UPS oder Stromaggregat als Notstromversorgung: Was beide leisten und warum die meisten Standorte beides benötigen

Was eine USV macht

Eine USV sitzt zwischen Versorgung und Last. Im Normalbetrieb konditioniert sie den Strom – sie filtert Spitzen, Einbrüche und Frequenzschwankungen – und hält ihre Batterien geladen; bei einem Ausfall versorgt der Wechselrichter die Last ohne Unterbrechung aus den Batterien. Batterien sind teuer und schwer, daher trägt eine USV die Last nur minutenlang – genug, um kurze Unterbrechungen zu überstehen und einen Generator starten zu lassen. Rotierende USV-Systeme speichern Energie in einem Schwungrad statt in Batterien und überbrücken Sekunden statt Minuten; sie werden in großen Anlagen eingesetzt, wo man darauf zählt, dass der Generator jedes Mal startet.

Was ein Generator macht

Ein Notstromaggregat startet bei einem Netzausfall automatisch – typischerweise innerhalb von 10 Sekunden – und die automatische Umschalteinrichtung (ATS) schaltet die Last darauf, sobald Spannung und Frequenz stabil sind. Dann läuft es stunden- oder tagelang mit dem Kraftstoff seiner Tanks: ein Grundrahmentank für 8 bis 24 Stunden, ein Vorratstank und ein Fördersystem für länger. Es kann die Startlücke nicht überbrücken; deshalb haben Lasten, die keine Unterbrechung vertragen – Server, Telekommunikation, medizinische Geräte – eine USV vorgeschaltet, während Lasten, die eine Unterbrechung vertragen – Kühlung, Beleuchtung, Pumpen – direkt am Generator hängen.

Wie sie zusammenarbeiten

Ablauf bei einem Netzausfall: Die USV übernimmt die kritische Last ab der ersten Millisekunde; der Generator startet und erreicht Drehzahl; die ATS schaltet den Standort auf den Generator; die USV geht zurück in die Konditionierung und lädt ihre Batterien aus dem Generator nach. Kehrt das Netz zurück und ist stabil, schaltet die ATS zurück – mit einer kurzen Unterbrechung, die die USV überbrückt, oder ohne bei einem Schalter mit geschlossenem Übergang – und der Generator kühlt ab und stoppt. Der Generator muss auf die Eingangsleistung der USV, die Kühlung und alle anderen Lasten, die er trägt, ausgelegt sein, einschließlich des Anlaufstroms der Motoren und der Oberschwingungen des USV-Gleichrichters; es ist übliche Praxis, den Generator gegenüber der USV zu überdimensionieren.

In einem Rechenzentrum ist die gesamte Kette – Stromversorgung, USV, Generatoren, Schaltanlagen, Kraftstoff – entsprechend dem für die jeweilige Tier-Stufe erforderlichen Redundanzgrad doppelt ausgelegt, und die Generatoren werden planmäßig unter Lastbankbedingungen getestet, da sie der einzige Teil sind, der im Leerlauf bleibt.

Festlegen, was eine Website benötigt

Ein Standort mit Verbrauchern, die eine kurze Unterbrechung vertragen – eine Fabrik, ein Wasserwerk, ein Gebäude –, benötigt einen Generator und eine automatische Umschaltvorrichtung (ATS). Ein Standort mit Verbrauchern, die dies nicht vertragen – IT, Telekommunikation, Krankenhäuser, Labore –, benötigt eine USV vor diesen Verbrauchern und einen Generator dahinter. Ein Standort mit einer Toleranz für nicht kritische Unterbrechungen von wenigen Minuten und ohne längere Ausfälle kann unter Umständen mit einer USV allein auskommen, was jedoch selten vorkommt. AXON fertigt den generatorseitigen Teil des Systems: Container und Gehäuse, Kraftstoffsysteme, Abgasanlagen und Schalldämpfer, Schaltanlagen mit Generatorschalter, ATS und MCC sowie Lastbänke für Testzwecke – für Generatorsätze aller Hersteller.