USV Anlagen für sichere Stromversorgung und Hochverfügbarkeit im Rechenzentrum

Die USV bildet neben der Anbindung an das Netz des Energieversorgers, der Netzersatzanlage und der Stromverteilung einen wesentlichen Baustein der sicheren Stromversorgung im Rechenzentrum und Serverraum.

Durch die Zunahme der regenerativen und dezentralen Energieversorgung und eines Anstiegs des allgemeinen Stromverbrauchs werden Stromnetze zunehmend ungleichmäßiger belastet, was zu punktuellen Überlastungen führen kann. Nach Angaben der Bundesnetzagentur gab es in Deutschland im Jahr 2019 je Nutzer einen Stromversorgungsausfall von durchschnittlich 12,02 Minuten. Stromversorgungsausfälle sind mit den Anforderungen an moderne Rechenzentren nicht zu vereinbaren.

Wie funktioniert eine USV im Rechenzentrum?

Ohne Unterbrechungsfreie Stromversorgung kommt kein Rechenzentrum aus. Sie hat zwei Aufgaben:

• Im täglichen Betrieb sorgt sie durch eine Trennung der Versorgung der sensiblen Anlagen im Rechenzentrum vom „normalen“ öffentlichen Stromnetz für sauberen, d. h. unterbrechungs-, schwankungs- und somit störungssfreien Strom für das gesamte IT System.
• Bei Stromausfällen verhindert sie Betriebsunterbrechungen, indem sie die Versorgung der IT-Systeme so lange aus Batterien oder anderen Energiespeichern aufrechterhält, bis eine Notstromquelle, die sog. Netzersatzanlage (NEA), die Versorgung übernimmt. Als NEA dient häufig ein Dieselgenerator.

Kriterien für die Dimensionierung der USV Anlage 

Für die Auswahl und Dimensionierung einer USV-Lösung sind drei Aspekte vorrangig:

Welche Verfügbarkeitsklasse soll realisiert werden?

Die Antwort definiert, wie die USV-Anlage oder Anlagen strukturell eingebunden werden.

Hier kommen für die verschiedenen Verfügbarkeitsklassen (z.B. DIN EN 50600) unterschiedliche Redundanzkonzepte zum Einsatz (z.B. N+1 oder 2N). Grundsätzlich empfiehlt es sich immer beide Strompfade der IT-Systeme mit einer USV-Anlage abzusichern, da neben der gewünschten Verfügbarkeitsklasse auch noch weitere elektrische Rahmenbedingungen (z.B. die Abschaltbedingungen) zu berücksichtigen sind.

Wie skalierbar soll die Anlage sein?

Oft wird ein Rechenzentrum Schritt für Schritt mit IT-Systemen besiedelt, sodass nicht von Anfang an 100% der möglichen Kapazität genutzt wird. Daher ist es oft sinnvoll eine modulare Lösung vorzusehen. In sich modulare Anlagen bieten gegenüber monolithischen Systemen den Vorteil anfänglich geringerer Investitionskosten und Betriebskosten, auch wenn diese bei Erreichung des Endausbaus etwas teurer sind, sowie eines effizienteren und damit auch umweltfreundlicheren Betriebs. Bei großen Anlagen können auch mehrere monolithische Anlagen parallel geschaltet werden.

Wie lang muss die Autonomiezeit einer Anlage sein?

Normalerweise dauern Stromausfälle nicht länger als wenige Sekunden oder Minuten. Netzstörungen bewegen sich sogar nur im Sekundenbruchteil. Daher ist die Kapazität der Batterien so auszulegen, dass sie ausreicht die Zeit zu überbrücken, bis die die NEA läuft und die Anlage weiterversorgen kann oder die Server kontrolliert heruntergefahren werden können. Allerdings ist die minimale Autonomiezeit nach unten durch die maximal zulässigen Entladeströme der Batterien nach unten begrenzt. Sind in beiden Strompfaden USV-Anlagen mit 100% der notwendigen Kapazität vorhanden verlängert sich die Autonomiezeit im Normalbetrieb, d.h. wenn beide Anlagen zur Verfügung stehen entsprechend. Übliche Autonomiezeiten von USV-Anlagen liegen heute i.d.R. zwischen 5 und 15 Minuten.

Wahl des richtigen USV Herstellers

Die am Markt erhältlichen USV-Anlagen haben hohe Qualität, unterscheiden sich aber in technischen Details. Unsere Spezialisten kennen die namhaften Hersteller und Produkte und beraten Sie gern in Punkto Leistung, Autonomiezeit und Modularität und unterstützen Sie bei der Entscheidung für das optimal passende USV Produkt.

Wie sieht die Zukunft aus

USV Systeme sind weitgehend ausgereifte Produkte. Die Speichertechnologie für USV-Anlagen aber ist im Wandel. Nach wie vor sind Bleibatterien der Standard. Andere Lösungen sind Lithium-Batterien, Superkondensatoren oder Schwungräder. Sie bieten zwar teilweise umwelttechnische und technische Vorteile, sind aber momentan wirtschaftlich oft noch nicht sinnvoll einsetzbar. Auch die Netzersatzanlagen werden kontinuierlich weiterentwickelt. Hier gibt es bereits viele Lösungen, wobei die Nachfrage zeigen wird, welche sich künftig durchsetzen werden.