Super Caps für USV-Anlagen

Bicker Elektronik bietet D C-USV-Systeme mit Superkondensatoren als Energiespeicher

| Redakteur: Ulrike Ostler

Noch kommen Super Caps in USV-Analgen für Rechenzentren kaum zu Einsatz. Doch zeigen die Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Alternativen ein paar Vorzüge.
Noch kommen Super Caps in USV-Analgen für Rechenzentren kaum zu Einsatz. Doch zeigen die Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Alternativen ein paar Vorzüge. (Bild: Bicker Elektronik)

Die DC-USV-Systeme „UPSIC-1205“ und „UPSIC-2403“ von Bicker Elektronik aus Donauwörth nutzt Ultrakondensatoren als Energiespeicher sollen nahezu wartungsfrei arbeiten und sich für (fast) unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten eignen.

Zum Schutz vor Spannungsschwankungen, Flicker, Spannungseinbrüchen oder Ausfällen der Versorgungsspannung sind die beiden DC-USVs UPSIC-1205 (12 VDC / 5A) und UPSIC-2403 (24 VDC / 3A) mit Ultrakondensatoren, so genannten Super Caps als Energiespeicher ausgestattet. Dieser arbeiten nach dem Prinzip eines Doppelschicht-Kondensators.

Vergleich von Leistungs- und Energiedichte verschiedener Energiespeicher.
Vergleich von Leistungs- und Energiedichte verschiedener Energiespeicher. (Bild: Bicker Elektronik)

Im Gegensatz zu Batterien, die Energie über den Umweg einer chemischen Reaktion speichern, basieren Super Caps auf elektrophysikalischen Prinzipien und sind innerhalb kürzester Zeit geladen und einsatzbereit, arbeiten in einem weiten Temperaturbereich und überzeugen mit einer hohen Strombelastbarkeit, Leistungsdichte und Zuverlässigkeit. Aufgrund der hohen Zyklenfestigkeit (>500.000 Be- und Entladezyklen) weisen DC-USV-Systeme mit Doppelschicht-Kondensatoren eine besonders lange Lebensdauer und einen weiten Betriebstemperaturbereich auf.

Auch nach dem Erreichen des EOL (End of Life) ist ein Doppelschicht-Kondensator nicht defekt, sondern weist lediglich eine vordefinierte Minderung der Kapazität und einen höheren ESR (Ersatzserienwiderstand) auf. Für das versorgte Gesamtsystem bedeutet dies eine Erhöhung der langjährigen Verfügbarkeit bei gleichzeitiger Minimierung des Wartungsaufwandes.

Einschränkung bei der Verwendung

Der Hersteller selbst aber weist auf eine wesentliche Einschränkung der Nutzung hin: Werden große Energiedichten und lange Überbrückungszeiten benötigt, lässt sich dies mit Doppelschicht-Kondensatoren vermutlich nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll lösen , da große Batteriepacks und zu hohe Kosten anfielen. Im Portfolio des Herstellers finden sich daher auch Produkte mit externen Batteriepacks auf Basis von Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) und extrem robusten Cyclon-Reinblei-Batteriezellen.

Bei dem Modell „UPSIC-1205“ - 12 VDC / 5 A sorgen vier Super Caps für die Zyklenfestigkeit und kurze Ladezeiten.
Bei dem Modell „UPSIC-1205“ - 12 VDC / 5 A sorgen vier Super Caps für die Zyklenfestigkeit und kurze Ladezeiten. (Bild: Bicker Elektronik)

In diesem Fall jedoch sind die DC-USV-Module mit 4 x 100 F-Kapazität in maximal 60 Sekunden voll beladen. Drei LEDs zeigen den Ladezustand der Super Caps, Normal- und Backup-Betrieb an. Mit Hilfe eines integrierten Relais-Kontaktss können bei Stromabfall externe Einheiten geschaltet werden. Zusätzlich verfügt die Super-Cap-USVs über eine Kommunikationsschnittstelle; RS232, I2C oder SMB.

Das Modell „UPSIC-2403“ - 24 VDC / 3 A - bietet wie die 12-Volt-Vatiante einen aktiven Verpolungsschutz, ein Power Fail Signal über einen Relaiskontakt und eine kostenlose Software mit Timer-Funktion.
Das Modell „UPSIC-2403“ - 24 VDC / 3 A - bietet wie die 12-Volt-Vatiante einen aktiven Verpolungsschutz, ein Power Fail Signal über einen Relaiskontakt und eine kostenlose Software mit Timer-Funktion. (Bild: Bicker Elektronik)

Die verwendeten Super Caps können mit hohen Strömen be- und entladen werden, wodurch sich kurze Ladezeiten und hohe Spitzen-Ausgangsleistungen erreichen lassen. Zudem sorget eine Power-Sharing am Eingang dafür, dass die vorgeschaltete AC/DC-Stromversorgung nicht überdimensioniert werden muss, sondern die Eingangsleistung konstant gehalten und entsprechend angepasst auf Last und Super-Cap-Lader verteilt wird. Bei geringer Last am Ausgang fließt mehr Energie in den Super-Cap-Lader und umgekehrt.

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