Naukowcy Rozwiązują Tajemnicę Globalnych Koordynowanych Zakłóceń Sieci Energetycznej

Image: TechCrunch · Source

Niemiecki zespół badawczy odkrył, że zsynchronizowane kontrole stanu naładowania przez podłączone do internetu systemy UPS i baterie powodują koordynowane spadki częstotliwości co 60 sekund w sieciach energetycznych na całym świecie.

Od lat zarządcy sieci na całym świecie byli zaskoczeni mikroskopijnymi, koordynowanymi spadkami częstotliwości, które pojawiały się na sieciach energetycznych co 60 sekund. Te subtelne zaniki występowały jednocześnie na wielu kontynentach, od Europy po Australię, USA i Malezję, wprawiając ekspertów w zakłopotanie i budząc obawy o stabilność sieci.

Dirk Witthaut i jego zespół z Forschungszentrum Jülich w Niemczech rozpoczęli szeroko zakrojone badania po otrzymaniu tego zagadkowego problemu od największego niemieckiego operatora systemu przesyłowego, Tennet Germany. Zdając sobie sprawę, że częstotliwość sieci musi pozostać w precyzyjnych granicach, aby zapobiec blackoutom lub uszkodzeniom urządzeń, badacze początkowo podejrzewali elektrownie wodne, które historycznie są powiązane z ultra-niskimi oscylacjami częstotliwości z powodu rezonansu turbin.

Przeprowadzając modelowanie na sieci skandynawskiej, odkryli warunki, w których systemy wodne mogą powodować rezonans raz na minutę. Jednak takie mechaniczne rezonanse zazwyczaj się wahały, a nie utrzymywały z dokładnością obserwowaną w przypadku tego zjawiska. Utrzymująca się co minutę natura sugerowała źródło sterowane dokładnym zegarem.

Aby to zbadać, zespół zainstalował ponad 80 inteligentnych mierników jakości energii na swoim lokalnym kampusie, wyposażonym w różne systemy energetyczne, w tym magazyn energii bateryjnej z bezprzerwowym zasilaniem (UPS). Dane ujawniły, że zakłócenia osiągały szczyt dokładnie co minutę, odpowiadając wzorcom obserwowanym na większych sieciach.

Przełomem było ustalenie, że wiele stacjonarnych baterii i jednostek UPS w centrach danych na całym świecie wykonuje zsynchronizowane kontrole stanu naładowania co 60 sekund. Ponieważ te urządzenia są podłączone do internetu, ich zegary są niemal idealnie zsynchronizowane, powodując jednoczesne drobne zakłócenia mocy, które sumują się do poziomu wykrywalnego w szerokim obszarze sieci energetycznych.

Skupiając się na Irlandii, gdzie centra danych zużywają około 18% obciążenia sieci, przeanalizowano dane sieci z lat 2016–2021. Stwierdzono, że amplituda tych minutowych spadków częstotliwości wzrosła czterokrotnie z 3 do 12 miliherców (mHz), a ostatnie spadki przekraczały 20 mHz. Chociaż sieć Irlandii o częstotliwości 50 Hz może tolerować wahania do 200 mHz, skumulowany wpływ wielu takich zsynchronizowanych zakłóceń stwarza ryzyko niestabilności systemu.

Naukowcy proponują proste rozwiązanie: producenci powinni wprowadzić losowość do harmonogramu kontroli stanu naładowania w systemach UPS i bateriach na skalę sieci, aby uniknąć synchronizowanych wpływów. Obecnie jednostki UPS są głównym źródłem, ale podobne efekty mogą występować w urządzeniach IoT, które często wykonują zsynchronizowane operacje. Jednak urządzenia IoT często pozostają niezałatane – mniej niż 3% z nich działa na najnowszym oprogramowaniu układowym.

Globalny charakter tego zjawiska oznacza, że odpowiedzi regulacyjne będą wymagały międzynarodowej koordynacji. Chociaż przyczyna jest już znana, łagodzenie tych subtelnych, ale powszechnych zakłóceń będzie kluczowe dla utrzymania odporności przyszłych sieci energetycznych.

Źródło: TechCrunch, listopad 2026.