Po celém světě čelili provozovatelé elektrických sítí roky záhadnému fenoménu: každých přesně 60 sekund došlo k drobnému, ale měřitelnému poklesu frekvence. K těmto výkyvům docházelo v absolutně stejný okamžik napříč různými státy i kontinenty – od Evropy přes USA a Malajsii až po Austrálii. Tým výzkumníků pod vedením Dirka Witthauta z německého centra Forschungszentrum Jülich se ve spolupráci s provozovatelem sítě Tennet rozhodl této anomálii přijít na kloub. Svá zjištění posléze zveřejnili v odborném časopise Nature (nature.com).
Od turbín k digitálním hodinám
Poklesy frekvence sice bezprostředně nevedly k výpadkům, ale při dlouhodobém opakování mohou poškozovat zařízení v elektrárnách, zejména turbíny vodních elektráren. Vědci proto zpočátku podezřívali právě vodní zdroje, které bývají původcem ultranízkofrekvenčních oscilací způsobených mechanickou rezonancí.
Počítačové modely skandinávské sítě sice dokázaly rezonanci s minutovou periodou nasimulovat, nedokázaly však vysvětlit, proč trvá nepřetržitě celé dny bez oslabení. Mechanické oscilace totiž přirozeně kolísají. Vědcům tak došlo, že systém fungující s přesností švýcarských hodinek musí být řízen skutečnými hodinami.
Odhalení v datových centrech
Tým nainstaloval v areálu v Jülichu přes 80 chytrých měřičů kvality elektřiny. Netrvalo dlouho a zdroj byl odhalen: poklesy frekvence přesně odpovídaly odběrové špičce na transformátoru připojeném k bateriovému úložišti (UPS).
Stacionární baterie v datových centrech i síťová úložiště totiž provádějí kontrolu stavu nabití každých 60 sekund. Protože jsou tato zařízení připojená k internetu, jejich vnitřní hodiny jsou dokonale synchronizované. Jednotlivý test jedné baterie je pro síť zanedbatelný, pokud však miliony zařízení po celém světě provedou kontrolu ve stejnou sekundu, vytvoří to viditelný výkyv.
Klíčový důkaz poskytla data z Irska, kde datová centra tvoří 18 % spotřeby elektřiny. Pokles frekvence se zde mezi lety 2016 a 2021 čtyřnásobně zvýšil ze 3 mHz na 12 mHz a nedávno přesáhl i 20 mHz. V kombinaci s jiným zatížením by takový výkyv mohl síť strhnout k blackoutu.
Jednoduchá oprava
Problém je přitom snadno řešitelný. Výzkumníci doporučují výrobcům UPS a baterií přidat do softwaru prvek náhodnosti, aby se testy nespouštěly ve stejný okamžik. Podobné výkyvy vědci naměřili i u IoT zařízení, jako jsou chytré trouby. Zde náprava naráží na fakt, že méně než 3 % IoT zařízení běží na nejnovějším firmwaru. Vyřešení této hrozby tak bude vyžadovat globální koordinaci výrobců po celém světě.
