Digitales ABC: U wie...

USV, w.,
Abk. für Unterbrechungsfreie Stromversorgung

Von Markus Häfliger · 20. Februar 2024

Bedeutung

Mit unterbrechungsfreier Stromversorgung (kurz USV) wird die Versorgung von elektrischen Geräten mit Strom bei Netzstörungen sichergestellt. USV-Geräte können bei kurzfristigen Stromausfällen und Leistungsschwankungen des Stromnetzes infolge Über- oder Unterspannungen die Versorgung für eine gewisse Zeit übernehmen. Sie sind nicht zu verwechseln mit Ersatzstromversorgungs- oder Netzersatzanlagen, bei denen durch die Umschaltung eine kurze Unterbrechungszeit auftritt. USV hingegen reagieren im einstelligen Millisekundenbereich. Sie werden aber häufig in Kombination mit Netzersatzanlagen eingesetzt, zum Beispiel in Spitälern, Leitstellen von Blaulichtorganisationen, Eisenbahnstellwerken oder Rechenzentren.

Arten von USV

Die häufigste Art von USV sind sogenannte Doppelwandler auf Batterie-Basis. Sie beziehen aus dem Netz Wechselstrom. Weil Batterien aber Gleichstromgeräte sind, muss der eingehende Strom zunächst (mit einem Gleichrichter) in Gleichstrom umgewandelt (gleichgerichtet) werden, damit die Batterien aufgeladen werden können. Die Geräte, welche sie versorgen müssen, benötigen wiederum Wechselstrom wie er aus dem Netz kommt. Aus diesem Grund haben die USV am Ausgang einen sogenannten Wechselrichter, der den Gleichstrom wieder in Wechselstrom zurückwandelt.

Der Strom fliesst dabei kontinuierlich durch den Gleich- und dann durch den Wechselrichter. Durch die Umwandlung sind die Eingangsspannung- und -frequenz des Stroms unabhängig von der Ausgangsspannung und -frequenz. Damit können solche USV als spannungs- und frequenzunabhängig angesehen werden und die genannten Leistungsschwankungen, die im Netz zum Beispiel durch Kurzschlüsse, dem Abschalten oder dem Bezug von grossen Lasten, Blitzeinschlägen u.v.m. vorkommen und die die Energieversorger selbst nicht ausgleichen können, lokal korrigieren. Die Batterien nehmen damit eine Art Stossdämpferfunktion ein, weil sie für eine gleichmässige und konstante Spannung sorgen. Neben diesen netzinteraktiven Doppelwandlersystemen gibt es auch noch Standby-USV. Sie sind spannungs- und frequenzabhängig, denn der Strom fliesst direkt in das IT-Equipment. Batterie und Wechselrichter sind erst im Stromkreis, wenn die Stromversorgung ausfällt. Sobald die Stromversorgung (durch das Netz selbst oder den Notstromaggregator) wieder funktioniert, schaltet der Wechselrichter aus und die Batterien werden vom Gleichrichter wieder aufgeladen.

Weitere Arten von USV sind mechanische und andere nicht-batteriebasierte USV-Systeme, die weniger für IT-Geräte eingesetzt werden. So übernimmt bei Motor-Generator-Systemen der Motor die Funktion des Gleichrichters und der Generator entspricht dem Wechselrichter. Fällt der Strom aus, wird der Motor mit Strom der Batterien betrieben sodass der Generator weiter Strom an die zu schützenden Geräte liefern kann. Ihnen ähnlich sind Diesel-Rotations-USV. Deren Batterien sind lediglich dazu da, einen Dieselmotor zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung zu starten. Bei diesen dreht ein Schwungrad, bis eine mechanische Kuppelung den Motor mit dem Generator verbindet. Schwungrad-USV benötigen weniger Energie für die Wandlungsprozesse, weil Schwungräder Energie in der rotierenden Massen Energie speichern können.

Entwicklung

USV sind heute für Rechenzentren unabdingbar. Ihre Technologie geht weit in die 1960-Jahre zurück, insbesondere auf die Entwicklung der Mikroelektronik. Mit ihr stieg der Bedarf an gleichmässiger und verlässlicher Stromversorgung. Bereits damals wurden Batterien eingesetzt, um die Netz- von der Ausgangsspannung zu entkoppeln und eine kurze Zeitlang Strom liefern zu können. Heute warten vernetzte (smarte) USV mit neuen Funktionen, etwa dem automatischen Alarmieren von IT-Administrationen vor potenziellen Komplikationen, auf.

USV bei Abraxas

Im Zuge der Diskussion um eine allfällige Stromkrise im Winter 2022 hat Abraxas ihre Massnahmen einer sorgfältigen Überprüfung unterzogen. Die Rechenzentren von Abraxas sind mit USV ausgestattet. Damit wird im Falle eines Stromausfalls die unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleistet, bis die dort eingesetzten Stromgeneratoren den Lead übernehmen. Auch an den Standorten St. Gallen und Zürich sowie am Produktionsstandort St. Gallen wird der Betrieb mittels USV sichergestellt – sowohl bei Stromschwankungen als auch bei Stromausfällen.

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Markus Häfliger

Über Markus Häfliger

Markus Häfliger ist Inhaber der auf Business-to-Business-IT spezialisierten PR-Agentur Häfliger Media Consulting. Er verfügt über jahrzehntelange Erfahrung mit Technologie- und Wirtschaftsthemen sowohl auf Agentur- als auch auf Medienseite. Er war Chefredaktor der IT-Branchenzeitschrift IT Reseller und von Infoweek (heute Swiss IT Magazine), der Zeitschrift für IT-Entscheider in Unternehmen. Er publiziert als Ghostwriter regelmässig in namhaften Industrie- und Wirtschaftsmedien Fachartikel und Berichte zu IT-Anwendungen in der Praxis. Für das Abraxas-Magazin verfasst er das «Digitale ABC», eine fortlaufende Artikelserie im Lexikon-Stil.

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