Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
Fakten und Tipps
Warum brauche ich eine USV? Was leistet sie? Welche USV-Arten gibt es? Und welche Kriterien sollte ich bei der Auswahl beachten?
Warum brauche ich überhaupt eine USV?
Stromausfälle kommen häufiger vor als gedacht, auch in Gebieten mit einem vermeintlich stabilen Versorgungs-Netz. So gab es beispielsweise im Großraum München innerhalb eines Jahres rund 20 größere Zwischenfälle mit Ausfallzeiten zwischen einer und 24 Stunden, wie ein Report von Dr. D. Müller zeigt.
Eine USV schützt nicht nur vor solchen Ausfällen. Sie fängt auch Stromschwankungen und Spannungsspitzen ab, und das wird immer wichtiger. Denn moderne Rechner und IT-Komponenten reagieren immer empfindlicher auf Unregelmäßigkeiten der Stromversorgung. Einige Experten gehen außerdem davon aus, dass die Energiewende mit einer stärker lokal verteilten Stromerzeugung auch mehr Unregelmäßigkeiten verursacht.
Unregelmäßigkeiten kommen nicht nur aus dem öffentlichen Netz: Auch der Start leistungshungriger Verbraucher im selben Gebäude kann sie verursachen. In Büroumgebungen können auch Kopierer sogenannte harmonische Oberschwingungen in der Leitung erzeugen. So mancher plötzliche Software-Fehler oder System-Absturz – laut Schätzungen bis zu zwei Drittel davon – geht aufs Konto solcher »intern verursachter« Störungen.
Was leistet eine unterbrechungsfreie Stromversorgung?
Bei einem Ausfall des Stromnetzes springt automatisch die USV ein und versorgt die angeschlossenen Geräte mit Strom aus einem Akku – zumindest so lange, bis sie geordnet heruntergefahren werden können. Gleichzeitig sendet sie (im Small- und Home-Office-Umfeld) einen Warnton oder ein ähnliches Signal. Im professionellen Umfeld informiert sie die Verantwortlichen per E-Mail und/oder Messager und kann zusätzliche Aufgaben übernehmen bzw. Prozesse anstoßen.
Welche Arten von USV-Anlagen gibt es?
Offline-USV (auch als »Standby-USV« bezeichnet)
Eine Offline-USV sichert einzelne Geräte, etwa PCs oder Kassensysteme. Diese preiswertesten USVs springen ein, wenn der Strom ausfällt oder die Spannung einen bestimmten Wert unterschreitet. »Offline« bedeutet in dem Zusammenhang, dass das Gerät erst im Notfall aktiv wird. Das muss sehr schnell gehen – innerhalb von vier bis zehn Millisekunden, die in der Regel von den PCs selbst überbrückt werden. Es findet jedoch keine Spannungsaufbereitung statt.
Line-Interactive-USV (auch Netzinteraktiv-, Delta-Conversion- oder Single-Conversion-USV)
Eine solche USV schützt vor Stromausfall und bereitet während des Regelbetriebs die Spannung auf. Dazu fließt der Strom immer über die USV. Die Reaktionszeit ist mit zwei bis vier Millisekunden sehr kurz. Eine Line-Interactive-USV bietet also mehr Schutz als die Offline-USV, ist aber noch günstiger als eine Online-USV. Der Wirkungsgrad liegt in dieser Klasse zwischen 95 und 98 Prozent, die Systeme »verbrauchen« also selbst kaum Strom.
Online-USV (auch Double-Conversion- oder Dauerwandler-USV)
Die Online-USV versorgt angeschlossene Verbraucher ohne Unterbrechung mit Netzspannung. Dabei wird die Eingangsspannung dauerhaft und zweimal gewandelt: Zuerst in Gleichspannung, dann wieder in Wechselspannung. Dadurch kommt die Ausgangsspannung einer perfekten Sinuskurve sehr nahe – und empfindliche Geräte erhalten so Strom bester Qualität, was sich positiv auf Funktion und Lebensdauer auswirkt.
Selbst ein kompletter Ausfall des Stromnetzes bleibt bei diesen Systemen unbemerkt, denn die USV versorgt alle Geräte ohnehin ständig mit Strom. Dazu leistet sie allerdings einiges an Arbeit, sprich sie verbraucht Strom und erzeugt Abwärme.
Deshalb ist bei der Online-USV ein hoher Wirkungsgrad wichtig. Da außerdem die Akkus ständig im Einsatz sind, sollten sie regelmäßig überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
Einphasig oder zweiphasig?
Einphasige USVs kommen bei einem Leistungsbedarf bis 3,5 kVA zum Einsatz. Es sind kosteneffiziente Systeme für kleine bis mittlere Unternehmen, die kleine Switches, Netzwerk- und POS-Systeme sowie kleine Server schützen wollen.
Dreiphasige USVs (für einen Leistungsbedarf über 3,5 kVA) kommen zum Einsatz, wenn es um unternehmensweite Netzwerke, Datacenter, geschäftskritische Systeme und industrielle Fertigungsprozesse geht.
Auswahlkriterien – Basic
Leistungsbedarf
Grundsätzlich die benötigte Leistung für die angeschlossenen Systeme in Watt plus einer Reserve von 20 bis 30 Prozent. Alternativ sind skalierbare Systeme erhältlich, aber auch hier empfiehlt sich die Ermittlung einer sinnvollen Leistungsbreite. Beachten Sie, dass die Kennzeichnung einer USV oft in VA (Voltampere) statt in Watt erfolgt. Diese Angabe entspricht nicht dem Stromverbrauch der Geräte, sondern kann bis zu 60% darüber liegen. Lassen Sie sich im Zweifel von einem Fach-Systemhaus beraten.
Überbrückungszeit
Wie lange soll ein völliger Ausfall der Stromversorgung überbrückt werden können? Ermitteln Sie sinnvolle Werte wie z.B. die Zeit zum Herunterfahren der geschützten Systeme plus einem Puffer. Typische Werte sind: Workstation: 15 Minuten, Abteilungsserver: 20 Minuten, Telefonanlage: 1 bis 2 Stunden, Netzwerk-Hardware: 30 Minuten.
Wieder-Aufladezeit
Bei kritischen Umgebungen sehr wichtig, denn z.B. bei Unwetterlagen kann es zu mehreren Ausfällen in Folge kommen.
Batteriewechsel durch Benutzer
Speziell bei kleineren Modellen: Sind die Batterien vom Benutzer austauschbar oder muss das Systemhaus/der Hersteller eingreifen?
Überspannungsschutz
Kann die USV elektronische Systeme gegen Überspannungen und Spannungsspitzen schützen, ohne die Batterieleistung einzuschränken?
Fehleranzeige bei Gebäudeverkabelung
Einige USVs erkennen Fehler der Gebäudeverkabelung bzw. eine fehlerhafte Verdrahtung
von Gebäudestromkreisen und reduzieren dadurch die oben erwähnten »internen« Risiken.
Automatisierte Selbsttests
Intelligente Systeme helfen, verschlissene Batterien rechtzeitig zu entdecken.
Auswahlkriterien – Erweitert
Management-Features
Größere Modelle sollten sich optimal in die Rechenzentrums-Umgebung einbinden lassen. Achten Sie insbesondere bei wachsenden Anforderungen darauf, dass sowohl Hersteller als auch Systemhaus entsprechende Erfahrung haben.
Automatische Spannungsregulierung (AVR)
Mit »Automatic Voltage Regulation« bleiben Anwendungen durch den Ausgleich von Unter- und Überspannungen hochverfügbar – ohne Nutzung der Batterie.
Sinusförmige Ausgangsspannung im Batteriebetrieb
Dieses Feature sorgt für die höchstmögliche Kompatibilität mit Servern und empfindlichen elektronischen Systemen. Der Leistungsfaktor (LF) wird dabei automatisch justiert.
Remote-Steuerung
Damit haben Sie entfernten Zugriff auf die USV-Funktionalität – zum Beispiel über eine Netzwerkmanagement-Karte.
Skalierbare Autonomiezeit
Wenn ein längeres Überbrücken von Störungen gefragt ist (z.B. in Umgebungen mit besonders problematischer Netzstromversorgung) empfehlen sich Systeme, bei denen das Nachrüsten externer Batteriemodule möglich ist.
Spannungsaufbereitung
Schützt angeschlossene Systeme vor Überspannungen und Spannungsspitzen – etwa durch Blitzschlag – und andere Störungen in der Stromversorgung.
Auswahlkriterien – Fortgeschritten
Einstellbare Werte für die Spannungsregelung
Verlängern die Batterielebensdauer durch Vergrößern der Eingangsspannungs-Toleranz oder Reduzieren der Ausgangs-Spannungsregelung.
Batterieladung mit Temperaturausgleich
Dieses Feature verlängert die Lebensdauer der Batterie durch Regulieren der Ladespannung in Abhängigkeit von Betriebs- und Batterietemperatur.
Fehler-Früherkennung
Die vorausschauende Analyse von Fehlern ermöglicht einen proaktiven Austausch von Komponenten.
Unterbrechungsfreier Batterie-Einbau
Das Thema »USV« ist stellenweise komplex, und eine falsche Entscheidung kann sich negativ auf die Sicherheit von Geräten und Daten auswirken – oder auf die Betriebskosten, etwa im Fall einer falschen Bemessung.
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Bildquelle: www.apc.com