Stromausfall – nein danke! USVs schützen das Geschäft

Die oben angeführten Störungen sind, wie bereits erwähnt, für die meisten Haushaltsgeräte ohne Bedeutung. Anders hingegen sieht es für die sensible Computer-Hardware aus. Der Markt bietet generell drei unterschiedliche Techniken für unterbrechungsfreie Stromversorgungen an, die neben einer einfachen Überbrückung eines Stromausfalls auch noch zusätzliche Filterfunktionen anbieten. Der Planung einer USV-Anlage sollte eine sorgfältige Analyse des Stromnetzes vorausgehen. Elektroingenieurbüros verfügen über geeignete Geräte, mit denen eine Langzeitüberwachung des Stromnetzes über mehrere Tage und Wochen möglich ist. Die Auswertung der so ermittelten Daten zeigt alle auftretenden Störungen sowie deren Ausmaß an und trägt maßgeblich zur Auswahl der geeigneten USV bei.

Basisfaktor Dimensionierung

Zuerst sollte festgelegt werden, welche Komponenten des Rechenzentrums überhaupt eine Notstromversorgung benötigen. Peripherie mit hoher induktiver Last wie Laserdrucker sind für den Betrieb an einer USV denkbar ungeeignet und sollten nicht in die Planung mit eingezogen werden. Neben Servern und Netzwerkkomponenten wie Hubs oder Switches sollte jedoch auch die Klimatisierung des Serverraumes nicht außer Acht gelassen werden. Ausschlaggebend ist in jedem Fall die Zeitspanne des Stromausfalls, welche die USV zu überbrücken hat sowie die aufgenommene Leistung der angeschlossenen Verbraucher. Bei unkritischen Applikationen reicht eine Dauer von zehn Minuten meist vollkommen aus, um die Daten automatisch zu speichern und den Rechner selbständig herunterzufahren. Bei unternehmenskritischen Anwendungen, deren Ausfall zu einem Produktionsstillstand führt (auch bei Online-Shops), sollte eine weitere Maßnahme eingeplant werden. USV-gepufferte Geräte wie Server oder lebenserhaltende Technik in Krankenhäusern müssen bei längerem Stromausfall durch einen Notstromgenerator gestützt werden. Diese schweren Dieselaggregate sind insbesondere in Kraftwerken, Kliniken und Hochhäusern zu finden und gehen spätestens nach einer Minute Stromausfall ans Netz. Die ersten 60 Sekunden des Stromausfalls werden von den Batterien der USV überbrückt. Allerdings sind die Kosten für dieses völlig autarke System enorm.

Einfachster Schutz: Offline- oder Standby-USV (IEC 62040-3.2.20 Klasse 3)
Relativ preiswert und somit auch für den einzelnen Arbeitsplatz erschwinglich sind die sogenannten Offline-USVs. Die angeschlossenen Verbraucher beziehen die Spannung dabei direkt aus dem Netz, erst bei einem Stromausfall wird innerhalb von 4 bis 10 Millisekunden der Strom aus den Batterien bezogen. Störspannungen, Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen mit einer Dauer unterhalb dieser Zeit werden nicht erkannt und daher auch nicht ausgefiltert. Ebenso werden Unter- und Überspannungen nicht ausgeglichen, jedoch erfolgt bei Stromausfall eine automatische Umschaltung auf Batteriebetrieb. Anstelle einer Sinus-Kurve liegt die Ausgangsspannung der Offline-USV als Rechteck-ähnliches Signal vor, was sie für den Betrieb von induktiven Lasten nahezu unbrauchbar macht. Allerdings können Einzelplatz-PCs mit einem zusätzlichen Spannungsfilter kostengünstig mit dieser Variante der USV abgesichert werden.

Durch den relativ simplen Aufbau der Offline-USV fällt diese Technik kostengünstig aus.

Komfortabel und preiswert: Netzinteraktive USV (IEC 62040-3.2.18 Klasse 2))
Ähnlich wie Offline-USVs schalten auch die netzinteraktiven USVs von Netz auf Batteriebetrieb um. Die Schaltzeit beträgt hier jedoch nur rund zwei bis vier Millisekunden. Die Umschaltung von Batteriebetrieb auf Netzspannung erfolgt verzögerungsfrei. Zusätzlich haben netzinteraktive USVs zahlreiche Filterfunktionen, um Störsignale wie kurzzeitige Spannungsspitzen und Spannungsschwankungen ständig nachzuregeln. Die Ausgangsspannung liegt als stufenartiges Signal vor und eignet sich für zahlreiche Applikationen. Insbesondere in Gegenden mit starken Spannungsschwankungen empfiehlt sich eine netzinteraktive USV, die jedoch auch etwas kostspieliger ist als das Offline-Modell.

Eine Kombination von mehreren Umwandlereinheiten erlaubt deutlich höhere Sicherheit bei der netzinteraktiven USV.

Perfekte Absicherung: Online-USV (IEC 62040-3.2.16 Klasse 1))
Bei der Online-USV handelt es sich um sogenannte Dauerwandler. Sie können praktische als Umformer betrachtet werden, da sie ständig ihre eigene, nahezu sinusförmige Netzspannung erzeugen. So werden die Verbraucher permanent mit einer gefilterten und geregelten Spannung versorgt, eine direkte Verbindung zum (öffentlichen) Spannungsnetz erfolgt nicht. Störspannungen, Spannungs- und Frequenzschwankungen und Spannungsverzerrungen werden somit vollständig eliminiert. Ein vorgeschalteter Trenntrafo mit galvanischer Trennung beseitigt dazu noch Störungen aus dem Nullleiter respektive Erdleiter. Allerdings ist durch den dauernden Ladevorgang die Lebenszeit der Batterien auf drei bis vier Jahre beschränkt. Zum Auswechseln der Akkumulatoren während des Betriebs wird ein statischer Bypass aktiviert, sodass die Verbraucher bei Wartungsarbeiten nicht abgeschaltet werden müssen. Dieses hohe Maß an Sicherheit hat jedoch auch einen relativ hohen Preis gegenüber den anderen beiden Varianten.

Die komplette Spannung wird in der Online-USV von den Wandlern aufbereitet. Der Bypass dient zur Versorgung bei Wartungsarbeiten.