Wechselspannung in Hochform – USV-Technik für Rechenzentren

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Die Batterien

Herzstück der USV-Anlagen sind Batterien. Der Strombedarf eines mittleren Rechenzentrums liegt bei 500 Kilowatt (KW) pro Stunde, die Leistungsdichte pro Rack schwankt zwischen fünf und 15 KW.

Fällt die Netzversorgung aus oder hält sie Grenzwerte nicht ein, muss der Energiespeicher einspringen. Ein 15kW-Server-Rack hält einem Stromausfall etwa 45 Sekunden Stand, dann schaltet er sich wegen Überhitzung ab.

Die Achillesferse jeder Batterie ist die beschränkte Lebensdauer sowie ihre Anfälligkeit gegenüber Überhitzung und Elektrolytverlust wegen Austrocknung. Jeder USV-Hersteller versucht durch ein geschicktes Last-Management die Batterielaufzeiten zu verlängern.

Socomec beispielsweise rüstet seine Green-Power-Serie „Modulys“ mit horizontal angeordneten Batteriemodulen aus, die sich durch weitere Batterieschränke über einen Batterie-Bus auch horizontal erweitern lassen. Das Batteriepack mit Hot-Swap-Funktion enthält bis zu sechs Versorgungsstränge und ermöglicht Autonomiezeiten bis zu 120 Minuten.

Es geht auch mit Schwung

Einen anderen Weg beim Energiespeicher schlägt Activ Power ein. Statt Doppelwandler-USV mit Batterien speichert ein Schwungrad (Flywheel) kinetische Energie und wandelt diese bei Bedarf in elektrische Energie zurück. Diese „Clean Source“-Technologie erreicht nach Firmenangaben einen Wirkungsgrad von 98 Prozent und fällt selbst bei einer Auslastung von 33 Prozent nicht unter 95 Prozent.

Die Flywheel-Technik punktet gegenüber Batterie-Betrieb auch durch eine wesentlich längere Laufzeit von bis zu 20 Jahren und ist weniger temperaturanfällig. Den Arbeitsbereich gibt Activ Power zwischen Null Grad Celsius bis 40 Grad Celsius ohne Leistungseinbußen an – bei batteriebetriebenen USVs liegen die Temperaturwerte zwischen 20 Grad Celsius und 25 Grad Celsius.

Die dreiphasigen USV-Anlagen von Avtive Power gibt es als Einzelsysteme in den Leistungsgrößen 120, 150 und 250 kVA sowie als modular schaltbare Multimodul-Systeme von 250 bis 1000 kVA. Sogar energieintensive Großrechenzentren mit Multimegawatt-Bedarf sollen mit Schwungradtechnik laufen.

Rechnen lohnt sich

Auf der Kostenseite schlägt der batteriefreie USV-Betrieb ebenfalls positiv zu Buche. Dazu kommen weniger Aufwand für die Klimatisierung sowie ein geringerer Platzbedarf für die USV-Komponenten.

Andererseits ist die Flywheel-USV mit höheren Anschaffungskosten verbunden. Zudem unterliegen die Schwungradlager, die in einem Vakuum rotieren, einem Verschleiß und müssen alle drei Jahre ersetzt werden. Dennoch spricht vieles für bessere TCO-Werte gegenüber chemischen Akkus sowie Pluspunkte in der Klima- und Umweltbilanz.

Der Autor:

Andreas Beuthner ist freier Autor in Gauting bei München.

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