นักวิจัยไขปริศนาความผิดปกติของกริดไฟฟ้าที่เกิดพร้อมกันทั่วโลก

ความผิดปกติของความถี่บนโครงข่ายไฟฟ้าที่เกิดขึ้นพร้อมกันทุก 60 วินาทีในหลายประเทศทั่วโลกถูกไขปริศนาแล้ว ตามรายงานของ TechCrunch ทีมของ Dirk Witthaut จาก Forschungszentrum Jülich ในเยอรมนีพบว่าแหล่งกำเนิดสำคัญคืออุปกรณ์สำรองไฟอย่าง UPS และแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ซึ่งตั้งเวลาเช็กสถานะการชาร์จพร้อมกันแบบเป๊ะ ๆ ปัญหานี้เกิดขึ้นทั้งในยุโรป ออสเตรเลีย สหรัฐฯ และมาเลเซีย และสร้างความกังวลเพราะหากปล่อยให้ความถี่แกว่งมากเกินไปอาจนำไปสู่ไฟดับหรือทำให้อุปกรณ์ในโรงไฟฟ้าเสียหายได้ โดยเฉพาะในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

เดิมทีทีมวิจัยสงสัยว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำอาจเป็นตัวการ เพราะการสั่นของกังหันสามารถเกิดเรโซแนนซ์และขยายแรงสั่นสะเทือนจนกระทบกริดได้ แต่เมื่อจำลองระบบควบคุมของโรงไฟฟ้าพลังน้ำบนโครงข่ายสแกนดิเนเวีย ทีมงานพบเพียงว่าเกิดรูปแบบสั่นที่พุ่งขึ้นรอบละหนึ่งนาทีได้เท่านั้น ยังอธิบายไม่ได้ว่าทำไมสัญญาณนี้จึงเกิดซ้ำต่อเนื่องยาวนานทุกนาทีอย่างไม่มีหลุดจังหวะ จนทำให้ทีมมองหาต้นตอที่ต้องมี “นาฬิกา” ควบคุมเวลาอย่างแม่นยำ

เพื่อหาคำตอบ นักวิจัยติดตั้ง smart power quality meter มากกว่า 80 จุดรอบแคมปัสของสถาบัน และเก็บข้อมูลด้านความถี่ แรงดัน กระแส และกำลังไฟทุก 3 วินาที สถานที่ทดลองแห่งนี้มีทั้งสายส่งแรงดันกลางและต่ำ หม้อแปลง แผงโซลาร์ ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้เป็น UPS รวมถึงคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงและเครื่องคอมพิวเตอร์สำนักงานทั่วไป ในที่สุดข้อมูลจากหม้อแปลงที่ต่อกับระบบแบตเตอรี่ก็แสดงรูปแบบพีคทุกหนึ่งนาทีเหมือนกับที่เห็นบนกริดขนาดใหญ่

ข้อสรุปของทีมคือ UPS และแบตเตอรี่กริดสเกลจำนวนมากตรวจสอบ state-of-charge ทุกนาที และเพราะอุปกรณ์เหล่านี้เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต นาฬิกาภายในจึงแทบตรงกันทั้งหมด เมื่ออุปกรณ์จำนวนมากตรวจสอบพร้อมกัน ผลกระทบเล็กน้อยจึงกลายเป็นสัญญาณที่เห็นได้บนระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ ทีมวิจัยยังชี้ไปที่ไอร์แลนด์ว่าเป็นหลักฐานสนับสนุน เพราะศูนย์ข้อมูลกินไฟถึง 18% ของโหลดกริดประเทศในปี 2022 และระหว่างปี 2016 ถึง 2021 การตกของความถี่แบบนาทีต่อนาทีเพิ่มจาก 3 milli-Hertz เป็น 12 milli-Hertz ขณะที่บางกรณีเกิน 20 milli-Hertz แล้ว

นักวิจัยระบุว่าปัญหานี้ป้องกันได้ด้วยการทำให้ระบบตรวจสอบสถานะไม่เกิดพร้อมกันเป๊ะในทุกนาที เช่น ใส่ความสุ่มลงไปในตารางการเช็กของ UPS และแบตเตอรี่กริดสเกล นอกจากนี้พวกเขายังทดสอบอุปกรณ์ IoT อย่าง smart oven และ Raspberry Pi clusters และพบรูปแบบไฟแกว่งเป็นคาบเช่นกัน โดยทางแก้มีลักษณะเป็นแพตช์ซอฟต์แวร์ง่าย ๆ แต่ปัญหาคืออุปกรณ์ IoT จำนวนมากไม่ค่อยถูกอัปเดต ขณะที่งานวิจัยก่อนหน้าพบว่ามีไม่ถึง 3% ของอุปกรณ์ IoT ที่ใช้เฟิร์มแวร์ล่าสุดอยู่