Дослідники з Forschungszentrum Jülich у Німеччині виявили причину загадкових коливань частоти, які виникають в енергосистемах по всьому світу кожні 60 секунд. Протягом років ці мікроскопічні відхилення фіксувалися від Австралії до Європи, викликаючи занепокоєння операторів передавальних електромереж. Тривалий аналіз показав, що джерелом проблеми є не технічні несправності на електростанціях, а програмні алгоритми систем безперебійного живлення, які одночасно ініціюють перевірку стану заряду акумуляторів у всіх підключених пристроях одночасно.
Для ідентифікації джерела аномалій команда дослідників встановила понад 80 інтелектуальних вимірювачів якості енергії на території свого кампусу. Пристрої фіксували частоту, напругу та струм кожні 3 секунди, порівнюючи дані з трансформаторів та систем накопичення енергії. Результати експерименту підтвердили, що саме автоматизовані процеси перевірки в батарейних системах, які мають синхронізовані через мережу інтернет внутрішні годинники, створюють ідентичні за часом навантаження на електричну мережу.
Масштаб проблеми став очевидним на прикладі енергосистеми Ірландії, де частка споживання електроенергії центрами обробки даних досягла 18 відсотків до 2022 року. Кожен такий центр використовує велику кількість систем безперебійного живлення, що призвело до зростання амплітуди частотних коливань з 3 мілігерц у 2016 році до 12 мілігерц у 2021 році. Деякі зафіксовані стрибки останнім часом перевищують 20 мілігерц, що наближає стабільність мережі до критичних меж при сукупному навантаженні.
Щоб усунути регулярні частотні просідання без заміни обладнання, фахівці пропонують виробникам систем безперебійного живлення впровадити програмне рандомізування часу опитування стану акумуляторів. Замість виконання перевірки рівно на початку кожної хвилини, програмне забезпечення повинно додавати випадковий часовий зсув для кожного пристрою. Це дозволить розподілити навантаження на мережу в часі, запобігаючи виникненню синхронних пікових споживань, які негативно впливають на стабільність частоти енергосистеми.
Крім систем безперебійного живлення, дослідники виявили аналогічні періодичні коливання в роботі пристроїв інтернету речей, включаючи розумні побутові прилади та обчислювальні кластери на базі одноплатних комп’ютерів. Вирішення проблеми для цих пристроїв полягає у встановленні оновленого програмного забезпечення, проте складність полягає в низькій швидкості оновлення прошивок користувачами. Згідно з дослідженнями, менше 3 відсотків усіх пристроїв інтернету речей працюють на актуальних версіях програмного забезпечення.
На даному етапі ситуація потребує втручання регуляторів, оскільки добровільні дії виробників не гарантують глобального охоплення проблеми. Оскільки мережі об’єднані міжнародними стандартами, локальні обмеження можуть виявитися недостатніми для повного усунення резонансних явищ. Враховуючи тенденцію до постійного зростання кількості підключених до мережі пристроїв, без впровадження глобальних вимог до алгоритмів синхронізації, зафіксовані коливання частоти можуть зберігатися протягом багатьох років, створюючи додатковий тиск на інфраструктуру.
