مشاريع الطاقة الكهرومائية في الردهات

بدأ البناء عام ١٨٩٥. تم تعديل بحيرة غارث ببناء سد من الخرسانة والحجر في طرفها الجنوبي الغربي، بالإضافة إلى سد ترابي. ^{[ ٧ ]} يبلغ طول الجزء الخرساني ٢١٠ أمتار (٦٩٠ قدمًا) وارتفاعه حوالي ٧ أمتار (٢٣ قدمًا) ، ^{[ ٨ ]} أو ربما ٢٣٢ مترًا (٧٦٠ قدمًا) وارتفاعه حوالي ٩ أمتار (٣٠ قدمًا) . ^{[ ٩ ]} رفع السد منسوب مياه بحيرة غارث بمقدار ٦.١ متر (٢٠ قدمًا) ، مما أدى إلى اتصالها ببحيرة فارالين، وأُعيد تسمية خزان التخزين المشترك، الذي بلغ طوله ٧.٢ كيلومتر (٤.٥ ميل) ، إلى بحيرة مور . نُقلت المياه من الخزان على طول المجرى الأصلي لنهر فويرز إلى قمة شلالات فويرز العليا. ومن هناك، حُفر نفق عبر الصخور الصلبة لمسافة ٠.٨٠ كيلومتر (٠.٥ ميل) ، واستمرت المياه عبر أنابيب من الحديد الزهر إلى محطة التوليد. كان قطر الأنابيب 76 سم (30 بوصة) ، ووُضعت في خندق وغُطيت بالرمل. وفر هذا ضغطًا مائيًا قدره 110 أمتار (350 قدمًا) للتوربينات، وعلى الرغم من وجود بعض الجدل حول قدرة أنابيب الحديد الزهر على تحمل هذا الضغط، لم تُسجّل أي مشاكل. شغّلت المياه خمسة توربينات من نوع جيرارد موصولة بمولدات تيار مستمر من نوع أورليكون، والتي كانت قادرة على إنتاج طاقة إجمالية قدرها 3.75 ميغاواط. ^{[ 7 ]}          

تم التعرف على الألومنيوم لأول مرة في أوائل القرن التاسع عشر، وطُوّرت عمليات استخلاصه من خام البوكسيت خلال القرن نفسه. وكانت عملية هيرولت-هول الأكثر واعدة، والتي طورتها شركتا بي تي إل هيرولت في فرنسا وسي إم هول في أمريكا بشكل منفصل في الفترة ما بين 1886 و1887، إلا أنها كانت تتطلب كميات كبيرة من الكهرباء. وحصلت شركة الألومنيوم البريطانية، التي تأسست عام 1894، على حقوق استخدام هذه العملية في بريطانيا. وكان إنتاج طن واحد من الألومنيوم يتطلب حوالي 24 ميغاواط/ساعة من الطاقة، ولذا طُرحت فكرة استخدام الطاقة الكهرومائية الرخيصة لإنتاجه.

كانت الكهرباء المولدة من الطاقة الكهرومائية أكثر من كافية لإنتاج الألومنيوم، حيث بلغ الإنتاج حوالي 200 طن سنوياً بدءاً من يونيو 1896. وكان الألومنيوم منتجاً جديداً، ومع تجاوز الإنتاج للطلب، استُخدمت الطاقة أيضاً لإنتاج كربيد الكالسيوم، وأُجريت تجارب لتصنيع الفيروسليكون، والكربورندوم، والسيريوم، والمغنيسيوم، والأحجار الكريمة. ^{[ 7 ]}

شهد مصنع فويرز تحسناً مطرداً في كفاءته مع تطوير عملية هيرولت-هول، وبحلول عام ١٩٠٤، ازداد الطلب العالمي على الألومنيوم بشكل كبير لدرجة توقف إنتاج كربيد الكالسيوم، واقتصر إنتاج المصنع على الألومنيوم فقط. ^{[ ٧ ]} ومع ذلك، كانت المصانع الأكبر التي بُنيت لاحقاً في كينلوشليفن وفورت ويليام أكثر كفاءة، ومنذ عام ١٩٥٤، استُخدم المصنع لتكرير الألومنيوم المُنتج في تلك المواقع، وذلك بإعادة صهره وإزالة الشوائب، لإنتاج ألومنيوم "عالي النقاء". إلا أن هذه العملية أصبحت غير مُجدية اقتصادياً في نهاية المطاف، وأُغلق المصنع عام ١٩٦٧. واستُخدمت عجلات بيلتون ذات العمود الرأسي من جيرارد، التي رُكّبت عام ١٨٩٦ لتوفير الطاقة بجهد ٦٥ فولت وتيار ٨٠٠٠ أمبير، حتى إغلاق المصنع. ^{[ ١٠ ]}

v ت هـ مشروع فولز أوف فويرز الكهرومائي
قناة كاليدونيان بحيرة مور أبيرشالدر بيرن بهو 300 ميجاوات محطة توليد الطاقة جسر بهو 5 ميجاوات محطة توليد الطاقة نهر إي سد بحيرة مور شلالات البهو نهر غوراج مدخلات 5 ميجاوات ردهات ريفر Allt an Lòin جسر B862 جسر B862 ، وايتبريدج بحيرة لوخ نيس تناول فيشلين نهر فيشلين ألت برينياغ

استحوذ مجلس الطاقة الكهرومائية لشمال اسكتلندا على الموقع بعد فترة وجيزة من إغلاق مصنع الألومنيوم عام 1967. واستُبدلت توربينات جيرارد  بتوربين واحد ومولد كهربائي بقدرة 5 ميغاواط، يقعان في المبنى الرئيسي. ^{[ 10 ]} اعتبارًا من عام 2025ولا يزال هذا المشروع يعمل، على الرغم من أنه مملوك الآن لشركة SSE، حيث يولد حوالي 8 ملايين وحدة (جيجاواط ساعة) سنوياً. ^{[ 1 ]}

تشكل بحيرة مور الخزان العلوي، حيث يقع سد بحيرة مور على مخرجها إلى نهر غوراغ، بينما يقع سد غارثبيغ الترابي بالقرب من مصب نهر إي. وكان التعديل الوحيد على السدود الأصلية التي شُيدت عام ١٨٩٥ هو خفض مستوى مفيض سد بحيرة مور بمقدار ٠.٧٦ متر ( قدمان و٦ بوصات) ، نظرًا لزيادة خطر فيضان المياه نتيجة اتساع حوض التصريف. ^{[ ٣ ]}   

تم تحويل مجرى نهر إي إلى بحيرة مور عند إنشائه عام ١٨٩٥. وتم توسيع حوض التجميع بشكل أكبر أثناء إنشاء مشروع التخزين بالضخ، وذلك بتحويل جزء من تدفق نهر فيشلين المجاور إلى نهر إي عبر نفق طوله ٣.١١ كيلومتر (١.٩٣ ميل) . وبمتوسط ​​تدفق يبلغ ٧.٣ متر ^مكعب /ثانية (٢٦٠ قدم مكعب /ثانية) ، ينتج عن ذلك توليد إضافي سنوي قدره ٩٣ جيجاواط ساعة. ^{[ ٣ ]} النفق غير مبطن في معظمه باستثناء لوح خرساني على طول قاعه. يبلغ عرضه ٣.٣ متر وارتفاعه ٣.٥ متر (١١ قدمًا × ١١ قدمًا و٦ بوصات) ، ويمكنه تحويل ما يصل إلى ٢٤ متر ^مكعب /ثانية (٨٥٠ قدم مكعب /ثانية) من المياه، أي ما يعادل ٤.٥ أضعاف متوسط ​​التدفق السنوي في نهر فيشلين. ^{[ ١٢ ]}               

يربط نفق منخفض الضغط محطة التحكم العلوية في بحيرة مور بغرفة التوازن على سفح التل فوق بحيرة لوخ نيس. ويشمل هذا النفق جزءًا من خط أنابيب فولاذي فوق سطح الأرض عند عبوره وادي غلين ليث، ويبلغ قطره 5.9 متر (19 قدمًا) وسماكة جداره 16 ملم (0.63 بوصة) . يمتد الأنبوب الفولاذي داخل الأنفاق لمسافة 47.5 مترًا (156 قدمًا) باتجاه غرفة التوازن التي تبعد 32.9 مترًا (108 أقدام) باتجاه بحيرة مور. غرفة التوازن مبطنة بالخرسانة، ويبلغ قطرها 18.6 مترًا (61 قدمًا) وارتفاعها 83 مترًا (272 قدمًا) ، أي ما بين 147 و230 مترًا (482 و755 قدمًا) من القطر الخارجي . أسفل هذه الغرفة، ينحدر عمود التوازن عموديًا، متصلًا بنفق الضغط العالي المؤدي إلى محطة توليد الطاقة. يتفرع نفق الضغط العالي، الذي يبلغ قطره 7.3 متر (24 قدمًا)، إلى نفقين عند ربع المسافة تقريبًا إلى المولدات، حيث يكون النصف الأخير عبارة عن أنفاق مبطنة بالفولاذ يبلغ قطرها عمومًا 4.9 متر (16 قدمًا) . ويتقلص قطر هذه الأنفاق إلى 4.6 متر (15 قدمًا) في الجزء الأخير الذي يبلغ طوله حوالي 75 مترًا (250 قدمًا) والمائل بزاوية 1: 1 + 1/2 ، ثم إلى 3.05 متر ( 10.0 قدمًا ) عند محاور الآلات . ^{[ 3 ] [ 13 ]}                        

تقع محطة توليد الطاقة في موقع محدود على شاطئ بحيرة لوخ نيس، على بُعد كيلومتر واحد تقريبًا (0.6 ميل) شمال شرق نهر فويرز. يقع التوربينان داخل بئرين، على عمق 35.1 مترًا (115 قدمًا) تحت مستوى مياه بحيرة لوخ نيس، وذلك للحد من تأثيرات التكهف . يبلغ قطر البئرين 19.35 مترًا (63.5 قدمًا) ، والمسافة بين مركزيهما 39.3 مترًا (129 قدمًا) ، ويفصل بينهما عمود صخري. يحتوي كل توربين على أنبوب سحب متصل بوحدة التحكم السفلية على شاطئ بحيرة لوخ نيس. تحتوي وحدة التحكم السفلية على بوابات قلابة متوازنة وشبكات لفصل صغار سمك السلمون . ^{[ 3 ] [ 13 ]}        

تُستخدم بحيرة لوخ نيس كخزان سفلي، وعلى الرغم من حجمها الكبير، فإن ملء الخزان العلوي بالكامل قد يُخفض منسوب المياه بمقدار 0.3 متر ( قدم واحدة) . في الطقس الجاف، كان من الممكن أن يؤدي ذلك إلى انعدام تدفق المياه إلى نهر نيس عبر سد تيلفورد الذي بُني لقناة كاليدونيا . لذلك، تم إنشاء قناة جانبية في الطرف الجنوبي، مزودة ببوابتين للتحكم، يبلغ ارتفاع كل منهما 0.9 متر (3 أقدام) وعرضها 7.9 متر (26 قدمًا) . ^{[ 3 ]}      

كان أنغوس فولتون كبير مهندسي الهندسة المدنية والهيدروليكية في مجلس شمال اسكتلندا للطاقة الكهرومائية منذ بداياته تقريبًا. ^{[ 14 ]} وقد رأى أن فويرز موقع مناسب لمحطة  كهرومائية تقليدية بقدرة 60 ميغاواط، ولكن بعد اكتمال محطة هنترستون أ للطاقة النووية ، أوصت لجنة التخطيط المشتركة، التي قدمت المشورة لكل من المجلس ومجلس جنوب اسكتلندا للكهرباء، بضرورة إنشاء محطة تخزين ضخ بقدرة  300 ميغاواط . في ذلك الوقت، خلف فولتون المهندس كيه آر فيرنون، ذو الخبرة الواسعة، والتي شملت العمل على إنشاء محطة تخزين ضخ أخرى في كروشان . وكان فيرنون من أشد المتحمسين لمحطات تخزين الضخ، لأنها تُكمل محطات الطاقة الحرارية الكبيرة مثل هنترستون. ^{[ 15 ]}

نُشرت خطط مشروع فويرز عام ١٩٦٨، وكان المشروع الإنشائي الأربعين الذي روّج له المجلس. ستكون بحيرة مور الخزان العلوي، وبحيرة نيس الخزان السفلي. تبلغ مساحة حوض تصريف بحيرة مور حوالي ٣٠ ميلاً مربعاً (٧٨ كيلومتراً ^مربعاً ) ، ولكن سيتم توسيعها إلى ٨٠ ميلاً مربعاً (٢١٠ كيلومترات ^مربعة ) بتحويل معظم تدفق نهري فيشلين وإي إلى البحيرة. وكما هو الحال في مشروع كروشان، سيكون النظام هجيناً، حيث سيُستمد حوالي ٢٥٪ من إنتاجه من المياه المتدفقة من حوض التصريف إلى بحيرة نيس، والباقي من عنصر التخزين بالضخ. قُدّرت تكلفة المشروع بحوالي ١٠٦ ملايين جنيه إسترليني، وكان مجدياً اقتصادياً، حيث بلغت تكلفة الكيلوواط الواحد المُركّب ٣٥.٢ جنيهاً إسترلينياً، مقارنةً بحوالي ٥٠ جنيهاً إسترلينياً لمحطة حرارية مماثلة الحجم. عُرضت الخطط على البرلمان في فبراير ١٩٦٩، وتمت الموافقة عليها في أبريل. ^{[ 4 ]}  

تتميز الصخور الواقعة بين بحيرتي لوخ مور ولوخ نيس بتشققات شديدة، مما يجعل حفر الأنفاق صعبًا، ولم يكن هناك سوى موقع واحد مرتفع بما يكفي لاستيعاب بئر موازنة. كان هذا الموقع في توم آن إيغ، وباتباع مسار منحني، أمكن حفر نفق الضغط المنخفض عبر جرانيت فويرز من بحيرة لوخ مور إلى بئر الموازنة. إلا أن المسار كان مقسومًا بوادي غلين ليث، وهو وادٍ صغير منخفض، ونظرًا لضعف جودة الصخور، امتد خط الأنابيب فوق سطح الأرض لمسافة قصيرة. وقد وفر هذا وجهتي عمل إضافيتين يمكن من خلالهما تنفيذ أعمال حفر الأنفاق. بلغ طول نفق الضغط المنخفض 2900 متر (9400 قدم) . ومن بئر الموازنة، تم حفر نفق بطول 7.3 متر (24 قدمًا) ، والذي غذّى نفقين مبطنين بالفولاذ لتزويد التوربينات بالطاقة. كانت هذه تقع في أسفل أعمدة بيضاوية الشكل يبلغ عمقها 165 قدمًا (50.2 مترًا) ، وهو ترتيب حافظ على سلامة المناظر الطبيعية للمنطقة ^{[ 16 ]} وتوافق مع شروط التخطيط التي تنص على أن يكون المخرج على عمق 115 قدمًا (35 مترًا) على الأقل تحت سطح بحيرة لوخ نيس. ^{[ 17 ]}    

فازت شركة إدموند نوتال المحدودة بعقد إنشاء بئر التوازن، وأنفاق الضغط العالي، ومحطة توليد الطاقة، وأعمال التحكم السفلية. أُرسِيَ عقد نفق الضغط المنخفض على شركة دنكان لوغان للإنشاءات، إلا أنها أفلست بعد ستة أشهر من بدء العمل في الموقع، فاستحوذت شركة نوتال على هذا الجزء من المشروع أيضًا. وقد قامت شركة بوفينغ بتوريد التوربينات العكسية بتكلفة تقارب مليوني جنيه إسترليني. بلغ ارتفاع بئر التوازن عند اكتماله حوالي 91 مترًا (300 قدم) وقطره 19 مترًا (61 قدمًا) . وقد بُطِّنَ بالخرسانة، التي صُبَّت دفعة واحدة بالعمل على مدار 24 ساعة يوميًا لمدة 21 يومًا، باستخدام مصراع تسلق يعمل بنظام هيدروليكي. ^{[ 18 ]} تم تعديل الخطط الأولية لتوجيه خطوط الطاقة ذات الجهد العالي 275 كيلوفولت بعيدًا عن المحطة بعد وجود اعتراضات على المسار، وبعد تحقيق عام، تم تحديد موقع محطة التحويل على بعد حوالي 910 أمتار (3000 قدم) على طول بحيرة لوخ نيس، مع دفن الكابلات تحت الأرض بين محطة الطاقة ومحطة التحويل. ^{[ 19 ]}   

تقع محطة توليد الطاقة الجديدة على الضفة الشرقية لبحيرة لوخ نيس، شمال مصهر الألومنيوم، وافتُتحت رسميًا في أبريل 1975. تبلغ قدرة المشروع 305 ميغاواط، ويتألف من مجموعتي توليد طاقة بقدرة 150 ميغاواط لكل منهما، تقعان في قاع أعمدة بيضاوية الشكل، بالإضافة إلى مولدات بقدرة 5 ميغاواط في محطة شلالات فويرز. تُدار التوربينات عن بُعد من مركز تحكم في بيرث، وعند حدوث زيادة مفاجئة في الطلب على الكهرباء، يمكن للمحطة البدء في توليد 300 ميغاواط في غضون 30 ثانية، باستخدام 200 طن من الماء في الثانية. في فترات انخفاض الطلب، تعمل التوربينات في الاتجاه المعاكس، حيث تستمد الطاقة من الشبكة لضخ المياه من بحيرة لوخ نيس إلى بحيرة لوخ مور، استعدادًا لفترة ارتفاع الطلب التالية. وللسماح بالضخ العكسي، لم تعد المياه لمحطة الطاقة تستخدم مجرى النهر، ولكن يتم تغذيتها من خلال 3.2 كيلومتر ( ميلين) من الأنابيب والأنفاق التي تمتد إلى المحطة من بحيرة مور. ^{[ 20 ]} 

عند اكتمال المشروع، بلغت تكلفته النهائية ضعف التقدير الأولي تقريبًا، أي 202 مليون جنيه إسترليني. إلا أن 60% من هذه الزيادة كانت بسبب التضخم، بينما يُعزى الجزء الأكبر المتبقي إلى طبيعة المنطقة الجيولوجية الصعبة للغاية، والتي تقع ضمن منطقة التصدع في صدع غريت غلين. وقد كان هذا المشروع آخر المشاريع التي نفذتها هيئة الطاقة الكهرومائية في شمال اسكتلندا. ^{[ 21 ]}

النفق ذو الضغط المنخفض الممتد من بحيرة مور إلى غرفة التوازن على شكل حرف D ويبلغ قطره 7 أمتار . من غرفة التوازن، يملأ الماء عمودًا خرسانيًا رأسيًا بعمق 112 مترًا وقطر مماثل لقطر النفق ذي الضغط المنخفض. في الأسفل، ينعطف النفق بزاوية قائمة، ويستمر كنفق خرساني مبطن بالفولاذ. ثم ينقسم إلى نفقين أصغر، مبطنين أيضًا بالفولاذ، ويتناقص عمقهما إلى 3 أمتار عند صمامات مدخل التوربينات. في عام 2002، انفصل جزء من البطانة الفولاذية عن الخرسانة في أحد الأنفاق، في القسم الأخير على عمق 49 مترًا أسفل مستوى بحيرة لوخ نيس. قام مهندسون من شركة كفارنر ماركهام في شيفيلد ، إنجلترا، بإزالة الهيكل الفولاذي التالف وتركيب بطانات مُعاد تصميمها، والتي كان لا بد من لحامها في الموقع، قبل استخدام 400 مسمار تثبيت لربطها بالخرسانة. ^{[ 22 ]}    

تُنتج مولدات الطاقة في محطة فويرز طاقةً بجهد 18 كيلوفولت، يُرفع إلى 275 كيلوفولت في المحطة، ويرتبط بمحطة التحويل عبر كابل مدفون تحت الأرض مملوء بالزيت. ^{[ 23 ]} يوجد محولان كهربائيان، أحدهما صُنع عام 1982، والآخر رُكّب عام 1991 ^{[ 24 ]} بعد عطل جزئي في الأول. بحلول عام 2019، كان المحول الأصلي بحاجة إلى استبدال، واتُخذ قرار بترشيد النظام، بما في ذلك استبدال الكابل المملوء بالزيت المؤدي إلى محطة التحويل، كونه الكابل الوحيد المتبقي في شبكة نقل الطاقة الاسكتلندية. ^{[ 25 ]} يتضمن الحل المقترح بناء محطة محولات جديدة خارج مجمع محطة الطاقة الحالية مباشرةً. ^{[ 26 ]}

في يونيو 2023، فرضت هيئة تنظيم أسواق الغاز والكهرباء (Ofgem ) غرامة قدرها 9.8 مليون جنيه إسترليني على شركة SSE بسبب فرضها رسومًا مفرطة لتقليل إنتاج النظام خلال فترات الضغط على شبكة النقل. ^{[ 27 ]}