Mit eigenen USV-Systemen einem Blackout trotzen

von Hanno Dickel
02. Januar 2023
4 Minuten zu lesen
Autor
Hanno Dickel
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Nie war in ganz Europa die Angst vor einem Blackout so groß wie derzeit – schreibt zumindest die Presse. Ob wir real vor dieser der Gefahr stehen, dass über den Winter zu wenig Strom zur Verfügung stehen könnte oder gar Landstriche abgeschaltet werden, weiß wohl niemand. Dennoch sollten Unternehmen vorbereitet sein, wenn der Fall eintritt. Denn es drohen Datenverluste bzw. könnte ein Blackout ein Unternehmen komplett Handlungsunfähig machen.

Dafür bieten sich verschiedene Lösungswege an. Die bekannteste: die komplette Unternehmensstruktur mit einem Generator (meist mit Benzin/Diesel betrieben) abzusichern. Diese so genannte NEA (Netz-Ersatz-Anlage) ist zwar die beste Lösung, über einen längeren Zeitraum autark zu sein, hat aber auch den größten Nachteil: Diese Lösung ist Kosten- und Wartungsintensiv.

Unabhängig von diesen Gedanken sollte aber jede EDV und jedes Rechenzentrum mit einer USV versorgt werden, die es ermöglicht die Server und sonstigen Komponenten bei einem längeren Stromausfall gesichert herunterzufahren und dafür zumindest für ein kurzes Zeitfenster mit Strom zu versorgen.

Was ist ein USV-System?

USV steht für „Unterbrechungsfreie Stromversorgung“. Also eine Art Pufferbatterie, die einen Computer bei Stromausfall eine gewisse Zeit weiter versorgen kann. Meist wird dabei im Normalbetrieb ein Akku aufgeladen, der dann wie bei einem normalen Akku leerläuft. Meistens werden hierzu Bleisäurebatterien verwendet, seit neuestem sind aber auch Geräte mit Lithium-Ionen-Akkus, die eine kleinere und dabei leistungsstärkere Bauweise ermöglichen, verfügbar. Über eine Software werden diese USV-Geräte permanent überwacht und es kann im Fehlerfall oder Stromausfall eine Benachrichtigung an die zuständigen Fachleute abgesetzt werden, bzw. gänzlich automatisiert gesichert abgeschaltet werden.
Allgemein wird bei USV-Systemen in drei Modelle unterscheiden:

  • Offline-USV
  • Line-Interaktive-USV
  • Online-USV

 

Offline-USV

Diese Art von USV, auch VFD (Voltage Frequency Dependent from Mains Supply) genannt, ist die einfachste USV, sie schützt lediglich gegen einen totalen Netzausfall. Netzspannungen, Schwankungen oder Netzfrequenzen können nicht von ihnen ausgeglichen werden.

Bei einem Netzausfall übernimmt ein Akku die Energieversorgung. Auch bei einer Über- oder Unterspannung wird auf den Batteriebetrieb umgestellt. Die Schaltzeiten liegen dabei innerhalb weniger Millisekunden und reichen für die Aufrechterhaltung der meisten Systeme aus.  Das Aufladen des Akkus erfolgt wieder während des Normalbetrieb über einen Ladegleichrichter.

Der Wirkungsgrad liegt hierbei bei rund 95%.  Daher wird diese Art von USV oftmals für Kleinst-Verbraucher oder nur für einzelne Computer eingesetzt.

 

Line Interactive-USV

Diese USV wird auch als VI (Voltage Independent from Mains Supply) bezeichnet und
schützt gegen einen totalen Netzausfall, sowie gegen Schwankungen in der Netzspannung.
Erreicht wird dies durch einen, zwischen Netzeingang und Verbraucher geschalteten, Spannungsregler. Deshalb eignet sich diese USV sehr gut für eine Umgebung, wo viele Spannungsschwankungen vorkommen. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 95% und 98%.

Dadurch können einzelne Computersysteme, Netzwerke oder größere TK-Anlagen abgesichert werden. Hochsensible Systeme sollten damit aber nicht ausgestattet werden.

Online-USV

Die Online-USV Variante bietet den höchsten Schutz. Hierbei wird der zu schützende Server schon dauerhaft durch den Online-USV mit Strom versorgt. Gleichzeitig wird dabei die integrierte Batterie aufgeladen. Die Variante wird auch oft als VFI-USV (Voltage and Frequency Independent from Mains Supply) bezeichnet.

Diese USV arbeitet mit einen „Dauerwandlerprinzip“, hierbei ist die Wandlung von Wechsel- in Gleichspannung und von Gleich- in Wechselspannung gemeint.
Durch den ständigen Spannungswechsel können elektrische Verluste und Wärme entstehen. Daher liegt der Wirkungsgrad bei 90%.

Ebenfalls wichtig: Wegen der Dauerbelastung ist die Lebensdauer der Akkus nicht allzu lange, im Schnitt 3 bis 4 Jahre. Dieser USV-Typ ist daher oft in der Serverumgebung oder Rechenzentren zu finden.

  • Netzausfällen
  • Spannungseinbrüchen
  • Spannungsspitzen
  • Unterspannungen, Überspannungen
  • Spannungsstöße
  • Frequenzschwankungen
  • Spannungsverzerrungen
  • Spannungsoberschwingungen

Wer also kritische Anwendungen unterbrechungsfrei betreiben will und permanente Verfügbarkeit benötigt, kommt an einer VFI-Doppelwandler-USV nicht vorbei.

Fazit

Jedes unternehmenskritische Serversystem muss mit einer USV abgesichert sein, die es ermöglicht nicht nur Stromausfälle für einen gewissen Zeitraum zu überbrücken, sondern auch Spannungsschwankungen, Spitzenspannungen oder gar Frequenzschwankungen zu kompensieren und das Serversystem damit zu schützen und gesichert herunter zu fahren.

Die mögliche Überbrückungszeit kann fix, aber auch durch die zukunftsorientierte Auswahl der USV im Nachhinein durch Batterieerweiterungen ergänzt und verlängert werden. Korrekte Auswahl und Planung bestimmt Einsatz und Erfolg.

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