Rätsel im Stromnetz: Der 60-Sekunden-Impuls kommt von USV-Anlagen

Jahrelang beobachteten Betreiber europäischer Stromnetze ein merkwürdiges Phänomen: Genau alle 60 Sekunden sank die Netzfrequenz leicht ab, als würden europaweit gleichzeitig unzählige Geräte eingeschaltet. Niemand konnte den regelmäßigen Impuls erklären. Nun haben Forscher aus Deutschland das Rätsel gelöst.

Laut einer Studie in Nature Energy sind vor allem unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) und Energiespeichersysteme verantwortlich, die automatische Tests nahezu zeitgleich ausführen. Das Phänomen betrifft nicht nur Europa.

Ein Einbruch pro Minute

Der Übertragungsnetzbetreiber TenneT hatte die extrem regelmäßigen Frequenzabfälle über mehrere Jahre registriert, unabhängig von Tageszeit und Wetter. Die Abweichungen waren klein und gefährdeten die Versorgung nicht. Das europäische Netz arbeitet mit einer Nennfrequenz von 50 Hz: Übersteigt die Erzeugung den Verbrauch, steigt sie, bei höherer Nachfrage sinkt sie.

Die Forscher schätzen, dass eine Schwankung von etwa 3 mHz einer koordinierten Laständerung von rund 80 MW entspricht, ungefähr der Leistung eines kleinen Kraftwerks, das jede Minute zu- und wieder abgeschaltet wird.

Synchrone Batterietests

Das Team um Dirk Witthaut vom Forschungszentrum Jülich, gemeinsam mit der Universität zu Köln und dem Karlsruher Institut für Technologie, wertete Messungen an mehr als 80 Punkten auf dem Jülicher Campus aus. Die Impulse traten vor allem in Gebäuden mit großen USV-Anlagen auf. Batteriemanagementsysteme prüfen regelmäßig den Zustand der Akkus und erhöhen dabei kurz den Strombezug; viele Geräte starten diese Tests genau zu Beginn einer Minute. Eine einzelne Anlage fällt nicht ins Gewicht, tausende summieren sich jedoch zu einem Signal, das bis in die Hochspannungsebene sichtbar ist.

Ähnliche Minutenschwankungen fanden die Forscher auf fünf Kontinenten, darunter Nordamerika, Australien, Südkorea und Südafrika. In Irland stieg die Amplitude zwischen 2016 und 2021 von etwa 3 auf 12 mHz, während Rechenzentren, die 2022 rund 18 Prozent des nationalen Stromverbrauchs ausmachten, stark wuchsen. Wärmepumpen, Klimaanlagen und smarte Haushaltsgeräte könnten ähnlich wirken, bewiesen ist das bislang nicht.

Lösung per Software

Ein Blackout droht durch den Impuls nicht. Relevant ist er aber für Anlagen, die das Netz ausbalancieren: Wasserkraftturbinen werden bei jedem Impuls kurz langsamer und dann wieder schneller, was den mechanischen Verschleiß erhöhen kann.

Laut den Wissenschaftlern müssen keine Geräte ausgetauscht werden. Die Software kann Tests zufällig verteilen oder leicht zeitlich versetzen. Ein Hersteller wurde bereits informiert; sein Software-Update beseitigte in einer untersuchten Anlage die starre Periodizität, den sprunghaften Strombezug aber nicht vollständig.