Almanya'nın en büyük iletim sistemi operatörü TenneT yıllarca tuhaf bir şey izledi: Avrupa elektrik şebekesindeki frekans kısa süreliğine düşüyordu — hem de her dakika, tam 60 saniyelik bir döngüyle. Sapmalar şebeke güvenliği için hiç kritik olmadı ama ölçülebilir ve alışılmadık biçimde düzenliydi. Nedeni bilinmiyordu.

Jülich Araştırma Merkezi'nde Dirk Witthaut'nun (aynı zamanda Köln Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nde profesör) liderliğindeki bir ekip, Köln Üniversitesi ve Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılarla birlikte nedeni buldu. Nature Energy'de yayımlanan sonuç şu: büyük batarya depolama sistemleri şarj durumlarını dakikada bir kontrol ediyor ve bunu hep aynı anda yaptıkları için ölçülebilir bir talep sıçraması üretiyorlar.

Yıllar süren dedektiflik

"Gerçekten yıllar süren bir dedektiflik çalışmasıydı," diyor Witthaut. Frekans deseni pek çok şeyden etkileniyor: santrallerin aniden devreye girip çıktığı elektrik ticareti, yenilenebilir kaynaklardan dalgalanan üretim, türlü bozucu etken. İki gözlem aramayı daralttı. Birincisi: bu kadar kesin bir 60 saniyelik döngü ancak bir saatle kontrol edilen bir şeyden gelebilirdi. İkincisi: etki ancak çok sayıda cihaz aynı anda elektrik çekerse oluşabilirdi — tek bir tüketici ya da üretici bu işi yapamazdı.

İpuçu ekibin kendi kampüsündeki ölçümlerden geldi. Jülich'te yüksek bütünleşik enerji arzı için kurulmuş bir araştırma altyapısı olan "Living Lab Energy Campus"ta ekip, toplam 80 noktada son cihazlara ölçüm noktaları yerleştirdi. Ve gerçekten: elektrik tüketimindeki aynı periyodik desen, tam olarak büyük batarya sistemlerinin kesintisiz güç sağladığı yerlerde ortaya çıktı. "Bir tanesine daha yakından baktık ve her dakikanın başında güç kontrolünden kaynaklanan bir tüketim sıçraması bulduk," diyor Witthaut.

Kimsenin koymadığı bir standart

Bu tür güç kontrolleri için bağlayıcı bir standart yok. Witthaut, çoğu batarya üreticisinin 60 saniyelik aralığı mantıklı bulduğunu ve test zamanı olarak doğrudan her dakikanın başını seçtiğini düşünüyor. Ortaya elektrik mühendisliğinde bir sürü davranışı çıkıyor: aynı makul kararı veren binlerce cihaz, birlikte kimsenin planlamadığı bir ritim üretiyor.

Etki Avrupa'yla sınırlı değil. Araştırmacılar deseni dünya genelinde buldu. Büyük batarya depolamasına sahip veri merkezlerinin elektrik talebinin yaklaşık beşte birini oluşturduğu İrlanda'da, bir dakikalık sinyalin genliği 2016 ile 2021 arasında dört katına çıktı.

Neden zararsız değil

Periyodik dalgalanmalar hidroelektrik santralleri şimdiden etkiliyor. Kısa talep sıçramaları türbinleri bir anlığına yavaşlatıp sonra eski devrine döndürüyor; bu aşınmayı artırıyor. Depolama kapasitesi büyüdükçe sorunun da büyümesi bekleniyor.

Çözüm basit olurdu: kontrolleri hep aynı anda başlatmak yerine rastgele dağıtmak. İşin püf noktası da bu. Bu, sahada yıllarca duran ve sapma kimsenin dikkatini çekmediği sürece değiştirmek için sebep görmeyen operatörlerin cihazlarında yazılım, yapılandırma ve standart değişikliği gerektiriyor. Rastgele bir başlangıç zamanı, gerekli olduğu fark edilmesi dışında hiçbir şeye mal olmuyor.

Witthaut'un kendisi fazla derli toplu cevabı frenliyor: "Batarya depolama sistemlerinin burada sorunun yalnızca bir parçası olması tamamen mümkün. Klima sistemleri, ısı pompaları, çamaşır ve bulaşık makineleri gibi diğer dijital kontrollü cihazların da benzer desenler göstermesi göz ardı edilemez."

Asıl mesele daha genel. Milyonlarca cihaz işini aynı saate göre hizaladığında, kimsenin tasarlamadığı senkron bir sistem ortaya çıkıyor. Şebeke operatörleri sonucu frekansta görüyor ama neden, tek tek bakıldığında sıradan görünen cihazların yazılımında yaşıyor. Bu yıl depolama ya da esnek yük ihalesi yapan herkesin şartnameye bir satır eklemesi gerekiyor: kontrol aralığını rastgeleleştir.

Kaynaklar