Des chercheurs du Forschungszentrum Jülich en Allemagne ont identifié la cause des anomalies électriques touchant les réseaux électriques à travers le monde, liées à des vérifications synchronisées de l’état de charge effectuées par de nombreux dispositifs de stockage. Dirk Witthaut, à la tête de l’enquête, a été mandaté par l’opérateur de système de transmission le plus important d’Allemagne, Tennet Germany. Les résultats ont révélé une chute de fréquence systématique se produisant toutes les 60 secondes sur plusieurs continents, rapporte 24brussels.
Au fil des ans, les gestionnaires de réseaux électriques ont observé des chutes de fréquence peu communes qui coïncident entre pays et régions. Witthaut et son équipe ont examiné les données, qui indiquaient un schéma préoccupant provenant de régions telles que l’Europe, l’Australie, les États-Unis et la Malaisie.
Ces fluctuations de fréquence soulèvent des inquiétudes significatives concernant la fiabilité des réseaux. Si elles ne sont pas traitées, elles peuvent perturber les opérations du réseau et causer des dommages aux équipements, en particulier dans les installations hydroélectriques.
Équilibrer le réseau
L’intégrité opérationnelle des réseaux électriques repose sur le maintien de la fréquence dans des paramètres définis. Des oscillations excessives, combinées à des réponses mal informées des opérateurs, pourraient entraîner de graves coupures. Bien que la chute de fréquence ne provoque généralement pas de coupures immédiates, des perturbations non régulées pourraient nuire à des équipements sensibles.
Historiquement, les centrales hydroélectriques ont contribué à des phénomènes appelés oscillations de fréquence ultra-basse (UFLO). Leurs turbines vibrent à des fréquences de résonance, générant des oscillations amplifiées similaires à un verre se brisant sous la bonne fréquence – ces vibrations peuvent atteindre des niveaux dangereux.
L’équipe de Witthaut a étudié l’implication de l’hydroélectricité dans ces oscillations, en utilisant un modèle informatique pour analyser les systèmes de contrôle sur le réseau scandinave.
Bien qu’ils aient identifié des conditions susceptibles de provoquer un pic de résonance toutes les minutes, ils ont eu du mal à comprendre sa présence prolongée. Dans les systèmes mécaniques, de telles résonances fluctuent généralement, mais ces chutes de fréquence étaient récurrentes sans exception.
Les chercheurs ont compris que la régularité de cet événement suggérait qu’un déclencheur coordonné était impliqué.
À la recherche d’indices
Pour explorer cette théorie, l’équipe de Witthaut a installé plus de 80 compteurs de qualité de l’énergie autour du campus de Jülich, capturant divers paramètres électriques toutes les trois secondes. Le site comprend un mélange de lignes à moyenne et basse tension, de transformateurs, de panneaux solaires et de systèmes de batteries.
Grâce à ces mesures, l’équipe a découvert que le transformateur connecté au système de stockage d’énergie affichait des pics toutes les minutes, s’alignant sur les schémas observés sur des réseaux plus larges.
Les chercheurs ont attribué les anomalies de fréquence observées principalement aux batteries stationnaires, y compris les alimentations sans interruption (UPS) des centres de données. Ces dispositifs vérifient régulièrement leur état de charge à une cadence d’une minute. Leur synchronisation entraîne des perturbations imperceptibles sur le réseau qui deviennent prononcées lorsqu’elles sont agrégées.
Pour étayer cette hypothèse, l’équipe de Witthaut a examiné les données provenant des opérateurs de réseaux, trouvant des éléments probants en provenance d’Irlande.
En 2022, les centres de données représentaient 18 % de l’électricité prélevée sur le réseau irlandais, tous alimentés par des systèmes UPS. Entre 2016 et 2021, les chutes de fréquence sur le réseau irlandais ont quadruplé, passant de 3 milli-Hertz (mHz) à 12 mHz, les récentes chutes dépassant 20 mHz.
Le réseau irlandais, qui fonctionne à 50 Hz, peut généralement gérer des fluctuations de plus ou moins 200 mHz, bien que les opérateurs préfèrent limiter les variations à 100 mHz. Malgré le fait que 20 mHz soit dans des limites tolérables, toute charge supplémentaire pourrait conduire à des situations critiques, notamment si elle est combinée avec d’autres perturbations.
La solution
Ce problème est évitable : Witthaut plaide pour une randomisation des vérifications de l’état de charge effectuées par les systèmes UPS et les fabricants de batteries à l’échelle du réseau.
Bien que les systèmes UPS soient actuellement à l’origine de ce phénomène, des schémas similaires commencent à apparaître avec des dispositifs IoT, tels que les appareils intelligents. Les chercheurs ont découvert des fluctuations de puissance périodiques à travers diverses technologies IoT, suggérant la nécessité de mises à jour urgentes du firmware, car de nombreux dispositifs restent non patchés. Une étude récente a indiqué que moins de 3 % de ces dispositifs fonctionnaient avec le dernier firmware.
Des réglementations pourraient devoir être imposées pour atténuer l’impact, bien que celles-ci ne puissent se concentrer que sur des réseaux locaux. La nature étendue de ce problème implique qu’une coordination mondiale sera finalement essentielle. Malgré la résolution du mystère, le problème sous-jacent pourrait persister indéfiniment.
