek śródlądowych Michigan ). W przeciwieństwie do Grand, Muskegon nie jest żeglowny , więc tamy nie powodowałyby trudności w ruchu rzecznym. Poprzez spółkę zależną ich holdingu, Commonwealth Power , Grand Rapids - Muskegon Power Company, w 1904 roku zlecili budowę Rogers Dam i Croton Dam na Muskegon, a także Webber Dam na Grand River. Rogers, w górę rzeki Croton, został ukończony jako pierwszy w 1906 roku, ale Croton, położone tam, gdzie Little Muskegon łączy się ze wschodu, było bardziej ambitnym projektem. Jedna trzecia wioski Croton zostałaby zatopiona przez jezioro retencyjne, które zaczęło się wypełniać w sierpniu 1907 r. William D. Fargo został wysłany do nadzorowania budowy i służył jako główny inżynier.

Budowa

Firma Fargo opracowała nowe metody budowy ziemnych zapór nasypowych na podłożach z gruntów miękkich, wykorzystujących śluzy hydrauliczne . Zapora została zbudowana latem, między 25 czerwca a 3 września 1907 r. Jako pierwsza ukończono sekcje elektrowni i przelewu tamy, wykorzystując konwencjonalne współczesne projekty inżynieryjne.

Następnie Fargo zbudował pompownię, w której zastosowano siedem pomp obrotowych napędzanych elektrycznie, aby przenosić wodę rzeczną w górę 10-calowego (250 mm) rurociągu do urwiska około 110 stóp (34 m) nad rzeką Muskegon. Zmniejszenie średnicy do 4 cali (100 mm) zwiększyło ciśnienie do około 80 PSI, a wodę podawano do dysz za pomocą elastycznych gumowych węży. Strumienie wody pod wysokim ciśnieniem przeniosły mieszankę wody glebowej do żelaznych koryt, które skierowały materiał na około 800 stóp (240 m) z lekkim spadkiem z powrotem do miejsca zapory. Gdy materiał został osadzony, został on ułożony warstwami, a woda mogła spłynąć, zagęszczając go. Podczas tej fazy pozwolono rzece płynąć przez tory elektrowni i wypływać z przelewu.

Sekcja generatora elektrowni, przedstawiająca oryginalne generatory Westinghouse

Sekcja turbiny elektrowni, przedstawiająca nowsze generatory pionowe

Croton Dam jest jednym z najwcześniejszych przykładów zastosowania tej techniki na wschód od rzeki Mississippi. Główną zaletą hydraulicznej metody śluzowania był jej koszt. Całkowity koszt budowy nasypu o długości 370 stóp (110 m), który zawierał 104 000 jardów sześciennych (80 000 m ³ ) materiału, wyniósł tylko 7 076 USD, czyli około 7 centów za przeniesiony metr sześcienny materiału. Firma Fargo zastosowała tę metodę również do wykonania wypełnienia o objętości 20 000 jardów sześciennych (15 000 m ³ ) pod most drogowy przecinający rzekę Muskegon bezpośrednio w dół rzeki od tamy. Wypełnienie Fargo zbudowane dla podejścia do mostu autostradowego kosztowało mniej więcej tyle samo.

Elektrownia Croton ma dwa sąsiadujące ze sobą asymetrycznie połączone budynki: budynek generatora od zachodu i budynek turbiny od wschodu, ułożone na planie litery L. Betonowy fundament wspiera około 3000 pali z drewna dębowego, a ściany obwodowe wsparte są na palach z blachy stalowej, które również zapobiegają podcinaniu fundamentu przez wodę. Oba budynki mają około 60 stóp (18 m) wysokości, z kratownicami Warrena podtrzymującymi dachy i rozciągają się na około 150 na 80 stóp (46 na 24 m).

Dwie żelbetowe ściany oporowe rozciągają się 40 stóp (12 m) w górę rzeki od północno-wschodniego i północno-zachodniego narożnika budynku generatora, tworząc trójkąt i służą jako kotwica dla pływającego wysięgnika na śmieci, który utrzymuje śmieci z dala od dołów turbin. Podobny trójkąt tworzą dwie żelbetowe ściany oporowe rozciągające się 50 stóp (15 m) w dół rzeki od południowej strony budynku generatora. Betonowa ściana oporowa rozciąga się na dodatkowe 140 stóp (43 m) na południe od wierzchołka tego trójkąta.

Kiedy budynek generatora został oddany do użytku, znajdowały się w nim dwa poziome generatory Westinghouse , pierwotnie o napięciu 6600 woltów, pracujące z prędkością 225 obr./min i wytwarzające 3-fazowy prąd przemienny w 60 cyklach. Napędzane były turbinami. Napięcie zwiększono do 100 000 woltów za pomocą trzech chłodzonych olejem transformatorów połączonych w trójkąt o mocy 3000 kilowatów. Były one regulowane za pomocą przełączników olejowych, a transformatory i rozdzielnice umieszczono w południowym krańcu budynku generatora.

Zapora Croton i elektrownia wodna zostały ukończone w 1907 r., A uroczyste otwarcie odbyło się 7 września 1907 r. We wsi (nazwanej na cześć Croton-on-Hudson w stanie Nowy Jork ). Współczesne relacje podają, że „burmistrz Grand Rapids, George Ellis, wraz z dużym kontyngentem urzędników miejskich i biznesowych udał się specjalnym pociągiem na północ do wioski Croton. Po zwiedzeniu wielkiej tamy udali się na pobliskie pole na wyśmienitą kolację, po której nastąpił cygara i przyjacielska gra w baseball”.

Aby osiągnąć wydajny przesył energii na odległość 50 mil (80 km) do Grand Rapids, zbudowano linię wysokiego napięcia o napięciu 100 000 woltów, wówczas linię przesyłową o najwyższym napięciu na świecie. Dr Charles Steinmetz , „czarodziej” z General Electric , odwiedził to miejsce i przeprowadził testy linii przesyłowych w 1908 roku. Na początku 1909 roku napięcie linii zostało zwiększone do 110 000 woltów.

modyfikacje

Znaczącą przebudowę i rozbudowę mocy wytwórczych przeprowadzono w 1915 r. Dodano dodatkowe turbiny i generatory, zacierając różnicę między budynkami. Budynek generatora otrzymał pary Allis-Chalmers do napędzania generatorów poziomych Westinghouse. Każda para turbin ma moc znamionową 4000 koni mechanicznych, gdy pracuje z prędkością 225 obr./min przy wysokości hydraulicznej 39 stóp (12 m). Napięcie robocze dwóch oryginalnych generatorów poziomych Westinghouse zostało podniesione do 7500 woltów, przy odpowiednim wzroście napięcia sieciowego ze 110 000 do 115 000 woltów.

Budynek turbiny został zmodyfikowany, aby pomieścić więcej sprzętu, co spowodowało zmianę układu ścian w celu jego powiększenia i dodanie do niego szczytu, podobnego z wyglądu do budynku generatora. Ma znacznie wyższą kondygnację niż budynek generatora i otrzymał parę pionowych turbozespołów / generatorów.

Zachodnia rozdzielnia dodana w 1930 roku

Transformatory i aparaturę łączeniową usunięto z budynku generatora w 1930 r., kiedy oddano do użytku oddzielną rozdzielnię/podstację na zachód od przelewu. Wkrótce potem, w 1931 r., do zapór Croton i Rogers dołączyła zapora Hardy . Hardy był ostatnim dużym projektem elektrowni wodnej zbudowanym w Michigan przez Consumers Energy. Po ukończeniu tama o wysokości 40 stóp (12 m) zgromadziłaby później 7,2 miliarda galonów amerykańskich (6 miliardów galonów imp. / 27 miliardów litrów) wody w zbiorniku o powierzchni 1209 akrów (489 ha) i jest w stanie wyprodukować 8850 kilowatów przy szczytowym wypływie.

Dziedzictwo

Historyczny znak rozpoznawczy został umieszczony na zaporze Croton po jej ukończeniu. To czyta:

Firma Grand Rapids - Muskegon Power Company (poprzedniczka dzisiejszej Consumers Energy Company) zbudowała elektrownię wodną Croton w latach 1906-1907. Elektrownia i jej linia przesyłowa o napięciu 110 000 woltów (najwyższe napięcie używane w tamtym czasie) przyciągnęła międzynarodową uwagę. Ciekawscy widzowie pojechali na miejsce pociągami wycieczkowymi, gdzie otrzymali wycieczkę po zaporze i elektrowni, a także uroczystą kolację. Kiedy elektrownia weszła do pełnej eksploatacji we wrześniu 1907 roku, reprezentowała najnowsze osiągnięcia w wytwarzaniu i przesyłaniu energii elektrycznej. Inżynierowie z Rosji, Anglii, Francji, Włoch, Japonii i Indii zwiedzili fabrykę po jej otwarciu. Obiekt jest wpisany do Krajowego Rejestru Miejsc Historycznych.

Elektrownia wodna Croton została wpisana do rejestru stanu Michigan i otrzymała znacznik historii stanu Michigan (miejsce S0684). Znacznik został zastąpiony nowym w 2005 r. Miejsce to zostało następnie wpisane do Krajowego Rejestru Miejsc Historycznych w 1979 r. Jako identyfikator struktury nr 79001165.

Wpływ i kontrowersje

Podczas gdy Croton rozwinął najnowocześniejszą technologię hydroelektryczną, zatopił również znaczne odcinki malowniczych i szybko płynących odcinków rzek Muskegon i Little Muskegon. Niektórzy obrońcy przyrody uważają, że Croton Dam i inne tamy na Muskegon dzielą rzekę o długości 219 mil (352 km) na krótsze, dysfunkcyjne pod względem ekologicznym jednostki. Blokuje przepływ ryb z jednego odcinka rzeki do drugiego. Według danych firmy rzekomo powoduje potencjalnie szkodliwe zmiany temperatury wody i poziomu tlenu na odcinku rzeki poniżej tamy.

Przelew i elektrownia z dolnego biegu rzeki

Tama była zagrożona przez opady deszczu podczas powodzi we wrześniu 1986 r. Croton i Hardy prawie zawiodły podczas szczytu powodzi, spowodowanej burzą, która zrzuciła 14 cali (36 cm) deszczu na zachodni stan Michigan w ciągu 48 godzin. Urzędnicy Consumers Energy stwierdzili, że „gdyby tama Hardy zawiodła, tama Croton zostałaby zmyta, a każda społeczność od Croton po Muskegon zostałaby zanurzona pod kilka stóp wody”.

Następnie, w 1989 roku, dyrektor rybołówstwa stanu Michigan, John Robertson, scharakteryzował tamy hydroelektryczne jako „betonowe i stalowe potwory” i zasugerował usunięcie 11 zapór Consumers Energy z rzek Muskegon, Manistee i AuSable. Lokalni urzędnicy zebrali następnie podpisy petycji od 14 000 osób, które poparły utrzymanie tam. Rząd federalny ponownie licencjonował tamy do 2034 r., Ale wymagał zmian operacyjnych zmniejszających ich szkodliwy wpływ na rzekę Muskegon.

Aktualny stan

Zapora Croton i elektrownia wodna są własnością i są zarządzane przez Consumers Energy , firmę energetyczną z siedzibą w Jackson w stanie Michigan . Croton wytworzył 44 miliony kilowatogodzin energii elektrycznej w 2006 roku, co zaspokoiłoby roczne zużycie energii elektrycznej około 6000 klientów indywidualnych.

Trzy tamy, Rogers, Hardy i Croton (wszystkie należące do Consumers Energy i przez nią obsługiwane), działają w różnych trybach, ale wspólnie dają wpływ netto rzeki na przepływ wody. Sam Rogers ma niewielkie spiętrzenie lub nie ma go wcale i płynie w trybie rzeki, przepuszczając tyle wody, ile otrzymuje. Croton i Hardy pracują na koncercie. Hardy, który ma zbiornik o większej pojemności, większe turbiny i znajduje się powyżej Croton, działa w trybie pełnego szczytu , co oznacza, że ​​przepływ rzeki jest zatrzymany i wykorzystywany do generowania energii elektrycznej w okresach szczytowego zapotrzebowania. Powoduje to duże wahania przepływów wody i poziomów zbiorników, zwykle przy niskim odpływie w nocy, kiedy zapotrzebowanie na energię jest najmniejsze. Pełen szczyt był kiedyś bardzo powszechny, ale ze względu na wahania odpływu jest teraz mniej powszechny. Jednak w przypadku Croton bezpośrednio w dole rzeki i bez odcinka rzeki (piętrzenie Croton rozciąga się z powrotem do ujścia Hardy), można go uruchomić w trybie ponownej regulacji, umożliwiając wyjście z naturalnego natężenia przepływu. Poziom zbiornika Croton zmienia się odwrotnie do Hardy'ego, podnosząc się w ciągu dnia i obniżając w nocy. Ponieważ zbiornik Hardy jest tak duży, jego poziom waha się łącznie około 4 cali (10 cm), podczas gdy zbiornik Croton waha się około 9 cali (23 cm). Podczas spływu zimowego i wiosennego Hardy może wahać się znacznie bardziej. Można go obniżyć do 12 stóp (4 m), aby zaspokoić zimowe zapotrzebowanie na energię, ale musi powrócić do normalnego poziomu do końca kwietnia każdej wiosny.

Razem trzy tamy (Rogers, Hardy i Croton) mogą generować około 45 500 kilowatów, z czego około 30 000 z Hardy.

Zobacz też

• Lista zapór i zbiorników w stanie Michigan
• Lista zarejestrowanych miejsc historycznych w hrabstwie Newaygo w stanie Michigan

Linki zewnętrzne

• Zdjęcie w trakcie budowy ze strony Consumers Energy
• Informacje o parkach i rekreacji z Departamentu Zasobów Naturalnych stanu Michigan
• Informacje o rybołówstwie z Departamentu Zasobów Naturalnych stanu Michigan
• Badanie wpływu zapory z miasta Big Rapids w stanie Michigan
• Croton-Hardy Business Alliance
• Historyczna dokumentacja American Engineering Record (HAER), złożona pod Croton Dam Road w Muskegon River, Croton, Newaygo County, MI:
  • HAER nr MI-81, „ Elektrownia wodna Croton ”
  • HAER nr MI-81-A, „ Elektrownia wodna Croton, Tama ”
  • HAER nr MI-81-B, „ Elektrownia wodna Croton, elektrownia ”
  • HAER nr MI-81-C, „ Croton Hydroelektrownia, przelew ”
  • HAER nr MI-81-D, „ Elektrownia wodna Croton, podstacja ”
• Zapora Croton w Structurae