Forscher des Forschungszentrums Jülich haben im Oktober 2026 die Ursache für weltweite Frequenzschwankungen im Stromnetz im Minutentakt identifiziert. Verantwortlich sind synchrone Selbsttests von großen Batteriespeichern, die jeweils zu Beginn jeder Minute Strom verbrauchen.
Detektivarbeit am Living Lab Energy Campus in Jülich
Über mehrere Jahre hinweg registrierten Netzbetreiber wie Tennet Germany ein ungewöhnliches Phänomen: Die Frequenz im europäischen Stromnetz sackte in exakten 60-Sekunden-Abständen kurzzeitig ab. Zwar gefährdeten diese regelmäßigen Abweichungen nicht die grundsätzliche Sicherheit der Netze, doch die Ursache blieb lange im Unklaren. Ein Forscherteam unter Leitung von Prof. Dr. Dirk Witthaut vom Forschungszentrum Jülich, der Universität zu Köln und dem Karlsruher Institut für Technologie ging dem Rätsel auf den Grund.
Um das Phänomen zu entschlüsseln, installierten die Wissenschaftler Messpunkte an insgesamt 80 Standorten im Living Lab Energy Campus in Jülich. Dabei zeigte sich das periodische Verbrauchsmuster exakt in jenen Gebäuden, in denen unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit großen Batteriespeichern arbeiten. Das war wirklich jahrelange Detektivarbeit
, erklärt Prof. Dr. Dirk Witthaut, Leiter des Departments Netzwerke und komplexe Systeme, Institut für Energiesystemtechnik (ICE-1).
Es war schnell klar, dass es sich bei der Ursache um etwas handeln muss, das von der Uhr gesteuert wird.
Prof. Dr. Dirk Witthaut, Leiter des Departments Netzwerke und komplexe Systeme, Institut für Energiesystemtechnik (ICE-1)
Wie synchrone Selbsttests das Stromnetz belasten
Die Untersuchung ergab, dass die minutengenaue Taktung durch automatische Betriebsbereitschaftsprüfungen der Batteriespeicher entsteht. Da es für diese Selbsttests keine verbindlichen Industriestandards gibt, wählten die Hersteller offenbar überwiegend den exakten Beginn einer neuen Minute als Startzeitpunkt. Wenn viele solcher Anlagen weltweit zeitgleich ihre Diagnose starten, addieren sich die kleinen Leistungsspitzen zu einem messbaren Impuls im europäischen und globalen Stromnetz.
Der beobachtete Effekt lässt sich nur erzeugen, wenn viele Geräte zum gleichen Zeitpunkt Strom verbrauchen
Prof. Dr. Dirk Witthaut, Leiter des Departments Netzwerke und komplexe Systeme, Institut für Energiesystemtechnik (ICE-1)
Im kontinentaleuropäischen Verbundnetz entspricht eine periodische Frequenzabweichung von drei Millihertz nach Berechnungen der Studie einer zusammenhängenden Leistungsänderung von rund 80 Megawatt. Auch in Skandinavien und Irland traten ähnliche Ausschläge zutage. In Irland, wo Rechenzentren mit großen Batteriespeichern rund ein Fünftel des Strombedarfs ausmachen, vervierfachte sich die Amplitude des Minutensignals zwischen 2016 und 2021 von etwa drei auf zwölf Millihertz. Witthaut warnt zudem, dass neben Batteriespeichern auch andere digitale Geräte wie Wärmepumpen, Klimaanlagen oder Haushaltsgeräte ähnliche Muster aufweisen könnten.
Verschleiß an Turbinen und einfache Gegenmaßnahmen
Auch wenn die kurzzeitigen Frequenzdips keine akute Bedrohung für die Netzsicherheit darstellen, bleiben sie nicht folgenlos. Kraftwerke – insbesondere Wasserkraftwerke – müssen im Takt der Schwankungen ständig die Drehzahl ihrer Turbinen anpassen, was den mechanischen Verschleiß erhöht. Mit der zunehmenden Verbreitung von Speichersystemen wächst auch die Bedeutung einer stabilen Software-Abstimmung.
Die Lösung des Problems erfordert laut den Forschern keine großen technischen Umbauten, sondern lediglich eine Entzerrung der Abläufe. Man müsste die Prüfungen einfach zufällig verteilen, anstatt sie immer zum selben Zeitpunkt starten zu lassen
, betont Prof. Dr. Dirk Witthaut. Ein Softwareupdate für einen untersuchten Batteriespeicher hat die strenge Taktung bereits abgemildert, allerdings blieben einzelne Prüfroutinen weiterhin an feste Zeitpunkte gekoppelt.
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