Teadlased lahendasid ülemaailmsete võrgukoordineeritud elektrivõrgu häirete mõistatuse

Pilt: TechCrunch · Allikas

Saksa teadusrühm avastas, et internetiühendusega UPS-ide ja akusüsteemide sünkroniseeritud laadimisoleku kontrollid põhjustavad võrkudes üle kogu maailma iga 60 sekundi järel koordineeritud sageduslangused.

Mitmeid aastaid on elektrivõrkude haldajad üle maailma olnud hämmingus väikeste, koordineeritud sageduslanguste pärast, mis toimuvad iga 60 sekundi järel. Need nõrgad langused ilmnesid üheaegselt eri mandritel, alates Euroopast kuni Austraalia, USA ja Malaisiani, jättes eksperdid nõutuks ja tekitades muret võrgu stabiilsuse pärast.

Dirk Witthaut ja tema meeskond Saksamaa Forschungszentrum Jülichist alustasid põhjalikku uurimist, pärast seda kui Saksamaa suurim võrguettevõtja Tennet Germany esitas neile selle mõistatuse. Mõistes, et võrgu sagedus peab püsima täpsetes piirides tõrgete või seadmete kahjustamise vältimiseks, eeldasid teadlased algselt hüdroelektrijaamu, mis on ajalooliselt seotud väga madalate sagedusvõnkumistega turbini resonantsi tõttu.

Skandinaavia võrgu modelleerimisel leidsid nad tingimused, mille korral hüdroelektrisüsteemid võivad minutis korra resonantsi tekitada. Ent sellised mehaanilised resonantsid tavaliselt kõikuvad ega püsi täpselt nagu täheldatud. Värske minutipõhine kordus viitas allikale, mida juhib täpne kell.

Selle uurimiseks paigaldas meeskond enam kui 80 nutikat võimsuse kvaliteedimõõturit oma kohaliku kampuse juurde, kus oli mitmesuguseid energiasüsteeme, sealhulgas akuenergiasalvestus ja katkestusteta toiteallikad (UPS). Andmed näitasid, et häired tippusid täpselt iga minuti järel, ühtides mustritega suurematel võrkudel.

Otsustav murdepunkt oli avastus, et paljud statsionaarsed akud ja andmekeskuste UPS-seadmed üle maailma teevad sünkroniseeritud laadimisoleku kontrolle iga 60 sekundi järel. Kuna need seadmed on internetti ühendatud, on nende kellad peaaegu ideaalselt sünkroonitud, põhjustades samal ajal väikseid võimsushäireid, mis ühtekokku saavad tuvastatavaks laiaulatuslikes elektrivõrkudes.

Iirimaale keskendudes, kus andmekeskused tarbivad umbes 18% võrgu koormusest, analüüsiti andmeid aastatel 2016–2021. Leiti, et nende sageduslanguste amplituud minutipõhiselt neljakordistus 3-lt 12 millihertsini (mHz), viimased langused ületasid 20 mHz. Kuigi Iirimaa 50 Hz võrk talub kuni 200 mHz kõikumisi, võib selliste sünkroniseeritud häirete kogusefekt viia süsteemi ebastabiilsuseni.

Teadlased soovitavad lihtsat lahendust: tootjad peaksid UPS-ide ja võrguakude laadimisoleku kontrollide ajastusse juhuslikkust lisama, et vältida sünkroniseeritud mõjusid. Kuigi UPS-id on praegu peamised tekitajad, võivad sarnased efektid tekkida ka IoT-seadmete sagedastest sünkroniseeritud toimingutest. Kuid IoT-seadmed jäävad sageli uuendamata, vähem kui 3% kasutab uusimat püsivara.

Selle nähtuse ülemaailmne ulatus tähendab, et regulatiivsed meetmed vajavad rahvusvahelist koordineerimist. Kuigi põhjus on nüüd selge, on nende peente, kuid laialt levinud häirete leevendamine hädavajalik tulevase võrgu vastupidavuse säilitamiseks.

Allikas: TechCrunch, november 2026.