Contexte et phénomène
Depuis plusieurs années, les opérateurs de réseaux constatent une diminution de la fréquence électrique toutes les 60 secondes. Cette oscillation, de l’ordre de quelques milli‑Hertz (mHz), apparaît simultanément sur des réseaux situés en Europe, en Australie, aux États-Unis et en Malaisie. En Irlande, la chute est passée de 3 mHz en 2016 à plus de 20 mHz en 2021. Le réseau irlandais, fonctionnant à 50 Hz, tolère des variations de ±200 mHz, mais les gestionnaires visent à rester dans ±100 mHz.
Analyse des causes
Les chercheurs ont d’abord envisagé les turbines hydrauliques, connues pour générer des oscillations ultra‑basses (UFLO). Un modèle de contrôle d’une centrale hydro‑scandinave a reproduit un pic de résonance toutes les minutes, mais ne pouvait expliquer la persistance du signal. L’équipe de Dirk Witthaut a alors installé plus de 80 compteurs de qualité d’alimentation sur le campus de Jülich, échantillonnant fréquence, tension et courant toutes les trois secondes. Les mesures ont montré un pic récurrent chaque minute sur le transformateur alimentant le système de batteries de secours (UPS). Les batteries stationnaires, qu’elles soient intégrées à des data‑centers ou à des installations de stockage à l’échelle du réseau, interrogent leur état de charge à intervalles d’une minute, synchronisées par des horloges internet. En Irlande, où les data‑centers représentent 18 % de la charge totale, la multiplication des UPS a fait quadrupler la profondeur du creux de fréquence entre 2016 et 2021.
Impacts sur la stabilité du réseau
Chaque vérification d’état de charge injecte une petite perturbation. Individuellement, l’effet reste négligeable, mais la superposition de milliers d’UPS crée un signal observable à l’échelle du réseau. Si d’autres charges provoquent déjà des variations, le supplément de 20 mHz peut réduire la marge de sécurité et augmenter le risque de déclenchement de protections automatiques, voire de blackout. Le phénomène ne cause pas de coupure immédiate, mais il érode la capacité de réponse rapide du système de régulation de fréquence.
Solutions proposées
Les auteurs recommandent d’introduire une randomisation dans le calendrier de mesure d’état de charge, afin de désynchroniser les UPS. Une simple mise à jour logicielle suffit pour les systèmes modernes. Le même principe s’applique aux objets connectés : des tests sur un four intelligent et des clusters Raspberry Pi ont révélé des fluctuations périodiques similaires. Cependant, moins de 3 % des appareils IoT exécutent le firmware le plus récent, ce qui complique la mise en œuvre d’une correction globale. Les régulateurs devront envisager des exigences de synchronisation aléatoire pour les fabricants de batteries et d’UPS afin d’éviter une récurrence du problème à l’échelle mondiale.
