Taum Sauk Upper Reservoir Dam

La centrale hydroélectrique deTaum Sauk est une centrale de pompage-turbinage située aux États-Unis, dans l'état du Missouri. Construite entre 1960 et 1963, elle était alors l'installation de pompage-turbinage la plus importante au monde. Elle présente une capacité de stockage d'énergie de 3,6 GWh, pour une puissance installée de 450 MW.

Elle doit une partie de sa notoriété à un accident survenu le 14 décembre 2005, lorsque le barrage en remblai formant son réservoir supérieur s'est rompu, provoquant une inondation spectaculaire. Cet accident n'a toutefois fait aucune victime humaine. Suite à cet évènement, le barrage initial a été supprimé et remplacé par un ouvrage moderne en béton compacté au rouleau , construit entre 2007 et 2010.

Présentation générale

L'usine est située dans les monts Ozarks, à proximité de la montagne Saint-François à environ 90 milles (145 km) au sud de Saint-Louis, près de Lesterville (Missouri), dans le comté de Reynolds. Ce complexe de production d'électricité est exploité par le groupe Ameren Missouri (anciennement AmerenUE, et antérieurement "Union Electric").

L'eau stockée la nuit dans le réservoir supérieur et utilisée pour produire de l'électricité lors du pic de demande de la journée. Les deux génératrices peuvent produire jusqu'à 225 MW chacune. L'ancien réservoir supérieur, rempli presque à ras-bord, vu du parapet.

Cette centrale hydroélectrique à accumulation par pompage a été construite de 1960 à 1962, conçue pour répondre à la demande en électricité aux heures de pointe durant la journée. Elle est entrée en fonction en 1963. Les générateurs électriques sont alimentés par de l'eau importée d'un grand réservoir (équivalent d'un lac de barrage) construit en hauteur sur la montagne Proffit.

L'eau est ensuite transférée dans un réservoir inférieur, situé à la fourche est de la rivière Noire. La nuit, l'excédent d'électricité du réseau électrique est utilisé pour pomper de l'eau de bas en haut vers le réservoir situé au sommet de la montagne.

L'usine de Taum Sauk utilise la même eau en « boucle ouverte », mais contrairement à ce qui est le cas sur d'autres sites de stockage pompés, il n'y a pas de flux primaire naturel disponible pour alimenter le réservoir supérieur. L'installation est donc globalement un consommateur net d'électricité, ne servant qu'à lisser les pics ou creux la production quotidienne ; les lois de la thermodynamique impliquent en effet que plus de puissance est nécessaire pour pomper l'eau de bas en haut, que celle générée lors de la descente. Toutefois, l'exploitation de la centrale reste économiquement rentable, car le réservoir supérieur est rempli la nuit, quand l'électricité est moins chère. Cette capacité à stocker d’énormes quantités d’énergie a conduit son opérateur à qualifier Taum Sauk comme étant «la plus grande batterie disponible au monde».

Le 14 décembre 2005, une défaillance catastrophique du barrage du réservoir supérieur a mis l'usine hors service pour 5 ans (l'usine a été recertifiée et rouverte le 21 avril 2010). Le nouveau barrage-réservoir supérieur est le plus grand barrage en béton compacté au rouleau en Amérique du Nord.

Le réservoir supérieur peut contenir environ 5,7 millions de mètres cubes d'eau douce (1,5 milliard de gallons américains) stockés derrière un mur haut de près de 30 m (100 pieds), à 230 m au-dessus de la centrale hydroélectrique de 450 MW, ce qui lui confère une plus grande charge hydraulique que celle du Barrage Hoover. La conduite reliant les deux réservoir a été directement forée dans la montagne sur 2,1 km.

Le réservoir supérieur de Taum Sauk se trouve au sommet de la montagne Proffit, et non à celui de la montagne Taum Sauk (qui est à environ 8 km plus à l'est). Il est visible depuis la route 21 au nord de Centerville et depuis la route N en approchant du parc national Shut-ins de Johnson par le sud.

Avant la défaillance du réservoir supérieur, les visiteurs pouvaient se rendre au sommet de la montagne Proffit à un poste d'observation au-dessus du réservoir. Ameren exploitait là un musée sur l'histoire géologique et naturelle du Missouri. Les étudiants en géologie se sont fréquemment rendus à la centrale en raison d'un exemple frappant de discordance précambrienne/cambrienne mise à jour dans les couches rocheuses exposées lors de la construction de la centrale.

Histoire

Choix du site

En 1953, la Union Electric Company a commencé à rechercher un site où construire une nouvelle installation de stockage- pompage. En 1958, les responsables de la compagnie avaient décidé de se concentrer sur des sites avec au moins 91 m de dénivelé vertical, pour utiliser un réservoir de stockage assez petit.

Sverdrup-Parcel & Associates avait l’intention de recommander Taum Sauk Mountain comme site, en partie parce qu’il s’agissait du point le plus élevé du Missouri à 534 m (1 752 pieds), mais le projet a alors suscité une forte opposition politique et citoyenne en raison de l'impact paysager qu'il aurait (ce secteur a ensuite été intégrée à un parc d'État). La montagne Proffit, située non loin de là, s'est montrée être une bonne alternative (altitude comparable (520 m), en étant le 6ème plus haut sommet du Missouri, et en étant proche de la fourche est de la rivière Noire et relativement proche 43 km) du réseau de transport d'électricité existant.

Construction

La construction de Taum Sauk a commencé en 1960 sous la responsabilité de Fruin-Colnon Construction, et de l'Utah Construction and Mining Company. L'usine est entrée en service en 1963 avec deux groupes pompe-turbine réversibles pouvant générer chacun 175 mégawatts. La Federal Power Commission (prédécesseur de la Federal Energy Regulatory Commission) n’avait pas eu à délivrer de licence à ce dernier, car Union Electric affirmait que la FPC n’avait pas compétence sur les eaux non-navigables où la centrale avait été construite. Un procès a opposé FPC à Union Elec. (Co., 381 US 90 ; 1965) et la Cour suprême des États-Unis a estimé que le FPC était compétent et que Taum Sauk avait besoin d'une licence FPC. Le projet ayant été jugé correctement conçu bien que construit sans supervision fédérale, il a rétroactivement reçu une licence.

À son achèvement, l’usine de Taum Sauk était de loin le plus grand entrepôt à stockage par pompage en Amérique du Nord et elle était considérée comme une étape importante dans le développement de la technologie de stockage par pompage. Ses turbines-pompes étaient alors les plus grandes jamais construites. Sa charge hydraulique était exceptionnellement élevé (record aux États-Unis pour l’époque, dépassant de loin tous les précédents projets de stockage-repompage aux États-Unis), sa grande capacité de stockage («première des grandes stations de stockage-repompage de grande capacité à être opérationnelle aux États-Unis» ), elle offre une capacité de démarrage immédiate et (capacité unique) peut être exploitée à distance par des opérateurs humains situés à 90 à 20 miles de là (à Saint-Louis ou à partir de la d'Osage située sur le barrage de Bagnell) ou même peut fonctionner entièrement automatiquement, sans intervention humaine. Taum Sauk a également été la première usine fonctionnant exclusivement sur le stockage repompage aux États-Unis.

Mises à niveau

En juillet 1972, les groupes motopompes-turbines ont été améliorés, passant de 175 MW à 204 MW chacun, ce qui porte la puissance globale de la centrale de 350 à 408 MW.

De 1998 à 1999, les turbines des deux groupes ont été modernisées, ce qui a encore permis d’améliorer les débits et d’augmenter la puissance à 225 MW par unité (450 MW au total).

Des fuites mineures dans le réservoir ont conduit à la construction d'un petit bassin de collecte et d'une station de pompage renvoyant l'eau des fuites dans le réservoir. Ensuite, pour réduire les fuites, une entreprises spécialisée (Geo-Synthetics) a posé une couche de revêtement protecteur dans le réservoir lui-même (du 13 septembre au 15 novembre 2004).

En octobre 2005, quelques mois avant la défaillance du réservoir supérieur, l'usine a été classée dans la liste IEEE Milestone. Le site a été reclassé en IEEE en 2010 après l'achèvement du nouveau barrage réservoir supérieur.

Défaillance du réservoir supérieur en 2005

En 2005, une grande partie du réservoir supérieur s'est effondrée, drainant plus d'un milliard de gallons américains (3,8 gigalitres) d'eau en moins d'une demi-heure. Une large bande de forêt dense a été emportée, jusqu'à la mise au jour de la roche-mère sosus-jacente par le torrent. d'eau Source: FERC Des photos aériennes montrent le réservoir supérieur avant (en haut) et après (en bas) sa défaillance.

À 5 h 12, le 14 décembre 2005, le côté nord-ouest du réservoir supérieur a été dépassé, de l’eau continuant à être pompée du réservoir inférieur après que le réservoir supérieur ait été rempli.

Ceci a conduit à la défaillance catastrophique d’une section triangulaire de la paroi du réservoir et à la libération de 3,8 GL d'eau en 12 min.

Une vague de 6 m de haut se précipite alors dans la vallée vers la fourche-Est de la rivière Noire.

Une combinaison de défauts de conception et de construction, a fait que le barrage a continué de fonctionner alors qu'on savait que le système principal de jaugeage du niveau d'eau ne fonctionnait plus (des tuyaux de jauge s'étaient détachés), et le système de jaugeage secondaire "à sécurité intégrée" était calibré de la hauteur réelle du barrage pour éviter les faux positifs, faisant utiliser le barrage de manière non sécuritaire en le surchargeant régulièrement, cette fois jusqu'au débordement. Il n'y avait aucun déversoir de trop-plein autour du réservoir d'origine.

Ce n'était pas le premier débordement ; un mémo écrit par Richard Cooper, surintendant de la centrale hydroélectrique Ameren Taum Sauk, indiquait que le réservoir avait présenté un débordement de type " Chutes du Niagara" le 27 septembre au même endroit (site où la brèche s'est créé) en raison de l'action des vagues induites par l'ouragan Rita).

Un autre mémo de Cooper indiquait que ce dernier avait averti que les indicateurs utilisés pour surveiller la hauteur d'eau dans le réservoir fonctionnaient mal en octobre.

Dégâts humains et matériels

Par chance, personne n'a été tué lors de l'accident. Seul Jerry Toops (directeur des parcs de Johnson et du parc de Taum Sauk), son épouse et ses trois enfants ont été touchés par le flot issu de l'effondrement de la digue. Ils ont été blessés mais ont survécu (les enfants ayant été transportés dans un hôpital de Saint-Louis. L'un d'entre eux a été soigné pour des brûlures graves causées par des compresses chauffantes appliquées par des secouristes pour le traitement de l'hypothermie.

Le barrage du réservoir inférieur était conçu pour contenir une grande partie de la capacité du réservoir supérieur, et il a résisté à l’inondation. En stockant l'essentiel du déluge d'eau, il a épargné les villes situées en aval, notamment Lesterville et Centerville. Un ordre d'évacuation volontaire avait été émis pour ces zones, mais finalement il n'y a pas eu de dégâts. Les hautes eaux ont été stoppées au lac Clearwater, dont le barrage a résisté.

Contentieux et enquêtes

La Federal Energy Regulatory Commission (FERC) a condamné Ameren à une amende de 15 millions de dollars aux termes d'un règlement relatif à l'infraction commise à Taum Sauk. 10 millions d'amendes pénales et 5 millions destinées à "des améliorations apportées au projet Taum Sauk ou à sa proximité ". L’amende de 15 millions de dollars était la plus importante amende de l’histoire de la FERC, 30 fois plus élevée que celle de 500 000 $, l’ancien record.

L'État du Missouri a aussi poursuivi Ameren en lui réclamant des dommages-intérêts, alléguant qu'Ameren avait été imprudente dans l'exploitation de l'usine.

La patrouille routière du Missouri a remis au procureur général en juin 2007 un rapport d'enquête "qui n'a pas nommé de suspect" et le procureur général a déclaré qu'il n'y aurait aucune accusation pénale. Selon des informations parues dans la presse, Ameren n'aurait pas fourni l'identité de la personne qui aurait déplacé les jauges destinées à empêcher les dépassements, mais qui aurait aussi déplacé les jauges avant le passage des enquêteurs.

La radio KMOX de St. Louis a annoncé que l'EPA assistée par le bureau du procureur américain avait ouvert une enquête sur les violations de la loi sur l'eau saine et avait demandé le rapport de la Highway Patrol.

La Commission de la fonction publique a rouvert son enquête (sur la base du rapport de la patrouille routière) et a ensuite conclu que l'accident était un échec de la direction d'Ameren, déclarant :

... la Commission ne peut que conclure que la perte de l'usine de Taum Sauk était due à une imprudence de la part de l'UE (filiale d'Ameren AmerenUE). UE était bien conscient des résultats catastrophiques susceptibles de se produire si l'UR (Upper Reservoir) était dépassé par un pompage excessif. UE savait ou aurait dû savoir que stocker de l'eau contre le mur de parapet d'un barrage en enrochement était «sans précédent». UE savait ou aurait dû savoir que le fait de fonctionner avec un franc - bord de seulement un ou deux pieds ne laissait aucune marge d'erreur et nécessitait un contrôle particulièrement précis du niveau de l'eau de la UR. Compte tenu de ces circonstances, la décision de l'UE de poursuivre l'exploitation de Taum Sauk après la découverte de la défaillance du système d'ancrage de la tuyauterie de jauge et du manque de fiabilité des piézomètres sur lequel le système de contrôle était basé est franchement imprudente - elle est imprudente. UE savait également ou aurait dû savoir que les sondes de Warrick supérieures avaient été réinitialisées au-dessus du point le plus bas au sommet de l'UR. " (Rapport PSC page 71, définitions des acronymes ajoutées)

Ameren disposait d'un délai de 90 jours à compter de la date du rapport pour informer la CFP de la manière dont elle compte respecter les recommandations du rapport, notamment une règle de dénonciation, une modification de la structure de gestion de la sécurité, la comptabilité financière pour la reconstruction du réservoir supérieur et un point unique. de gestion pour la reconstruction.

À la fin de 2011, Ameren aurait réglé près de 200 millions de dollars au total à la suite de l'effondrement d'une partie de la digue en 2005.

Les autorités de réglementation fédérales ont approuvé le plan de reconstruction du réservoir proposé par Ameren..

Fin 2007, les travaux de démolition/reconstruction ont commencé. Contrairement à l'original, la structure reconstruite est entièrement faite de béton compacté au rouleau. Outre une meilleure instrumentation de détection de remplissage, il comprend un évacuateur de crue, conçu pour gérer un débordement égal à la capacité maximale des unités de pompage et un système vidéo pour surveiller le niveau d'eau. Le coût de la reconstruction du réservoir (estimé à 490 millions de dollars) a été partiellement couvert par l'assurance. Il était interdit au service public de facturer aux clients le remboursement de tous les coûts de l'accident. Le 27 février 2010, l'eau a pu à nouveau être pompée, dans le nouveau réservoir, alors que les ingénieurs surveillaient la réponse de la nouvelle construction, en y faisant monter et baisser le niveau de l'eau à plusieurs reprises.

L'approbation finale requise de la FERC pour « la reprise des activités du projet » a été reçue le 1er avril 2010. Le service public a satisfait aux critères d'exploitation en service de la Commission du service public du Missouri le 15 avril et l'installation a produit à nouveau de l'électricité le 21 avril 2010. Le nouveau barrage a été récompensé par la US Society on Dams avec son "Prix d'excellence dans le projet construit". Le 27 septembre 2010, IEEE a redéfini l’usine en tant que IEEE minestrone.

Texte tiré de l'article Wikipédia "Centrale hydroélectrique de Taum Sauk" et modifié le 09 novembre 2020 sous la license CC-BY-SA 3.0.