Энергосети по всему миру ведут себя странно каждые 60 секунд: ученые нашли причину

Мы воспринимаем как должное обширные электрические сети, обеспечивающие энергией практически все вокруг. Но более 10 лет энергосети по всему миру ведут себя странно. Каждые 60 секунд они пульсируют: происходит небольшое изменение частоты тока, которое затем исчезает, чтобы через минуту повториться снова. Это явление наблюдается в энергосистемах физически никак не связанных друг с другом. Теперь ученые, нашли причину этого явления. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Energy, пишет ScienceAlert.

Электрическая сеть постоянно находится в состоянии хрупкого равновесия: в любой момент времени объем вырабатываемой электроэнергии должен в точности соответствовать объему ее потребления. Но иногда объем потребления возрастает, хотя операторы энергосетей научились прогнозировать подобные ситуации.

И все же часто нагрузка на электрическую сеть во время пикового потребления может значительно возрастать. Эти колебания влияют на частоту переменного тока в электросети: обычно она составляет 50 или 60 герц, в зависимости от региона мира. Когда спрос превышает предложение, частота падает, но, когда предложение превышает спрос — растет.

В 2014 году ученые обнаружили в Скандинавии необычные колебания частоты тока в электросети с минутным интервалом. Изначально такие колебания связывали с работой гидроэлектростанций, однако аналогичные закономерности обнаружились и в энергосистемах в континентальной Европе, Великобритании, Австралии и США.

Колебания были небольшими, но удивительно устойчивыми: они повторялись с поразительной точностью в энергосистемах, которые сильно различались по размеру и конфигурации, а также были изолированными друг от друга.

Чтобы разобраться в ситуации, авторы исследования проанализировали исследовательского центра в Германии. 60-секундный ритм проявился в четырех зданиях, в каждом из которых были установлены источники бесперебойного питания. В тех же зданиях, где подобных систем не было, ничего подобного не наблюдалось.

Исследователи обнаружили, что аккумуляторы выдают кратковременные импульсы тока с интервалом ровно в одну минуту. Им удалось проследить путь этих колебаний через электрическую сеть здания вплоть до точки подключения к общей высоковольтной энергосистеме. Оказалось, что причиной таких колебаний является то, что источники бесперебойного питания проводят плановую проверку аккумуляторов. Это вызывает небольшие, но вполне фиксируемые скачки спроса на электроэнергию. И происходит это каждые 60 секунд.

Ученые считают, что синхронизация таких проверок на разных континентах связана с тем, что цифровые устройства могут синхронизировать свои внутренние часы по внешним сигналам точного времени. В результате системы, работающие независимо друг от друга, могут одновременно приступать к выполнению одних и тех же задач в одно время, но в разных местах.

Когда множество устройств начинают действовать синхронно, их суммарное энергопотребление может оказать заметное влияние на всю энергосистему.

Эту гипотезу еще предстоит проверить. Но если она верна, то подобные колебания частоты тока могут со временем могут вывести из строя энергосистемы из-за повышенной нагрузки.

Другие новости науки

• Фрукты в вашей миске – это сахарная бомба: сотни лет назад их нельзя было есть сырыми.