Pētnieki noskaidrojuši, kāpēc elektrotīklos visā pasaulē ik minūti krītas frekvence
Pētnieku grupa Vācijā atklājusi, ka katru minūti vienlaikus novērojamo elektrotīkla frekvences kritumu izraisa akumulatoru sistēmas, kas reizi minūtē pārbauda uzlādes līmeni. Risinājums ir programmatūras izmaiņa, taču problēma var saglabāties vēl gadiem.
Vācijas pētniecības centra Forschungszentrum Jülich pētnieki ir atrisinājuši vairākus gadus vecu mīklu: kāpēc elektrotīklos dažādās valstīs un kontinentos ik pēc 60 sekundēm nedaudz kritās frekvence, turklāt visur vienā un tajā pašā brīdī. Šādas likumsakarības datos redzamas no Eiropas līdz Austrālijai, no ASV līdz Malaizijai. Tīkla darbība ir atkarīga no tā, ka frekvence paliek noteiktā diapazonā; ja svārstības kļūst pārāk lielas vai operatori uz tām reaģē nepareizi, iespējami pārtraukumi elektroapgādē. Nekontrolētas svārstības var arī bojāt spēkstaciju iekārtas, īpaši hidroelektrostaciju turbīnas.
Hidroenerģija nebija vaininiece
Problēmu pētniekam Dirkam Vitthautam (Dirk Witthaut) nodeva Vācijas lielākais pārvades sistēmas operators Tennet Germany. Vispirms komanda pārbaudīja hidroelektrostacijas, kas vēsturiski ir bijušas galvenais ļoti zemas frekvences svārstību avots. Skandināvijas tīkla hidroelektrostacijas vadības sistēmas datormodelī izdevās atrast apstākļus, kuros rezonanse sasniedz maksimumu reizi minūtē, taču tas nepaskaidroja, kāpēc parādība turpinās bez pārtraukuma.
Pulkstenis akumulatoros
Tad pētnieki secināja, ka tik precīzam ritmam vajadzīgs pulkstenis. Jülich pētniecības teritorijā viņi uzstādīja vairāk nekā 80 viedos elektrības kvalitātes mērītājus, kas ik pēc trīs sekundēm fiksēja frekvenci, spriegumu, strāvu un jaudu. Mērījumi pie transformatora, kas pieslēgts akumulatoru enerģijas uzglabāšanas sistēmai, uzrādīja maksimumu katru minūti. Daudzi stacionārie akumulatori, sākot ar datu centru nepārtrauktās barošanas iekārtām (UPS) un beidzot ar tīkla mēroga baterijām, reizi minūtē pārbauda uzlādes līmeni. Tā kā ierīces ir pieslēgtas internetam, to pulksteņi ir gandrīz sinhroni, un kopā to ietekme kļūst manāma.
Apstiprinājumu pētnieki guva Īrijas tīkla datos. Datu centri 2022. gadā veidoja 18% no tīkla slodzes. No 2016. līdz 2021. gadam ikminūtes frekvences kritums pieauga no 3 līdz 12 milihercām (mHz), bet nesen atsevišķi kritumi pārsnieguši 20 mHz. Īrijas 50 Hz tīkls ir projektēts izturēt svārstības ±200 mHz robežās, tomēr operators vēlētos tās ierobežot līdz 100 mHz.
Risinājums
Pētnieki iesaka UPS un tīkla akumulatoru ražotājiem pievienot grafikam nejaušību, nepārbaudot uzlādi tieši uz minūtes. Līdzīgas periodiskas svārstības konstatētas arī lietu interneta (IoT) ierīcēs, piemēram, viedajā krāsnī un Raspberry Pi klasteros. Labojums ir vienkāršs programmatūras atjauninājums, taču daudzas IoT ierīces netiek atjauninātas: pēc kāda nesenā pētījuma, mazāk nekā 3% darbojas ar jaunāko programmaparatūru. Regulētājiem, iespējams, nāksies pieprasīt izmaiņas, bet tie var ietekmēt tikai savu tīkla daļu, tāpēc nepieciešama globāla koordinācija.
