Santo Antônion pato

Santo Antônion pato (, ) on Amazonin sivujoen Madeiraan rakennettu vesivoimalaitos. Se sijaitsee 6–7 kilometriä lounaaseen päin Porto Velhon kaupungista Rondônian osavaltiossa Itä-Brasiliassa. Voimala on tyypiltään jokivoimalaitos, joka tuottaa vesivoimaa veden loivasta kaltevuudesta huolimatta hyödyntäen Madeiran suurta virtaamaa. Voimala alkoi tuottaa sähköenergiaa vuonna 2012, mutta täyteen tuotantovauhtiin se pääsi vasta vuonna 2016. Voimala on maksanut 7,1 miljardia dollaria ja sen omistaa Santo Antonio Energia.
Voimalaitokset.
Voimalaitos ja sen pato on rakennettu jokivoimalaitokseksi, jolloin pato jää matalaksi ja sen taakse muodostuva varastoallas on virtaamaan nähden pieni. Patoaltaan veden teoreettinen viipymä on noin 40 tuntia .
Patorakennelma.
Pato on 13,9 metriä korkea ja 3 100 metriä pitkä (tai 2,5 km pitkä ). Padon taakse muodostuu joen jokilaaksoon suuri patoallas, jonka suuruutta kasvatettiin alkuperäisestä suunnitelmasta vuonna 2013 noin 71 neliökilometriä (km²). Silloin rakennettiin nykyinen 422 km² suuruinen patoallas, johon sisältyy alkuperäistä joenuomaa 142 km². Patoaltaan pinta-ala on yhtiön ilmoituksen mukaan hieman isompi, kuin joen tulva-alue korkean veden aikana.
Suurin osa padosta on maatäytteistä maapatoa, jonka keskellä sijaitsee betonista valmistettu 187 metriä leveä gravitaatiopato, joka on rakennettu raskaista virran suuntaisista laattamaisista vahvaan perustukseen valetuista pilareista. Tällaista patoa kutsutaan pilaripadoksi tai lamellipadoksi.
Voimalalla on kaksi ohijuoksutusyksikköä. Joen vasemmalle rannalle on sijoitettu 15 ohijuoksutusporttia ja joen oikealla rannalla toinen yksikkö, jossa on 3 ohijuoksutusporttia. Niiden maksimivirtaama on yhteensä 84 000 kuutiometriä sekunnissa (m³/s). Padon keskikohdan läpäisevät mutkaiset kalaportaat, joita pitkin vaelluskalojen toivotaan ohittavan voimalaitoksen kutuaikana. Vasemmalla rannalla on vielä toiset kalaportaat.
Voimalat.
Vesiturbiinit ovat putkiturbiineja, joiden sisälle on sijoitettu 50 Kaplan-turbiineissa käytettäviä potkurisiipisiä ja vaakasuuntaan pyöriviä juoksupyöriä . Niitä on yhteensä 50 ja niiden keskimääräinen teho on 71,3 megawattia (MW) . Turbiinit ovat kuitenkin erilaiset. Niistä 24:llä on juoksupyörässään neljä siipeä ja ne tuottavat tehoa 74,80 MW, kun taas 26:llä on viisi siipeä ja niistä saadaan tehoa 71,05 MW . Turbiinit on ryhmitelty neljään voimalarakennukseen. Rakennukset 2 ja 3 sijaitsevat joen vasemmalla rannalla ja niissä molemmissa toimii 12 turbiinia. Oikealla rannalla sijaitsevassa rakennuksessa 1 on kahdeksan turbiinia. Rakennuksessa 4 toimii 18 turbiinia ja se sijaitsee joen keskellä. Kunkin turbiinin generaattori tuottaa sähköenergiaa 82 250 voltin jännitteellä ja turbiinien yhteistehoksi ilmoitetaan 3 568 MW, vaikka tuotannon keskimääräinen teho tulee olemaan 2 424 MW (2016). Alkuperäinen suunnitelma sisälsi 44 turbiinia, mutta niiden määrää lisättiin myöhemmin ja nämä kuusi turbiinia alkoivat toimia vuonna 2013.
Joen nimitys Madeira tarkoittaa puuta, koska joen mukana virtaa alajuoksulle runsaasti veden juuriltaan mukaansa temmattuja puita. Erityisen paljon ajopuuta esiintyy tulvakaudella. Voimalan tuloaukot on siksi suojattava hyvin vaurioiden ehkäisemiseksi. Tukkipuiden ohituskaistan kanava ja portti sijaitsee uoman keskellä ja se muistuttaa ohijuoksutuskanavaa ja -porttia, mutta se on niitä leveämpi ja matalampi.
Sähköverkko.
Voimalan sähköenergia toimitetaan pääkuluttajille tasavirtana 600 000 voltin jännitteellä. Korkeajännitelinjan pituus on 2 385 kilometriä, mikä tekee siitä maailman pisimmän. Sen reitti kulkee viereisen kaupungin Porto Velhon kautta São Pauloon Brasilian itärannikolle, jolla matkalla sijaitsee viisi osavaltiota. Voimalan arvioidaan tuottavan vuodessa noin 21 200 GWh eli 21,4 TWh energiaa.
Voimala kytkettiin myöhemmin 230 000 voltin jännitteellä osavaltion omaan sähköverkkoon.
Ympäristö.
Maantietoa.
Madeira on Amazonin vesistöalueen suurin ja tärkein sivujoki, jonka valuma-alue kattaa vesistöalueesta noin neljäsosan. Voimalaseudun vuosittainen keskilämpötila on 25,1 °C ja vuosittainen sadanta on 2 174 millimetriä. Sadannasta muodostuu 589 000 miljoonaa kuutiometriä vettä, joka virtaa voimalan läpi. Laskennallinen keskivirtaama (MQ) on silloin 18 677 m³/s .
Madeiran latva-alueelle suunnitellaan neljää jokien virtaukseen katkaisevasti vaikuttavaa vesivoimalaa. Niistä kaksi on jo tehty: Santo Antônion pato (vuonna 2016) ja Jiraun voimala (2016). Kaksi muuta ovat Abuná-Guayaramerínin ja Benin voimalat.
Virtaamat.
Joen virtaamista, vedenkorkeuksista ja tulvien ajankohdista on ollut ennen voimalan rakentamista käytettävissä havaintorekisteri vuosilta 1967–2007. Sen mukaan Madeiran keskivirtaama (MQ) on noin 19 000 m³/s. Suurin mitattu virtaama on ollut 48 570 m³/s (HQ) ja pienin virtaama on ollut 2 588 m³/s (LQ). Näistä tilastoista on arvioitu suurvirtaamaksi 84 000 m³/s, joka on tilastollisesti mahdollinen kerran 10 000 vuodessa. Lisäksi on arvioitu seuraavia virtaamia: 53 667 m³/s, joka sattuu kerran 25 vuodessa, 38 550 m³/s, joka on vuosittainen suurtulva (MHQ) ja 25 000 m³/s, joka on normaali sadekauden keskivirtaama.
Omistajat.
Voimalan omistaa Santo Antônio Energia, joka on São Paulossa listattu pörssiyhtiö. Yhtiön holdingyhtiönä toimii Madeira Energia S.A, jonka omistavat Furnas (39 %), Caixa FIP Amazônia Energia (20 %), Odebrecht Energia (18,6 %), Andrade Gutierrez (12,4 %) ja Cemig (10 %) (2014).
Historiaa.
Rakentaminen aloitettiin syyskuussa 2008 rakentamalla joen keskelle voimaloille ja padon keskiosalle perustukset. Samanaikaisesti voitiin rakentaa myös joen kummallakin rannalla sinne tulevia rakenteita. Kaksi ensimmäistä turbiinia alkoi tuottaa sähköenergiaa maaliskuussa 2012. Ne sijaitsevat joen oikealla rannalla sijaitsevassa voimalarakennuksessa 1. Käyttäen 44 turbiinia se tuotti energiaa 3 150 MW. Vuonna 2013 turbiineja asennettiin kuusi lisää ja voimala valmistui lopulta vuonna 2016.
Voimalan kalaportaat avattiin vuonna 2011.