Las baterías de emergencia provocan breves contracciones de las redes eléctricas en todo el mundo cada minuto

Un equipo de investigación dirigido por Carsten Hartmann y Dirk Witthaut descubrió el origen de los picos de carga eléctrica recurrentes en cuatro edificios de Jülich. Aquí funcionan baterías de emergencia, cuyo control electrónico comprueba periódicamente si los dispositivos de almacenamiento conectados están disponibles y cumplen su función prevista. Si muchas de estas pruebas comienzan al mismo tiempo, sus necesidades energéticas combinadas cambian el equilibrio energético de toda una red y, por tanto, su ciclo eléctrico. El Centro de Investigación de Jülich examinó esta conexión junto con socios de Colonia, Karlsruhe, Aquisgrán y el operador de redes de transmisión TenneT.

El punto de partida fue una observación de TenneT, cuya serie de mediciones a lo largo de los años reveló una disminución inusualmente regular en la frecuencia de la red europea. «Realmente tomó años de trabajo de detective», dice Witthaut, describiendo la búsqueda del desencadenante de este patrón persistente en medio de las fluctuaciones habituales en la red. En la red eléctrica se superponen los constantes cambios en el consumo, las fluctuaciones en la inyección y las reacciones de las centrales eléctricas, por lo que una sola señal puede perderse fácilmente.

La serie de mediciones de 12 redes eléctricas siguen el mismo reloj

A modo de comparación, el equipo evaluó datos de Europa, América del Norte, Australia, Asia y África, incluidas varias redes de islas separadas. Los sistemas examinados abarcan desde aproximadamente 400.000 clientes en Islandia hasta más de 400 millones en Europa continental. Dependiendo de la región, las mediciones provienen de la red de transmisión o de la red de distribución, por lo que en la comparación se incluyeron diferentes niveles de suministro de energía. Utilizando el análisis de Fourier, los científicos descompusieron las curvas de frecuencia en ritmos recurrentes para filtrar señales coherentes del panorama general inquieto. Exactamente al minuto apareció por todas partes un pico extremadamente estrecho, cuya estabilidad temporal indica un reloj externo común.

En la red europea la frecuencia de la red debería ser de 50 Hertz; disminuye cuando el consumo supera la potencia eléctrica suministrada actualmente. La tendencia media muestra una disminución de hasta aproximadamente medio minuto durante el día, mientras que por la noche es en general más corta y más débil. Los fines de semana, el aumento de la intensidad de la señal matutina se produce más tarde que los días laborables, lo que se adapta a las operaciones cambiantes de muchos consumidores. Para Europa continental, una amplitud de fluctuación de tres milihercios corresponde a una variación de potencia combinada de aproximadamente 80 megavatios.

Las baterías de emergencia dejan huellas visibles en Jülich

En el campus de investigación, una red de más de ochenta dispositivos de medición registra variables eléctricas en edificios, transformadores y sistemas individuales. Sólo se observaron los edificios examinados con un sistema de alimentación ininterrumpida alimentado por baterías, o UPS para abreviar; En los puntos de medición sin tales sistemas faltaba el patrón característico. Estos sistemas mantienen activos a los consumidores sensibles en caso de una interrupción del suministro y monitorean continuamente su disponibilidad operativa. Además de la frecuencia de la red, los dispositivos también registraron la tensión, la corriente y la potencia activa, de modo que se pudieran comparar las variaciones de carga a lo largo de diferentes conexiones.

El equipo registró pequeños picos de corriente en los terminales de la batería de un SAI examinado con especial atención, cuya frecuencia coincidía con el ritmo buscado. El fabricante ha confirmado que las autopruebas rutinarias de gestión de la batería generan estos picos, proporcionando así un vínculo directo con el software del dispositivo. Para aislar el consumo propio de la planta, los científicos restaron de los valores medidos los requisitos de la tecnología de construcción conectada a ella. Luego rastrearon la señal a través de varios transformadores y una barra colectora hasta que la conectaron a la red pública de 110 kilovoltios.

Los relojes de Internet influyen en el proceso de pruebas en Jülich

Para su base horaria, los dispositivos en red pueden utilizar el protocolo de hora de red, que sincroniza los relojes internos con la hora universal coordinada. Una referencia común de este tipo permite que los controladores independientes inicien determinadas tareas al mismo tiempo y trabajen sincronizados sin querer. Sin embargo, los sistemas UPS examinados de diferentes fabricantes reaccionaron de manera diferente a su control de tiempo, lo que deja clara la influencia del software específico. Algunos picos de potencia permanecieron firmemente ligados al final del minuto, mientras que la fase de prueba de otro sistema cambió y saltó gradualmente a medida que se sincronizaba el tiempo.

Dado que no existen normas vinculantes, Witthaut sospecha que los fabricantes eligieron de forma independiente el mismo intervalo de prueba y el mismo comienzo del minuto como inicio. El equipo también midió sus patrones de consumo periódicos en un horno conectado en red y en una red de pequeñas computadoras Raspberry Pi, a veces a intervalos más cortos. Witthaut cree que son posibles procesos similares con sistemas de aire acondicionado, bombas de calor, lavadoras o lavavajillas; El estudio no proporciona ninguna evidencia individual correspondiente para estas clases de dispositivos.

Los reguladores de la energía hidroeléctrica en Escandinavia pueden aumentar las fluctuaciones

A modo de explicación, al principio resultaron interesantes las centrales hidroeléctricas con potencia regulable, porque sus turbinas y controles pueden desarrollar oscilaciones lentas. Los modelos del equipo confirman que dicha retroalimentación puede amplificar un impulso externo y, por lo tanto, aumentar la desviación visible. Sin embargo, al ser la única fuente, estas oscilaciones naturales no se adaptan bien a una señal que sigue constantemente el mismo reloj en redes muy diferentes. Para los sistemas, el efecto mecánico sigue siendo importante, porque las frenadas y aceleraciones repetidas ejercen presión sobre las turbinas y pueden aumentar el desgaste.

En Gran Bretaña y Escandinavia, la intensidad de la señal aumentó significativamente después de 2015 y alcanzó su punto máximo durante el bloqueo del coronavirus. Es posible que hayan contribuido los cambios en los patrones de consumo y las condiciones operativas. En 2023, los operadores de redes escandinavos endurecieron los requisitos para la regulación de frecuencia, después de que anteriormente las amplitudes superaban regularmente los diez milihercios. En el año de medición 2025, este umbral ya no se superó, ya que las intervenciones atenuaron principalmente la reacción de la red y su amplificación.

Los centros de datos están cambiando los patrones de consumo en Irlanda

En Irlanda se demuestra cuánto están cambiando las condiciones marco, donde en 2022 los centros de datos representaron alrededor del 18% del consumo eléctrico nacional. Entre 2016 y 2021, la caída de frecuencia minuto a minuto medida allí se cuadruplicó a unos doce milihercios; Posteriormente, los picos individuales superaron los veinte milihercios. La expansión de grandes ubicaciones de servidores con amplia tecnología UPS coincide con este aumento, sin tener en cuenta la contribución de ningún individuo a la disrupción general.

Al mismo tiempo, el parque de centrales eléctricas cambia la sensibilidad de la red ante un determinado pico de carga, porque los generadores giratorios pueden proporcionar energía en poco tiempo. En Mallorca, la retirada del funcionamiento normal de una gran central eléctrica de carbón a finales de 2019 coincidió con un aumento significativo de alrededor del cincuenta por ciento. Una posible explicación es una menor inercia del sistema, aunque, según los autores, también pueden haber contribuido los cambios simultáneos en el control de frecuencia. Esto hace que sea aún más importante controlar específicamente los sistemas de almacenamiento en baterías para equilibrar la oferta y la demanda de electricidad, que pueden absorber o proporcionar electricidad según sea necesario.

Una actualización de software soluciona los problemas de batería en Jülich

La programación diferente de los programas de prueba aborda directamente la causa, evitando cambios de carga simultáneos en múltiples dispositivos. Son posibles horas de inicio distribuidas aleatoriamente, cambios de tiempo ajustados o pruebas controladas por eventos que dependen del estado del sistema en lugar de únicamente del reloj. Después de la sugerencia de los científicos, un fabricante proporcionó una actualización de software que eliminó la estricta periodicidad en una batería de estudio. Sus pruebas estaban vinculadas a momentos específicos en el tiempo, por lo que los autores dicen que la causa se ha resuelto parcialmente y creen que se necesitan más mejoras.

En los grandes sistemas UPS, estos cambios se pueden implementar de forma centralizada, mientras que millones de dispositivos domésticos conectados en red se distribuyen entre diferentes fabricantes y versiones de software. Para esta gran población de dispositivos, los fabricantes y operadores de redes deben evitar que las rutinas internas generen involuntariamente picos de carga comunes durante el desarrollo. El estudio original de Nature Energy también identifica otra firma abierta en los datos de medición a la que aún no se ha asignado un mecanismo claro. Una erupción más leve reaparece aproximadamente cada 100 segundos; Aún no está claro qué dispositivo o proceso de control provoca este ritmo diferente.

Hartmann et al., Nature Energy (2026), DOI 10.1038/s41560-026-02144-0; Centro de Investigación Jülich (comunicado de prensa del 30 de octubre de 2026).

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