Baterias de data centers explicam queda de frequência a cada minuto em redes elétricas do mundo

Durante anos, operadores de redes elétricas no mundo todo conviveram com um mistério: a cada 60 segundos, a frequência da rede caía um pouco. O mais estranho é que as quedas aconteciam ao mesmo tempo em países e continentes diferentes. O padrão aparece em dados da Europa, da Austrália, dos Estados Unidos e da Malásia.

O caso chegou ao pesquisador Dirk Witthaut, do centro Forschungszentrum Jülich, na Alemanha, por meio da Tennet Germany, maior operadora de linhas de transmissão do país. Foram anos de investigação e modelagem até chegar a uma causa.

A primeira hipótese foi a hidrelétrica, historicamente uma das principais fontes de oscilações de frequência muito baixa. Usando um modelo de computador do controle de uma usina na rede escandinava, a equipe achou condições que geravam uma ressonância com pico a cada minuto. Mas isso não explicava por que o fenômeno se repetia sem falhar, minuto após minuto. Esse tipo de ressonância mecânica costuma surgir e sumir. Uma regularidade dessas sugeria a existência de um relógio.

Para testar a ideia, os pesquisadores instalaram mais de 80 medidores de qualidade de energia no campus de Jülich, que tem painéis solares, baterias e UPS. As medições no transformador ligado ao sistema de baterias mostraram picos a cada minuto, como nas grandes redes. A explicação é que muitas baterias estacionárias, de UPS de data centers a sistemas de grande porte, verificam o estado de carga a cada minuto. Como estão conectadas à internet, seus relógios são quase perfeitamente sincronizados. Uma checagem isolada não é perceptível, mas milhares ao mesmo tempo são.

A confirmação veio da Irlanda, onde os data centers respondiam por 18% da carga da rede em 2022. Entre 2016 e 2021, a queda por minuto na frequência quadruplicou, de 3 para 12 milihertz (mHz). Mais recentemente, algumas passaram de 20 mHz. A rede irlandesa, de 50 Hz, suporta variações de mais ou menos 200 mHz, e o operador prefere ficar em até 100 mHz. Em valores isolados, 20 mHz não é muito, mas, somada a outras cargas, a oscilação pode empurrar a rede para condições de apagão.

O problema é totalmente evitável, segundo os pesquisadores: bastaria que fabricantes de UPS e de baterias de rede introduzissem alguma aleatoriedade no horário da checagem. O risco, porém, pode persistir. A equipe detectou flutuações periódicas também em dispositivos de internet das coisas, como um forno inteligente e clusters de Raspberry Pi. A correção seria uma atualização de software, mas, segundo um estudo recente citado pelo TechCrunch, menos de 3% desses aparelhos rodam o firmware mais recente. Reguladores podem ter de exigir mudanças, mas só atuam em sua parte da rede; por ser global, o problema pede coordenação internacional, e pode durar anos.