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ग्रिड फ्रीक्वेंसी में हर मिनट गिरावट की वजह बैटरी बैकअप निकले

जर्मन शोधकर्ताओं ने पता लगाया कि दुनिया भर के पावर ग्रिड में हर 60 सेकंड पर फ्रीक्वेंसी क्यों गिरती है: UPS और ग्रिड-स्केल बैटरियों की एक साथ चार्ज जाँच।

Rows of server racks and battery backup units in a data center with a power grid frequency graph overlay.
छवि: TechCrunch

जर्मनी के Forschungszentrum Jülich के शोधकर्ताओं ने उस पहेली को सुलझा लिया है, जिसने सालों से ग्रिड मैनेजरों को उलझा रखा था। दुनिया भर के पावर ग्रिड में हर 60 सेकंड पर फ्रीक्वेंसी थोड़ी-सी गिर जाती थी, और यह गिरावट अलग-अलग देशों और महाद्वीपों में ठीक एक ही समय पर दिखती थी। टीम के मुताबिक इसकी वजह स्टेशनरी बैटरियाँ हैं, जो हर मिनट अपना स्टेट-ऑफ-चार्ज जाँचती हैं।

घड़ी जैसी नियमितता का राज

यह सवाल जर्मनी की सबसे बड़ी ट्रांसमिशन सिस्टम ऑपरेटर Tennet Germany ने शोधकर्ता Dirk Witthaut के सामने रखा था। टीम ने पहले हाइड्रोपावर को संदिग्ध माना, क्योंकि टर्बाइन के रेज़ोनेंस से अति-निम्न फ्रीक्वेंसी दोलन (UFLO) पैदा होते रहे हैं। स्कैंडिनेवियाई ग्रिड के हाइड्रोपावर कंट्रोल सिस्टम के कंप्यूटर मॉडल में हर मिनट का रेज़ोनेंस बन तो गया, लेकिन वह मिनट-दर-मिनट टिका क्यों रहता है, यह समझ नहीं आया।

तब टीम ने माना कि इतनी सटीकता के लिए किसी घड़ी की ज़रूरत होगी। Jülich कैंपस में 80 से ज़्यादा स्मार्ट पावर क्वालिटी मीटर लगाए गए, जो हर तीन सेकंड में फ्रीक्वेंसी, वोल्टेज, करंट और पावर मापते थे। बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम से जुड़े ट्रांसफ़ॉर्मर पर भी हर मिनट वही उछाल दिखा। इंटरनेट से जुड़ी ये बैटरियाँ, डेटा सेंटर के UPS से लेकर बड़ी ग्रिड बैटरियों तक, लगभग एक साथ चार्ज जाँचती हैं। एक डिवाइस का असर अदृश्य रहता है, पर सब मिलकर ग्रिड पर दिखने लायक झटका देते हैं।

आयरलैंड का सबूत

आयरलैंड के आँकड़ों ने इसकी पुष्टि की। 2022 तक वहाँ ग्रिड के लोड का 18% डेटा सेंटरों का था। 2016 से 2021 के बीच मिनट-दर-मिनट गिरावट 3 mHz से चार गुना बढ़कर 12 mHz हो गई, और हाल में कुछ गिरावटें 20 mHz से ऊपर गईं। 50 Hz का आयरिश ग्रिड ±200 mHz तक झेल सकता है, पर ऑपरेटर 100 mHz तक सीमित रखना चाहता है। दूसरे लोड भी फ्रीक्वेंसी गिराएँ, तो यह अतिरिक्त झटका ग्रिड को ब्लैकआउट के करीब धकेल सकता है।

समाधान और आगे की चुनौती

शोधकर्ताओं का सुझाव है कि UPS और ग्रिड-स्केल बैटरी निर्माता जाँच के समय में थोड़ी randomization जोड़ें। टीम ने स्मार्ट ओवन और Raspberry Pi क्लस्टर जैसे IoT डिवाइसों में भी आवधिक उतार-चढ़ाव पाया। वहाँ भी हल एक सॉफ्टवेयर पैच है, लेकिन हाल के एक अध्ययन के अनुसार 3% से कम IoT डिवाइस नवीनतम firmware पर चलते हैं। नियामकों को बदलाव अनिवार्य करना पड़ सकता है, पर समस्या वैश्विक है, इसलिए अंततः वैश्विक समन्वय चाहिए।

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