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Endlose Stromversorgung

Text: Christian Stolte, APC/Schneider Electric Fotos: APC/Schneider Electric
Fällt der Strom aus, steht die Produktion still oder noch schlimmer, wichtige Produktionsdatengehen verloren. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung beugt diesem Szenario vor - eine integrierte Infrastrukturlösung geht sogar noch einen Schritt weiter.

Die häufigsten Ursachen für Datenausfälle sind mit 47,6 Prozent Spannungsabweichungen - also Stromausfälle oder Überspannungen. USV-Systeme überbrücken die Stromversorgung für eine bestimmte Zeit und helfen Datenverlust im Fall eines Stromausfalls zu vermeiden. Wie lange die Überbrückungszeit ist, hängt von der internen und externen Batterieanlage und der geforderten Leistung ab. Die Laufzeit muss jedoch mindestens so lang sein, wie die zu schützenden Systeme benötigen, um ordnungsgemäß herunterzufahren, oder bis ein zusätzliches Notstromaggregat gestartet ist und seine Arbeit aufgenommen hat.Meist sind nicht einmal die länger andauernden Ausfälle die gefährlichste Bedrohung: Zu 47 Prozent basieren Systemabstürze im Unternehmen auf Versorgungsstörungen im Zehntelsekundenbereich. Dazu kommt es zum Beispiel bei Spannungsspitzen, Frequenzschwankungen oder Oberschwingungen.Eine wesentliche Aufgabe von USV-Systemen ist die Aufbereitung der Netzspannung. Ist die Versorgung unsauber, drohen Fehlfunktionen und Sachschäden. Insbesondere der Mikroelektronik können Über- und Unterspannungen gefährlich werden. Sie entstehen mehrheitlich durch induktive Kopplungen und können alle Leitermaterialien betreffen. Trotz einer Dauer von wenigen Millisekunden kann der Energiegehalt von Spannungsstößen so hoch sein, dass es zu Hardware-Schäden oder Fehlfunktionen kommt. Die wesentliche Ursache für Datenverluste bei längeren Stromausfällen liegt im unsachgemäßen Beenden von Anwendungen oder Betriebssystemen. Sind Daten während des Störfalls noch in Bearbeitung, können Dokumente, wichtige Dateisystemstrukturen oder dynamische Anwendungsdaten beschädigt werden. Die anschließende Wiederherstellung dauert meist lang und ist teuer.

Die Wahl des richtigen Modells

Ist die Entscheidung für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gefallen, bleibt die Wahl des richtigen Modells. Die verschiedenen Arten von USV-Systemen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Leistungsmerkmale. Im gängigen Einsatz sind vier verschiedene USV-Typen: Geräte für den Bereitschaftsbetrieb (Offline-USVen), für den linearen Bereitschaftsbetrieb sowie Geräte mit Doppel- oder Deltawandlung.Doppelwandler-Systeme ab einem Kilo-Voltampere und speziell in größeren Installationen ab zehn Kilo-Voltampere lassen sich wirtschaftlich einsetzen und sorgen für eine gute Qualität der Ausgangsspannung. Zu berücksichtigen ist allerdings die zusätzliche Energie, die für den Betrieb einer USV mit Doppelwandlung im Laufe der Zeit benötigt wird: Ein solches System hat je nach Ausführung einen Wirkungsgrad von maximal 96,5 Prozent im Normalbetrieb, eine line-interaktive USV dagegen einen Wirkungsgrad bis zu 98 Prozent. Somit verbraucht eine USV in Doppelwandlertechnik permanent mehr elektrische Energie. Darüber hinaus ist auch ein zusätzlicher Aufwand für die Raum- oder Rackkühlung notwendig.

Das Herz der USV: die Batterie

Wichtigste Komponenten einer jeden USV-Anlage sind die Batterien. Unterschieden wird zwischen drei Batterietypen. Im Leistungsbereich bis 100 Kilo-Voltampere werden hauptsächlich verschlossene Bleibatterien (Valve-Regulated Lead-Acid - VRLA) eingesetzt. Sie weisen eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren auf. Ein weiterer verwendeter Typ sind offene Bleibatterien (Vented Lead-Acid - VLA). Diese Batterien haben einen höheren Wartungsbedarf, bieten jedoch eine Lebensdauer von über zehn Jahren. In speziellen USV-Geräten werden auch Nickel-Cadmium-Batterien eingesetzt. Sie haben eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine Lebensdauer von über 25 Jahren, sind aber sehr teuer und verfügen über eine besondere Ladecharakteristik. Betrachtet man die Summe aller Kosten für viele USVs in einem Unternehmen oder den gesamten Energieverbrauch einer einzelnen USV während ihrer Lebensdauer, wird dieser zu einem bedeutenden Faktor bei den USV-Betriebskosten. Die endgültige Entscheidung muss sich jedoch immer nach den Sicherheits- und den Verbraucheranforderungen sowie den örtlichen Gegebenheiten richten. Nicht jede Anwendung benötigt die aufwändigste Technik, umgekehrt reicht auch nicht immer die preiswerteste aus. Wer sich mit dem Thema näher beschäftigt, sollte zudem bedenken, dass die Absicherung durch eine USV nur einen kleinen Teil des gesamten Infrastruktur-Managements berücksichtigt. Die Zukunft liegt in der Integration unterschiedlicher Bereiche wie Stromversorgung, Kühlung, Management und Service in einer integrierten Lösung. Erst durch eine Verknüpfung dieser Komponenten lässt sich eine tatsächliche Hochverfügbarkeit im Produktionsalltag umsetzen.Sowohl für Serverraum-Konzepte, industrielle Anwendungen als auch für private Anwender gilt: Nur mit der richtigen Technik und Konfiguration lässt sich das gewünschte Maß an Verfügbarkeit auch zu ökonomisch vertretbaren Kosten erreichen. Dabei darf allerdings die Zukunftssicherheit nicht zu kurz kommen. Die Anforderungen an Kapazität und Verfügbarkeit steigen in vielen Unternehmen schneller als erwartet. Wer sich für die richtige USV- und Infrastruktur-Lösung entscheidet, kann auf neue Anforderungen flexibel und effizient reagieren.

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