Mysteriöses Zucken im Stromnetz: Forscher lösen Rätsel um USV-Selbsttests

Jede Minute zuckt es kurz in den weltweiten Stromnetzen. Dieses einige Sekunden lange Absacken der Frequenz, das einem Pulsschlag ähnelt, gab Forschern und Netzbetreibern lange ein Rätsel auf. Ein Team des Forschungszentrums Jülich, der RWTH Aachen, des KIT, der Uni Köln und des Netzbetreibers TenneT bringt jetzt Licht ins Dunkel: Ursächlich sind offenbar bestimmte unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) und Batteriespeicher, die jede Minute zur gleichen Zeit Selbsttests fahren.

Schwankungen in der Frequenz des Stromnetzes sind normal: In dem fortlaufenden Bemühen, Stromeinspeisung und Verbrauch in Einklang zu bringen, geht die Frequenz im Tagesverlauf immer wieder leicht hoch und runter. Die Ausschläge dürfen nur nicht zu groß werden. Und Netzbetreiber wollen natürlich wissen, woher sie kommen. Der unbekannte Pulsschlag war zwar bislang nicht sicherheitskritisch für die Stabilität. Aber seine Intensität nahm vor allem seit 2015 zu, etwa in Großbritannien und Skandinavien, und erreichte 2020 Höchstwerte. Wie schnell aus einem Ungleichgewicht im Netz ein echter Blackout werden kann, zeigte der Stromausfall in Spanien und Portugal im April 2025.

Steuersoftware geht strikt nach der Uhr

Das Muster zeigt sich laut der in „Nature Energy“ veröffentlichten Studie in zwölf untersuchten Netzen auf fünf Kontinenten. Neben Kontinentaleuropa wurden auch die Netze in Island, Großbritannien, Skandinavien, Australien, in den beiden großen US-Verbundnetzen im Osten und Westen, in Malaysia, Südkorea, Südafrika, auf Mallorca und in Irland untersucht. Besonders stark zeigte es sich in großen Verbundnetzen, aber auch in Inselnetzen. Es tritt seit Jahren auf, und das immer zur selben Sekunde der Minute. Das sprach, so die Forscher, für einen externen Taktgeber und gegen eine Eigenschwingung des Netzes.

Des Rätsels Lösung scheint die digitale Steuersoftware in vielen Batteriespeicher-Systemen zu sein. Diese Geräte lösen demnach im Minutentakt Lastspitzen aus, indem sie einige Sekunden lang gleichzeitig Strom beziehen, um zu kontrollieren, ob die Stromversorgung noch funktioniert. Dass sie das gleichzeitig tun, liegt den Forschern zufolge an der Zeitsynchronisierung: Viele Systeme beziehen ihre Uhrzeit per NTP über das Internet und laufen damit im Gleichtakt. Ungeklärt bleibt dagegen, woher ein weiterer, schwächerer Peak bei etwa 100 Sekunden stammt.

Lösung auf dem eigenen Campus-Gelände entdeckt

Dem großen Zucken auf die Spur kamen die Forscher durch einen Versuch auf dem eigenen Campus-Gelände in Jülich. In der Verteilnetzebene konnten sie die Signale zuerst zu vier Gebäuden mit USVs und in einem Fall dann über mehrere Trafos bis zum 110-kV-Netzanschluss verfolgen. Die Regelung von Wasserkraftwerken allein kann das Muster laut Studie nicht erklären, sie kann es aber verstärken.

Dass wie im Falle des fiktiven TV-Außerirdischen ALF der Planet explodiert, weil alle Bewohner gleichzeitig den Föhn einschalten respektive alle USVs zur gleichen Zeit Selbsttests machen, droht zwar nicht. Doch die steigende Zahl von Batteriespeichern und Rechenzentren verstärkt den Effekt. In Irland etwa entfielen 2024 bereits 22 Prozent des gemessenen Stromverbrauchs auf Rechenzentren, 2022 waren es noch 18 Prozent. In Deutschland liegt der Anteil bei etwa drei Prozent. Änderungen in der Software, damit der Strom mit zufälligen Zeitversätzen bezogen wird, könnten helfen. Eine Abkehr von der strikten Zeitsteuerung sei in jedem Fall sinnvoll, so die Forscher. Ein Hersteller hat nach ihren Hinweisen bereits ein Softwareupdate herausgegeben, das die strikte Periodizität bei einem untersuchten Batterieblock aufhebt. Die Selbsttests laufen allerdings weiterhin zu festen Zeitpunkten.