Weniger Temperatur und kleinerer Flächenfaktor Schwungrad-USVs als effiziente Alternative zu Batterien

Redakteur: Ulrich Roderer

Die Technik von Schwungrädern ermöglicht es, USVs zu bauen, die einen hohen Wirkungsgrad erzielen und dabei die Energiekosten senken.

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Die Technologie der Schwungräder ist eine effiziente Alternative zu Batterien in USVs.
Die Technologie der Schwungräder ist eine effiziente Alternative zu Batterien in USVs.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Leistungsaufnahme von Rechenzentren ist beträchtlich und ständig wachsend. Die U.S. Environmental Protection Agency (EPA) schätzt, dass Rechenzentren im Jahr 2006 61 Milliarden Kilowattstunden verbraucht haben; dies entspricht Energiekosten von insgesamt 4,5 Milliarden Dollar. Die EPA sagt in ihrer Grundvorhersage fast eine Verdopplung des Energieverbrauchs bis zum Jahr 2011 voraus, der mehr als 100 Milliarden kWh und 7,4 Milliarden Dollar betragen wird, wobei sie derzeitige Wachstums- und Wirtschaftlichkeitstrends einbezieht.

In ihren alternativen Vorhersagen bezieht die EPA den Einsatz effizienterer USV-Systeme als Schlüsselfaktor für die Verringerung des Energieverbrauchs in Rechenzentren mit ein. Eine Studie von Intel zeigt, dass typische USV-Systeme 6-7 Prozent der gesamten Energieaufnahme in Rechenzentren ausmachen.

Effizientere USV-Systeme können deshalb dabei helfen, diese Energieverschwendung und Kosten zu reduzieren. Die Industrie bestimmt den Wirkungsgrad einer USV als Quotient aus Ausgangsleistung durch Eingangsleistung, wobei die USV einen Teil der Eingangsleistung verbraucht. Die von der USV verbrauchte Energiemenge stellt einen Energieverlust bzw. eine Ineffizienz dar. Die USV-Verluste können über 10 Prozent der Versorgungsaufnahme der USV selbst betragen und sind ein wichtiges Thema im Entscheidungsprozess für die Betreiber von Datenzentren, Versorgungsunternehmen und Entscheidungsträger. Die USV-Verluste summieren sich auf hunderttausende Kilowattstunden, die pro Jahr verschwendet werden, nur um eine mittelgroße unternehmenskritische Last zu schützen.

Bedeutung des USV-Wirkungsgrads

Bei individuellen Rechenzentren bietet ein verbesserter Wirkungsgrad von USV-Systemen Energieeinsparungen rund um die Uhr, sowohl direkt innerhalb der USV als auch indirekt über eine verringerte Wärmebelastung und sogar durch geringere Transformatorverluste. Wird die gesamte Last eines Rechenzentrums über ein USV-System gespeist, können selbst kleine Verbesserungen im Wirkungsgrad zu großen jährlichen Kosteneinsparungen führen.

Anforderungen an die Kühlung

Bei der Bewertung einer USV und ihres Wirkungsgrades darf der erste Grundsatz der Thermodynamik nicht vergessen werden - „Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden“. Der Unterschied zwischen der aktiven Ein- und Ausgangsleistung (Wirkleistung) einer laufenden USV-Anlage sind im Ergebnis Wärmeverluste. Wärme wirkt sich auf die Umweltbedingungen in einer definierten Umgebung, wie einem elektrischen Betriebsraum aus, und erhöht letztendlich die Temperatur.

Dies kann eventuell zu kurz- oder langfristigen Schäden an den Geräten führen, wenn die entsprechenden Temperaturgrenzwerte überschritten werden.

Je geringer der Wirkungsgrad der USV, desto mehr Wärme entsteht und desto mehr Kühlung ist für den Raum erforderlich, was die Kapitalaufwendungen und laufenden Betriebskosten für das Kühlsystem in die Höhe treibt. Eine Faustregel für eine effiziente, zentrale Kühlanlage lautet, dass 0,33 KW Leistung benötigt werden, um 1 kW Wärme herunterzukühlen. Daraus folgt, dass sich die Betriebskosten einer USV mit geringer Effizienz durch zusätzliche Kühlungskosten noch weiter erhöhen.

Beeinflussung des USV-Wirkungsgrades Es gibt zwei Hauptfaktoren, die sich auf den Wirkungsgrad der USV auswirken, zum einen die Topologie des USV-Systems selbst und zum anderen der Aufbau der Leistungsversorgung und Leistungsverteilung des Rechenzentrums, welcher den Belastungsfaktor der USV bestimmt. Zurzeit werden zwei Haupttopologien in unternehmenskritischen Anlagen eingesetzt, Parallel-Online-Systeme (auch line interactive genannt) und Doppelwandlersysteme.

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