Misteri Gangguan Listrik Setiap Menit Akhirnya Terpecahkan

INTARTA.com - Selama bertahun-tahun, para pengelola jaringan listrik di berbagai belahan dunia dibuat bingung oleh anomali yang sulit dijelaskan. Setiap 60 detik, frekuensi pada jaringan listrik turun sedikit. Yang lebih aneh, penurunan itu terjadi pada waktu yang persis sama di jaringan listrik lintas negara dan benua, dari Eropa hingga Australia, dari Amerika Serikat sampai Malaysia.

Penurunan frekuensi semacam itu sebenarnya bukan hal baru, tetapi keteraturannya membuat fenomena ini terasa mengkhawatirkan. Operasi jaringan listrik yang tertib bergantung pada frekuensi yang dijaga dalam rentang tertentu. Jika osilasi membesar, atau jika operator tidak mengetahui penyebabnya dan merespons dengan cara yang keliru, gangguan itu bisa berujung pada pemadaman. Sekalipun tidak sampai memadamkan listrik, penurunan frekuensi yang dibiarkan bisa merusak peralatan di pembangkit listrik, terutama turbin pembangkit air.

Misteri ini menarik perhatian Dirk Witthaut, peneliti di Forschungszentrum Jülich. Operator sistem transmisi terbesar di negaranya, Tennet Germany, membawa teka-teki itu kepadanya, dan butuh penyelidikan serta pemodelan selama bertahun-tahun untuk menemukan jawabannya.

Pembangkit air selama ini dikenal sebagai pemicu utama osilasi frekuensi ultra-rendah. Setiap turbin bergetar, dan bila getaran itu terjadi dengan keteraturan tertentu yang disebut frekuensi resonansi, getaran tersebut bisa membesar hingga tingkat yang berbahaya, seperti gelas anggur yang pecah oleh suara penyanyi opera. Witthaut dan timnya pun mulai menyelidiki pembangkit air sebagai tersangka paling jelas, dengan menguji model komputer sistem kendali pembangkit air pada jaringan Skandinavia.

Mereka memang berhasil menemukan kondisi yang dapat menghasilkan resonansi yang memuncak sekali per menit, tetapi tidak bisa menjelaskan mengapa resonansi itu bertahan begitu lama. Biasanya, resonansi pada sistem mekanis datang dan pergi, begitu pula sinyalnya pada jaringan listrik. Namun penurunan frekuensi ini terus terjadi menit demi menit, tanpa pernah berhenti.

Di titik itulah tim peneliti menyadari bahwa sesuatu yang bekerja dengan ketepatan jam seperti itu pastilah diatur oleh jam. Mereka memasang lebih dari 80 meter kualitas daya di sekitar kampus Jülich, yang mengambil sampel frekuensi, tegangan, arus, dan daya setiap tiga detik. Lokasi penelitian itu dilengkapi jalur distribusi tegangan menengah dan rendah, transformator, panel surya, serta sistem penyimpanan energi baterai yang berfungsi sebagai catu daya tak terputus (UPS).

Tak lama kemudian jawabannya muncul. Pengukuran pada transformator yang terhubung ke sistem penyimpanan baterai memuncak setiap menit, persis seperti pada jaringan listrik yang lebih besar. Ternyata banyak baterai stasioner, dari UPS pusat data hingga baterai skala jaringan, memeriksa tingkat dayanya setiap menit. Karena perangkat-perangkat ini terhubung ke internet, jam mereka tersinkronisasi hampir sempurna. Setiap kali satu perangkat memeriksa dayanya, gangguannya tidak terasa pada jaringan luas. Namun ketika semuanya melakukannya bersamaan, gangguan itu menjadi terlihat.

Bukti penguat datang dari Irlandia, tempat pusat data telah tumbuh hingga mengonsumsi sebagian besar listrik negara itu. Pada 2022, pusat data menyumbang 18 persen beban jaringan Irlandia, dan setiap fasilitas dilayani armada UPS. Data operator menunjukkan penurunan frekuensi dari menit ke menit di jaringan Irlandia melonjak empat kali lipat, dari 3 mili-Hertz (mHz) pada 2016 menjadi 12 mHz pada 2021. Belakangan, beberapa penurunan bahkan melampaui 20 mHz.

Jaringan 50 Hz di Irlandia dirancang menahan ayunan hingga plus-minus 200 mHz, meski operator lebih suka membatasinya pada 100 mHz. Dalam rentang itu, 20 mHz memang tidak besar, tetapi pusat data bukan satu-satunya beban di jaringan. Jika beban lain juga membuat frekuensi turun, tambahan dari setiap UPS yang memeriksa dayanya bisa mendorong jaringan menuju kondisi pemadaman.

Kabar baiknya, masalah ini sepenuhnya bisa dicegah. Witthaut dan timnya merekomendasikan agar produsen UPS dan baterai skala jaringan menambahkan sedikit pengacakan pada jadwal pemeriksaan daya, alih-alih memeriksa tepat pada setiap menit. Para peneliti juga menguji perangkat internet of things (IoT) dan menemukan fluktuasi daya berkala pada perangkat yang beragam, dari oven pintar hingga klaster Raspberry Pi. Perbaikannya juga berupa tambalan perangkat lunak yang sederhana, tetapi banyak perangkat IoT tidak pernah diperbarui. Sebuah studi terbaru menemukan kurang dari 3 persen perangkat IoT menjalankan firmware terbaru.

Temuan ini juga relevan bagi Indonesia, yang jaringan listriknya memakai frekuensi 50 Hz dan kini tengah membangun pusat data serta pembangkit energi terbarukan dengan baterai penyimpanan. Operator jaringan di Tanah Air perlu memastikan perangkat UPS dan baterai yang dipasang tidak ikut menyumbang penurunan frekuensi berkala, sementara konsumen rumahan sebaiknya memperbarui firmware perangkat pintarnya agar tidak menambah beban yang sama dari sisi rumah tangga. Regulator di berbagai negara mungkin perlu turun tangan menuntut perubahan, tetapi mereka hanya bisa mengatur wilayahnya masing-masing. Mengingat sifat masalah ini yang mendunia, penyelesaiannya pada akhirnya membutuhkan koordinasi global. Misterinya memang sudah terpecahkan, tetapi masalahnya bisa bertahan bertahun-tahun ke depan.