В энергосетях на всех пяти континентах Земли, несмотря на их изоляцию друг от друга, вот уже более десяти лет фиксируют загадочные всплески, которые синхронно повторяются каждые 60 секунд. И только в этом году учёные выяснили, что является причиной этих импульсов. Между тем последствия могли быть плачевными.

В энергосетях на всех пяти континентах Земли, несмотря на их изоляцию друг от друга, вот уже более десяти лет фиксируют загадочные всплески, которые синхронно повторяются каждые 60 секунд. И только в этом году учёные выяснили, что является причиной этих импульсов. Между тем последствия могли быть плачевными.

Проблемой всерьёз занялись физики из Исследовательского центра Юлиха (Forschungszentrum Jülich). Ранее предполагалось, что небольшой дисбаланс между нагрузкой и потреблением в электросетях вызывается оборудованием гидроэлектростанций — водяные турбины более инерционны, чем газовые и реагируют с задержкой в процессе компенсации дисбаланса. Как выяснилось, одними гидроэлектростанциями аномалию не объяснить.

Учёные проанализировали данные измерений частоты электросетей в Европе, Северной Америке, Австралии, Азии и Африке. Характерный минутный сигнал был обнаружен в 12 энергосистемах, включая континентальную Европу, Великобританию, Скандинавию, Австралию, Малайзию, Южную Корею и Южную Африку. Отклонения частоты от базовой (50 или 60 Гц в зависимости от местного стандарта) составляют всего несколько миллигерц (мГц), однако отличаются высокой регулярностью и сохраняются годами.

Ключ к разгадке, как считают исследователи, был найден при изучении распределительной электросети исследовательского кампуса в Юлихе. Измерения в 80 точках показали, что характерные колебания присутствуют в зданиях с ИБП, но отсутствуют там, где таких устройств нет.

Более подробное исследование одного источника бесперебойного питания позволило проследить короткие синхронные импульсы тока от клемм аккумулятора до электрической инфраструктуры здания, вплоть до подключения к высоковольтной сети напряжением 110 кВ. Производитель ИБП подтвердил, что импульсы возникают при автоматических проверках аккумуляторов, запускаемых управляющим программным обеспечением, которое синхронизирует внутренние часы ИБП по сетевым протоколам.

Выяснилось, что множество ИБП синхронизируют свои часы в планетарном масштабе. Это происходит либо по локальной сети, имеющей доступ в интернет и к службам синхронизации времени, либо по GPS в случае продвинутых решений. Поскольку алгоритм проверки заряда аккумуляторов у ИБП одинаковый, все они одновременно создают кратковременную нагрузку на локальные энергосистемы, а гидроэнергетика дополнительно усиливает это воздействие, подобно резонансу. Десятки и сотни ИБП не сделали бы погоды. Но тысячи и десятки тысяч устройств заставили энергосистемы синхронно пульсировать каждую минуту.

В некоторых энергосистемах амплитуда эффекта со временем существенно увеличилась. Например, в Ирландии минутные колебания частоты выросли примерно с 3 до 12 мГц в период с 2016 по 2021 год. Это создаёт проблему: речь идёт о нагрузках на оборудование общей мощностью в десятки мегаватт. Если пустить ситуацию на самотёк, то по мере развития ЦОД, систем ИБП и других цифровых технологий, связанных с генерацией и балансировкой энергосетей, будет увеличиваться износ оборудования, а также возрастёт риск аварий в энергосистемах.

Учёные направили производителям ИБП свои предложения, суть которых сводится к просьбе рассинхронизировать протоколы проверки аккумуляторов. Это должно устранить кумулятивный эффект работы ИБП и предотвратить его последствия.