Entdeckung der Störungsquelle
Über Jahre hinweg sahen sich Netzbetreiber weltweit mit einem mysteriösen Phänomen konfrontiert: einem leichten Abfall der Netzfrequenz, der mit absoluter Präzision alle 60 Sekunden auftrat. Dieses wiederkehrende Muster, das auf verschiedenen Kontinenten von Europa bis Australien und den Vereinigten Staaten beobachtet wurde, beunruhigte Experten aufgrund seiner potenziellen Auswirkungen auf die Netzstabilität und die Sicherheit der Anlagen.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Dirk Witthaut vom Forschungszentrum Jülich in Deutschland übernahm die Aufgabe, dieses Rätsel zu lösen. Nachdem herkömmliche Hypothesen bezüglich Wasserkraftturbinen ausgeschlossen wurden, richtete das Team seinen Fokus auf Geräte, die mit präzisem Timing arbeiten. Sie fanden heraus, dass unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV) in Rechenzentren die Hauptverantwortlichen für diese Störungen sind.
Warum tritt diese Schwankung auf?
USV-Anlagen, insbesondere solche in großen Rechenzentren, führen periodisch im Minutentakt eine Überprüfung des Ladezustands (State-of-Charge) durch. Da diese Geräte mit dem Internet verbunden sind, sind ihre internen Uhren hochpräzise synchronisiert. Wenn Tausende von Geräten in verschiedenen Rechenzentren diesen Check im exakt gleichen Moment durchführen, summiert sich ihr Effekt zu einer spürbaren Störung der Netzfrequenz.
Daten aus dem irischen Stromnetz bestätigten diese Hypothese. Da Rechenzentren einen erheblichen Anteil des nationalen Stromverbrauchs ausmachen, wurde beobachtet, dass sich die Intensität des minütlichen Frequenzabfalls von 3 Millihertz im Jahr 2016 auf über 20 Millihertz in den letzten Jahren vervielfacht hat.
Was bedeutet das für die Stromnetze?
Obwohl ein Abfall von 20 Millihertz innerhalb der Toleranzgrenzen des Netzes (die üblicherweise bei 200 Millihertz liegen) gering erscheinen mag, könnte die Kumulierung mit anderen Lasten das Netz in Richtung Instabilität oder Stromausfällen treiben. Zudem können diese Störungen langfristige Schäden an empfindlichen Geräten verursachen.
Die Forscher empfehlen den Herstellern, eine Randomisierung in das Timing der Ladezustandsprüfung bei USV-Anlagen zu integrieren, anstatt diese zu festen Zeitpunkten auszuführen. Das Team warnte zudem, dass sich das Problem mit der Verbreitung von Internet-of-Things-Geräten (IoT), die ähnliche Verhaltensweisen zeigen könnten, verschärfen könnte. Dies erfordert regulatorische Eingriffe und globale Software-Updates, um die Stabilität der Energieinfrastruktur in der Zukunft zu gewährleisten.