電力網における60秒ごとの変動の謎が解明される

電力網における60秒ごとの変動の謎が解明される

2026年10月30日

なぜ私たちの電力網は毎分、電力需要の短いスパイクを示すのでしょうか？フォルシュングツェントルム・ユーリッヒの研究者であるディルク・ヴィットハウアー率いるチームは、これが大規模バッテリー貯蔵システムによって行われる定期的な電力チェックに起因することを実証しました。この発見は、電力供給をより堅牢にするのに役立つ可能性があり、チームはNature Energyに掲載された記事で報告しています。

［画像: Copyright: Regine Panknin］

ドイツ最大の送電システムオペレーターであるTennet Germanyは、数年間にわたり、欧州電力網の周波数が60秒ごとに短く低下することに気づいていました。これらの偏差は電力網の安全性にとって致命的ではありませんでしたが、明確に測定可能で異常に規則的でした。この現象の原因は当初不明でした。

ディルク・ヴィットハウアー率いるユーリッヒのチームは、ケルン大学およびカールスルーエ工科大学の研究者と協力して調査を開始し、その答えを見つけました。原因は、毎分充電状態をチェックする多数の大規模バッテリー貯蔵システムにあるようです。これにより電力消費に測定可能な変動が生じ、例えばタービンの摩耗に寄与する可能性があります。バッテリー貯蔵システムは中断のない電力供給を保証しており、近年世界中でその数は大幅に増加しています。研究者たちは、これが欧州だけの現象ではなく、世界的な現象であることを発見しました。

多くのデバイス、共通のリズム

「本当に何年にもわたる探偵活動でした」とヴィットハウアーは言います。電力網の周波数パターンは、さまざまな要因によって形成されます。例えば、電力取引の影響、発電所の突然のオンオフ、再生可能エネルギー源からの変動する電力供給、その他のさまざまな摂動などが明らかになります。

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私たちにはすぐに、原因は時計によって制御されるものでなければならないことが明らかになりました

「私たちにはすぐに、原因は時計によって制御されるものでなければならないことが明らかになりました」とヴィットハウアーは言います。正確な60秒サイクルを説明する他の方法はありませんでした。また、「観測された効果は、多くのデバイスが同時に電力を消費した場合にのみ生成される」ことも明らかでした。したがって、単一の消費者または発電機は除外されました。

キャンパスでの測定が手がかりを提供

しかし、これらのデバイスはどのようにして消費を同期させているのでしょうか？研究者たちは、リビングラボ・エナジーキャンパスの助けを借りて、ついに決定的な手がかりを見つけました。ユーリッヒキャンパスにあるこの研究インフラは、主に高度に統合されたエネルギー供給システムを開発・テストするために使用されています。チームは、合計80か所のエンドデバイスに測定ポイントを設置しました。そして、中断のない電力供給を確保するように設計された大規模バッテリー貯蔵システムがある場所で、まさに同じ周期的な電力消費パターンが観測されました。「私たちはそのうちの1つを詳しく調べ、電力チェックのために毎分開始時に電力消費のスパイクを見つけました」とヴィットハウアーは説明します。

［画像: Detektive work from Carsten Hartmann and Dirk Witthaut of the Jülich Institute for Energy systems engineering, Copyright: Forschungszentrum Jülich / Dirk Witthaut］

このような電力チェックに関する拘束力のある標準がないため、ヴィットハウアーはほとんどのバッテリーメーカーが60秒間隔は合理的だと考えたのではないかと推測しています。毎分開始時が単にテスト時間として選択されたのです。「しかし、バッテリー貯蔵システムが問題の一部にすぎない可能性は十分にあります」とヴィットハウアーは言います。「エアコン、ヒートポンプ、洗濯機、食器洗い機などの他のデジタル制御家電も同様のパターンを示す可能性は排除できません。」

同期を減らし、摩耗を減らす

電力需要の周期的な変動は、すでに水力発電所に影響を与えています。需要の短いスパイクは、タービンが元の回転速度に戻る前に一時的に減速することを意味します。これにより摩耗が増加します。ストレージ技術の拡大に伴い、このような問題はさらに一般的になる可能性があります。例えばアイルランドでは、大規模なバッテリー貯蔵システムを持つデータセンターが現在、国の電力需要の約5分の1を占めていますが、1分間の信号の振幅は2016年から2021年の間に4倍になりました。しかし、解決策は単純です。「チェックを常に同じ時間に開始するのではなく、ランダムに分散させるだけでよいのです」とヴィットハウアーは言います。

元の出版物: 'One-minute frequency disturbances from unintended synchronization in cyber–physical power systems', Nature Energy 2026, DOI: 10.1038/s41560-026-02144-0

連絡先

[［画像: https://www.fz-juelich.de/profile/witthaut_d］]

• Institute of Climate and Energy Systems (ICE)
• Energy Systems Engineering (ICE-1)

[［画像: https://www.fz-juelich.de/profile/benigni_a］]

• Institute of Climate and Energy Systems (ICE)
• Energy Systems Engineering (ICE-1)

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