Tajemniczy impuls w europejskiej sieci co 60 sekund: winne zasilacze UPS

Zagadka regularnych spadków częstotliwości w europejskiej sieci energetycznej doczekała się wyjaśnienia. Zespół z Niemiec ustalił, że za impuls powtarzający się co 60 sekund odpowiadają m.in. zasilacze awaryjne UPS oraz systemy magazynowania energii, które niemal w tej samej chwili wykonują automatyczne testy. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Energy.

Minutowy rytm, który zastanawiał operatorów

Niemiecki operator TenneT od kilku lat rejestrował bardzo regularne obniżenia częstotliwości prądu, występujące co minutę niezależnie od pory dnia i pogody. Europejska sieć pracuje z częstotliwością nominalną 50 Hz: gdy produkcja przewyższa zużycie, ta rośnie, a gdy zapotrzebowanie jest większe, spada. Zaobserwowane wahania były niewielkie i nie zagrażały dostawom. Naukowcy oszacowali, że amplituda około 3 mHz odpowiada skoordynowanej zmianie zapotrzebowania na moc rzędu 80 MW.

Zespół kierowany przez Dirka Witthauta z Forschungszentrum Jülich, we współpracy z Uniwersytetem Kolońskim i Instytutem Technologicznym w Karlsruhe, przeanalizował pomiary z ponad 80 punktów kampusu w Jülich. Wyraźny sygnał pojawiał się w budynkach z dużymi zasilaczami UPS. Okazało się, że systemy zarządzania bateriami wykonują testy kontrolne dokładnie na początku każdej minuty, co krótko zwiększa pobór mocy. Pojedyncze urządzenie nie ma znaczenia, ale tysiące działających równocześnie sumują się do efektu widocznego w sieci wysokiego napięcia.

Zjawisko globalne i rola centrów danych

Podobny wzorzec wykryto na pięciu kontynentach, m.in. w Europie, Ameryce Północnej, Australii, Korei Południowej i Afryce Południowej. W Irlandii w latach 2016–2021 amplituda spadków wzrosła z około 3 do 12 mHz, gdy szybko przybywało centrów danych. W 2022 r. odpowiadały one za około 18 proc. krajowego zużycia energii. Badacze podejrzewają, że podobnie mogą działać pompy ciepła, klimatyzatory czy inteligentny sprzęt AGD, ale tego nie udowodniono.

Polska pracuje synchronicznie z siecią Europy kontynentalnej, więc zjawisko jej dotyczy, choć nie wskazano polskich instalacji jako źródła. Ryzyka blackoutu nie ma, jednak powtarzalne zmiany obciążenia mogą zwiększać zużycie mechaniczne turbin w elektrowniach wodnych.

Wystarczy poprawka w oprogramowaniu

Według badaczy nie trzeba wymieniać zasilaczy ani przebudowywać sieci. Wystarczy rozłożyć testy w czasie, np. losowo lub z niewielkimi przesunięciami. Producent, którego poinformowano o ustaleniach, przygotował aktualizację, która usunęła sztywną okresowość impulsów w jednej z badanych instalacji, choć nie wyeliminowała całkowicie skokowego poboru energii.