Ohne digitale Prozesse und Unterstützung funktioniert heute kein Unternehmen mehr. Egal ob die eingehend Post gescannt wird, Mitarbeiter im Lager über das WLAN ihre Aufgaben abrufen, Bestellungen über die Website angenommen oder einfach im Büro am Computer gearbeitet wird: Überall steckt IT dahinter - und Informationstechnologie funktioniert nur mit Strom. Zuverlässige Stromversorgung ist daher eine unabdingbare Voraussetzung für die Digitalisierung.
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Das Tückische daran: Selbst kurze Ausfälle oder lediglich Störungen der Stromzufuhr können erhebliche Folgen haben. Dieser Fall tritt häufiger ein, als die meisten denken, denn die möglichen Ursachen sind zahlreich. Dazu zählen nicht nur Blitzeinschläge bei Gewittern, unter der Last von Eis und Schnee zusammenbrechende oder durch umfallende Bäume beschädigte Hochspannungsleitungen und der berühmte Bagger, der das Versorgungskabel durchtrennt. Auch Autos, die gegen einen Verteilerkasten fahren oder mit einem Leitungsmasten kollidieren, durch Verkehrsunfälle beschädigte Verteilerkästen oder Nagetiere, die sich an Kabeln zu schaffen machen, sorgen für Probleme. Das Ergebnis ist immer dasselbe: Der Strom fällt aus.
Die Folgen sind fast ebenso vielfältig wie die Ursachen. Beispielsweise musste die Berliner Zeitung nach einem Stromausfall eine Notausgabe herausbringen, die Universität Bochum tausende Studenten nach Hause schicken und in einem hessischen Supermarkt fielen nicht nur die Kassen aus, auch die Kunden waren im Supermarkt eingesperrt, weil die elektrischen Türöffner nicht mehr funktionierten.
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Diese Ereignisse sind noch vergleichsweise harmlos. Gravierender und teurer wird es, wenn plötzlich IT-Anlagen ausfallen, auf denen unternehmenskritische Systeme laufen. Sie können bei einem längeren Stromausfall auch mit einer USV nicht unbegrenzt weiter betrieben werden. Allerdings sorgt eine passend dimensionierte USV-Anlage mit geeigneter Management-Software zumindest dafür, dass die Systeme geordnet heruntergefahren werden. Das vermeidet ärgerlichen und kostspieligen Datenverlust durch einen harten Absturz. Wichtig ist zudem ein Überspannungsschutz an den Ausgängen der USV. Dadurch sind angeschlossene Systeme auch gegen Überspannungen und Spannungsspitzen geschützt.
Wovor schützt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung?
Bei einem Ausfall des Stromnetzes springt automatisch die USV ein. Im Small- und Home-Office-Umfeld informieren USV-Anlagen oft mit Warnton und LED-Licht, wenn sie anspringen. Im professionellen Umfeld übernimmt diese Aufgabe eine Software. Je nach Konfiguration informiert sie die Verantwortlichen per E-Mail und/oder SMS. Außerdem bereitet sie das geordnete Herunterfahren der abgesicherten Rechner vor, falls der Ausfall länger andauert, als der Akku der USV-Anlage Strom liefern kann.
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Schutz vor unkontrolliertem Ausfall ist aber nicht der einzige Nutzen einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). Sie fängt auch Stromschwankungen und Spannungsspitzen ab. Das wird immer wichtiger. Denn die angeschlossenen Rechner und die verbauten Komponenten - von der CPU über den Arbeitsspeicher bis zur Festplatte respektive SSD -, tasten sich immer weiter an die Grenzen der Physik heran, um letzte Leistungsreserven herauszuholen.
Dadurch reagieren sie allerdings selbst auf kleine Unregelmäßigkeiten der Stromversorgung immer empfindlicher. Nicht zuletzt gehen Experten davon aus, dass durch die Energiewende mit einer immer stäker lokal verteilten Stromerzeugung Unregelmäßigkeiten im Netz zunehmen. Die setzen sich dann im Haus- oder Firmenstromnetz fort, wenn das nicht sauber abgetrennt ist. Bessere USV-Anlagen leisten auch das.
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Diese Unregelmäßigkeiten müssen aber nicht einmal aus dem öffentlichen Netz kommen: Auch der Start leistungshungriger Verbraucher im selben Gebäude kann sie verursachen. In Büroumgebungen können durch Kopierer zusätzlich sogenannte harmonischer Oberschwingungen in die Leitung übertragen werden. Folgen sind zum Beispiel auf den ersten Blick unerklärliche und nicht reproduzierbare Software-Fehler. Schätzungen gehen davon aus, dass fast zwei Drittel solcher Fehler auf Störungen der Stromversorgung zurückzuführen sind. Aber auch der Verlust von Daten oder gar Schäden an der Festplatte sind möglich.
Welche Arten von USV-Anlagen gibt es?
Eine professionelle USV-Anlage beugt so etwas vor. Sie überbrückt nicht nur die Zeit bei einem vollständigen Stromausfall, sondern sorgt auch im Normalbetrieb für eine für den Betrieb ideale Spannung. Der Strom wird durch sie hindurchgeleitet und dabei gefiltert. Grundsätzlich werden bei einer unterbrechungsfreien Stromversorgung drei Funktionsprinzipien genutzt:
Offline (auch als "Standby) bezeichnet
Line-Interactive (auch Netzinteraktiv-, Delta-Conversion- oder Single-Conversion-USV)
Online (auch Double-Conversion- oder Dauerwandler-USV genannt)
Offline-USV
Eine Offline-USV (nach IEC 62040-3.2.20 der USV-Klasse 3) ist für die Absicherung einzelner Geräte, etwa eines PCs oder eines Kassensystems, gedacht. Diese besonders preiswerten USVs springen ein, wenn der Strom ausfällt beziehungsweise die Spannung einen bestimmten Wert unterschreitet. Wie die Bezeichnung "Offline-USV" schon nahelegt, steht das Gerät quasi als Beobachter daneben und wird im Notfall aktiv. Das allerdings kann sehr schnell gehen. Die Reaktionszeit beträgt vier bis zehn Millisekunden. Sie kann von aktuellen Rechnern normalerweise überbrückt werden. Um die Spannungsaufbereitung kümmern sich Offline-Systeme jedoch nicht.
Line-Interactive USV
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Line-Interactive-Technologie (nach IEC 62040-3.2.18 oder Klasse 2) schützt vor komplettem Stromausfall und bereitet im Regelbetrieb die Spannung in wichtigen Bereichen auf. Dazu wird der Strom immer über die USV geleitet. Sie kann so Spitzen abfedern oder bei einem Abfall die Spannung wieder auf den Normalwert heben.
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Die Reaktionszeit ist mit zwei bis vier Millisekunden kürzer als bei einer Offline-USV. Damit bietet eine Line-Interactive beziehungsweise Double-Conversion-USV Schutz vor kurzzeitigen Unter- und Überspannungen, ist aber günstiger als eine Online-USV. Der Wirkungsgrad liegt bei modernen USV-Systemen dieser Klasse zwischen 95 und 98 Prozent. Sie "verbrauchen" also selbst kaum Strom.
Online-USV
Wie der Name erahnen lässt, versorgt eine Online-USVs (nach IEC 62040-3.2.16 oder Klasse 1) angeschlossene Verbraucher ohne Unterbrechung mit Netzspannung. Auch die ebenfalls gebräuchlichen Bezeichnungen Dauerwandler-USV und Double-Conversion-USV geben Hinweise auf die Funktionsweise.
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Im laufenden Betrieb wird die Eingangsspannung dauerhaft und zweimal gewandelt: Erst wandelt die USV die Netzspannung in Gleichspannung um, die wird dann wieder in Wechselspannung für die angeschlossenen Verbraucher gewandelt. Das hat den Vorteil, dass die Ausgangsspannung einer perfekten Sinuskurve sehr nahekommt. Empfindliche Geräte erhalten so Strom bester Qualität, was sich positiv auf Funktion und Lebensdauer auswirkt. Es ist deshalb beim Kauf einer Online-USV besonders wichtig, auf einen hohen Wirkungsgrad zu achten.
Selbst bei einem kompletten Ausfall des Stromnetzes merkt man davon nichts, da alle Geräte ihren Strom ohnehin ständig von der USV-Anlage bekommen. Diese wendet dafür allerdings einiges an Arbeit auf. Den unumgänglichen Grundgesetzen der Physik zufolge führt das dazu, dass elektrische Verluste und Abwärme entstehen.
Richtige Wartung der USV-Batterie
Bei einer Online-USV und einer Line-Interactive-USV sind die Akkus ständig im Einsatz, bei einer Offline-USV müssen sie bereit stehen, wenn sie gebraucht werden. Damit die USV-Batterie ihre Leistungsfähigkeit erhält, sollte sie regelmäßig überprüft und rechtzeitig ausgetauscht werden. Dazu sind regelmäßige Batterietests empfehlenswert.
Foto: APC by Schneider Electric
Bei einfacheren USV-Anlagen lassen die sich am Gerät vornehmen. Bei hochwertigeren unterbrechungsfreien Stromversorgungen sind Test über vom Hersteller mitgelieferte Software auch aus der Ferne möglich. Um das IT-Personal in Firmen zu entlasten, kann in Firmen auch ein Managed Service für USV-Anlagen genutzt werden. Resellern bietet solch ein Angebot die Möglichkeit, mit ihren Kunden in Kontakt zu bleiben, statt sie nach einem aufwändigen, einmaligen Verkauf an den günstigsten Lieferanten zu verlieren.
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Für Unternehmen vorteilhaft ist einerseits, dass sich ihr ohnehin schwer beschäftigtes Personal nicht selbst um eine zusätzliche, regelmäßig Aufmerksamkeit erfordernde Aufgabe kümmern muss. Andererseits können sie bei der Wahl des richtigen Partners und Herstellers dadurch auch sonst anfallende Anschaffungskosten in laufende Kosten umwandeln. Ein Managed Service für USV-Anlagen kann dabei grundsätzlich mit einem Managed Print Service verglichen werden, bei dem sich der Dienstleister ebenfalls um die zuverlässige und bedarfsgerechte Belieferung mit Verbrauchsmaterial und Ersatzteilen kümmert - nur dass in diesem Fall statt Toner und Tinte eben neue Batterien angeliefert, gegebenenfalls eingesetzt und die alten entsorgt werden.