Энергосистемы разных стран годами фиксировали регулярные небольшие падения частоты. Снижение происходило ровно раз в 60 секунд и одновременно наблюдалось на сетях в Европе, Австралии, США и Малайзии. Необычное явление привлекло внимание исследователя Юлихского исследовательского центра в Германии Дирка Витхаута.
Оператор крупнейшей в Германии энергосетевой инфраструктуры Tennet Germany попросил ученого разобраться в проблеме. На расследование и компьютерное моделирование ушло несколько лет. Как пишет TechCrunch, специалисты сначала предположили, что причиной могут быть гидроэлектростанции, поскольку их турбины способны создавать сверхнизкочастотные колебания.
Модель скандинавской энергосистемы действительно показала, что гидрооборудование может вызывать резонанс с пиком раз в минуту. Однако она не объяснила, почему одинаковое падение частоты сохранялось так долго. Тогда исследователи предположили, что синхронность происходящего связана с работой устройств, использующих точные часы.
Для проверки гипотезы ученые установили более 80 интеллектуальных счетчиков качества электроэнергии на территории кампуса в Юлихе. Приборы каждые три секунды измеряли частоту, напряжение, силу тока и мощность в сетях с различными уровнями напряжения, трансформаторах, солнечных панелях и аккумуляторных системах. На трансформаторе, подключенном к накопителю энергии, специалисты обнаружили пик нагрузки через каждую минуту.
Причиной оказались стационарные аккумуляторы, включая источники бесперебойного питания в центрах обработки данных и крупные сетевые накопители. Такие устройства ежеминутно проверяют уровень заряда, а подключение к интернету синхронизирует их внутренние часы. По отдельности создаваемое возмущение почти незаметно, но одновременная проверка состояния тысячами устройств вызывает заметное падение частоты.
Подтверждение этой версии исследователи нашли в данных по Ирландии, где центры обработки данных в 2022 году обеспечивали 18% нагрузки энергосистемы. С 2016 по 2021 год ежеминутное снижение частоты там увеличилось с 3 до 12 миллигерц, а позднее в отдельных случаях превышало 20 миллигерц. Ученые предлагают добавить случайный разброс во время проверки заряда аккумуляторов, а для устройств интернета вещей (подключенных к сети бытовых и промышленных приборов) — устанавливать программные обновления, поскольку последнюю версию прошивки используют менее 3% таких устройств.