معمای عجیب شبکه‌های برق حل شد؛ ماجرای یک اختلال جهانی

پژوهشگران آلمانی سرانجام علت افت مکرر و هم‌زمان فرکانس شبکه‌های برق جهان در هر ۶۰ ثانیه را کشف کردند.

سال‌ها بود که نوسان‌های نامحسوس و عجیبی در شبکه‌های برق سراسر جهان، مدیران این حوزه را سردرگم می‌کرد. فرکانس شبکه درست راس هر ۶۰ ثانیه اندکی افت می‌کرد و نکته ی حیرت‌انگیزتر این بود که افت فرکانس در کشورهای گوناگون و قاره‌های مختلف دقیقا در همان لحظه ی مشترک رخ می‌داد.

به نوشته ی تک‌کرانچ، درک ویت‌هاوت، پژوهشگر مرکز تحقیقاتی یولیش آلمان، با همکاری بزرگ‌ترین اپراتور انتقال برق این کشور به بررسی این معما پرداخت. داده‌ها نشان دادند که الگوی مذکور در سراسر اروپا، استرالیا، آمریکا و مالزی به‌صورت کاملا منظم و نگران‌کننده تکرار می‌شود.

پایداری شبکه ی برق به حفظ فرکانس در محدوده‌ای معین وابسته است و نوسان‌های بیش از حد می‌توانند به توربین‌ها آسیب بزنند یا به خاموشی‌های گسترده منجر شوند. پژوهشگران ابتدا نیروگاه‌های برق‌آبی را مظنون اصلی قلمداد کردند؛ اما رزونانس مکانیکی توربین‌ها نمی‌توانست تداوم بی‌وقفه و دقیق این نوسان‌ها را راس هر ۶۰ ثانیه توضیح دهد.

تیم تحقیقاتی با نصب بیش از ۸۰ دستگاه پایش کیفیت توان در محوطه ی مرکز یولیش دریافت که اوج مصرف و اختلال‌ها دقیقا به سامانه‌های باتری ذخیره‌ساز و منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) متصل است.

باتری‌های پشتیبان و باتری‌های بزرگ شبکه رأس هر دقیقه وضعیت شارژ خود را بررسی می‌کنند و از آنجا که همگی به اینترنت متصل‌اند، ساعت‌های آن‌ها کاملا همگام است. بررسی هم‌زمان وضعیت شارژ توسط میلیون‌ها دستگاه، ضربه‌ای جمعی به شبکه ی برق وارد می‌آورد.

شواهد تکمیلی در ایرلند به دست آمد؛ کشوری که دیتاسنترها تا سال ۲۰۲۲ میلادی ۱۸ درصد از کل بار شبکه ی آن را تشکیل دادند. افت دقیقه‌ای فرکانس در ایرلند از ۳ میلی‌هرتز در سال ۲۰۱۶ به ۱۲ میلی‌هرتز در سال ۲۰۲۱ جهش یافت و اکنون حتی از ۲۰ میلی‌هرتز نیز فراتر می‌رود.

راهکار پیشنهادی دانشمندان برای رفع خطر، ایجاد تصادفی‌سازی در زمان‌بندی بررسی شارژ باتری‌ها توسط سازندگان تجهیزات است تا فشار هم‌زمان از شبکه برداشته شود. با توجه به وجود نوسان‌های مشابه در دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) و ضعف در به‌روزرسانی فرم‌ور آن‌ها، جلوگیری از اختلال‌های گسترده نیازمند قانون‌گذاری جهانی خواهد بود.