В продължение на повече от десетилетие електрическите мрежи на пет континента проявяват странно поведение. На всеки 60 секунди честотата на електрическия ток в тях се променя едва забележимо, след което се връща към нормалните си стойности. И така, минута след минута, с удивителна точност. Сега учените смятат, че най-сетне са открили причината за този загадъчен ритъм.

Има много неща в съвременния живот, които приемаме за даденост. Малко от тях обаче са толкова важни, колкото огромните електропреносни мрежи, от които зависи функционирането на почти всичко около нас.

Оказва се обаче, че от години тези мрежи правят нещо необичайно.

На всеки 60 секунди в тях се появява своеобразен импулс – съвсем слабо изменение на честотата, което бързо отшумява, само за да се повтори точно минута по-късно.

И явлението не се наблюдава само в една електрическа мрежа. Подобни колебания са регистрирани в различни части на света, включително в системи, които са физически изолирани една от друга.

Тази необичайна закономерност се повтаря с изключителна точност вече повече от десетилетие. Подобна регулярност подсказва, че едва ли става дума за случайност. Въпреки това причината дълго време остава загадка.

Сега учените смятат, че са открили отговора. И той се оказва изненадващо прозаичен.

Неочакваният виновник: резервните захранвания

Всяка минута някои системи за непрекъсваемо електрозахранване (UPS), използвани като резервно захранване в болници, центрове за данни и научноизследователски институции, извършват рутинни проверки на своите батерии.

Тези проверки предизвикват малки, но измерими увеличения в потреблението на електроенергия. И всичко се случва с точността на часовников механизъм.

„Дори безобидни процедури за управление могат да придобият значение за цялата система, когато множество устройства действат синхронно“, пише екип от учени, ръководен от физика Дирк Витхаут от Кьолнския университет в Германия, в изследване, публикувано в списание Nature Energy.

„Непреднамереното синхронизиране може да предизвика повтарящи се и потенциално усилващи се колебания в мащабни киберфизични енергийни системи.“

Загадъчните колебания с период от една минута в електропреносната мрежа на континентална Европа (a, b) и промените в силата на сигнала с течение на времето в Европа, Великобритания и Скандинавия (d). Източник: Hartmann et al., Nature Energy, 2026.

Защо е толкова важно производството и потреблението на ток да са в равновесие?

Всяка електропреносна мрежа трябва непрекъснато да поддържа деликатен баланс. Във всеки един момент количеството произведена електроенергия трябва да съответства възможно най-точно на това, което се потребява.

Във Великобритания съществува дори специален термин за един от най-любопитните примери за предизвикателствата, които създава този баланс: TV pickup.

Той описва рязкото увеличаване на потреблението на електроенергия, когато огромен брой хора едновременно включат електрическите си чайници, за да си приготвят чай по време на рекламните паузи по телевизията.

С течение на времето това явление се превръща във все по-малък проблем. Операторите на електрическите мрежи са се научили да предвиждат подобни пикове, а разпространението на стрийминг платформите е променило навиците на зрителите.

Въпреки това събития, които привличат вниманието на цялата страна, например кралски церемонии или футболни мачове, все още могат да предизвикат огромно увеличение на потреблението.

Подобни колебания влияят върху честотата на променливия ток в електрическата мрежа. В зависимост от региона тя обикновено е 50 или 60 херца.

Когато потреблението надвишава производството, честотата спада. Когато производството е по-голямо от потреблението, тя се повишава.

Обикновено тези изменения са малки и неравномерни, а операторите на мрежите непрекъснато работят, за да ги държат под контрол.

Но как да обясним колебание, което се повтаря с изключителна точност на всеки 60 секунди? И то в електрически мрежи на пет континента, които дори не са свързани помежду си?

Очевидно тук става дума за нещо съвсем различно.

Загадка, която озадачава учените от години

Първите сведения за явлението датират поне от 2014 г., когато изследователи в Скандинавия документират необичайни колебания в честотата на електрическата мрежа, повтарящи се приблизително през минута.

Подобни колебания вече са били свързвани с работата на водноелектрическите централи. Сходни закономерности обаче са установени и в електрически мрежи на други места по света, включително в континентална Европа, Великобритания, Австралия и Съединените щати.

Измененията са малки, но забележително устойчиви. Те се появяват с изключителна точност в мрежи с коренно различни размери и конфигурации, включително в системи, които са физически отделени една от друга.

Каквото и да предизвиква този загадъчен импулс, само работата на водноелектрическите централи не може да го обясни.

За да разгадаят причината, Витхаут и колегите му анализират електрически измервания с висока времева разделителна способност, направени в сградите на изследователския комплекс Forschungszentrum Jülich в Германия.

Именно там изследователите попадат на решаващата следа.

Характерният 60-секунден ритъм се появява в четири сгради, като всички те разполагат със системи за непрекъсваемо електрозахранване.

За разлика от тях нито една от изследваните сгради без подобни системи не показва същата закономерност.

Изследователите проследяват загадъчния 60-секунден импулс до рутинните проверки на батериите в система за непрекъсваемо електрозахранване. Те установяват как възникналите електрически колебания се разпространяват през инфраструктурата на сградата и достигат до обществената електропреносна мрежа. Източник: Hartmann et al., Nature Energy, 2026.

Как една проверка на батерията се усеща в цялата електрическа мрежа?

Когато проследяват по-внимателно електрическите сигнали, учените откриват кратки и много слаби импулси на ток от батериите, които се появяват точно през една минута.

Те успяват да проследят предизвиканите от тях колебания през електрическата инсталация на една от сградите, чак до точката на свързване с обществената мрежа за високо напрежение.

Впоследствие производителят на оборудването потвърждава кой е виновникът: рутинните самопроверки на батериите, извършвани автоматично от софтуера за управление на системите.

Но тук възниква нов въпрос.

Защо оборудване, разположено в различни сгради, а още повече в различни държави, би извършвало тези проверки по едно и също време?

Отговорът изглежда се крие във вътрешните часовници на устройствата.

Съвременните цифрови устройства могат да синхронизират часовниците си чрез външни сигнали за точно време. В резултат на това системи, които иначе работят напълно независимо една от друга, могат да започнат да изпълняват планираните си задачи едновременно.

Всяка отделна проверка на батерията е практически незначителна. Но когато достатъчно голям брой устройства действат в синхрон, общото им потребление на електроенергия може да предизвика измеримо изменение в цялата електрическа мрежа.

Това обяснение все още трябва да бъде проверено и на други места, за да се потвърди, че навсякъде действа един и същ механизъм.

Въпреки това откритието предлага убедително решение на една изключително странна загадка. Освен това то може да помогне на инженерите да проектират по-устойчиви и надеждни електропреносни мрежи.

Опасни ли са тези колебания?

Засега колебанията не представляват непосредствена заплаха за стабилността на електрическите мрежи.

Според изследователите те са сравнително слаби, като амплитудата им обикновено е само няколко милихерца.

Витхаут и колегите му обаче предупреждават, че с нарастващата зависимост на електроенергийните системи от цифрово управлявано оборудване проблемът може да се задълбочи.

Системите за съхранение на електроенергия в батерии, центровете за данни и свързаните с интернет устройства стават все по-многобройни. Това означава, че в бъдеще към мрежите могат да се добавят още източници на синхронизирано електрическо натоварване.

Макар самите колебания да са слаби, вътрешната динамика на електрическата мрежа може да ги усили. Това на свой ред би могло да допринесе за износването на оборудване, например турбините във водноелектрическите централи.

Решението може да се окаже изненадващо просто

За щастие, поне при големите батерийни системи и резервните захранвания решението може да бъде сравнително лесно.

Вместо хиляди устройства да изпълняват една и съща задача в един и същи момент, производителите биха могли да въведат малки разлики в графиците, заложени в управляващия софтуер.

Така проверките на батериите няма да се струпват в един и същи момент на всяка минута, а ще бъдат разпределени във времето.

„Нашите резултати показват, че синхронизираните колебания в киберфизичните системи могат да бъдат ограничени непосредствено при източника им чрез по-добро проектиране на управляващите механизми“, пишат изследователите.

Всъщност учените вече са се свързали с производителя на една от идентифицираните системи. Компанията е пуснала софтуерна актуализация, която премахва строгата периодичност на автоматичните проверки.

И така, загадката изглежда е разгадана.

Вече можем спокойно да си отдъхнем с чаша хубав чай. Само че може би е по-добре да включваме електрическите чайници един след друг, вместо всички наведнъж.

Изследването е публикувано в научното списание Nature Energy.