Was USV-Anlagen energieeffizient macht

Hoher Teillast-Wirkungsgrad, niedriger Klimatisierungsbedarf und kurze Überbrückungszeit verbessern Energiebilanz von USV-Anlagen

(industrietreff) - Osterode am Harz ? Die Anforderungen an die Verfügbarkeit von Rechenzentren steigen fortlaufend. Insbesondere die Netzwerktechnik für die Internet-Anbindung darf nicht ausfallen; die Wiederherstellung kann bis zu mehreren Stunden dauern. Mit der Verfügbarkeit steigt der Stromverbrauch, da ein zweiter Stromkreis für die Versorgung der Komponenten eingerichtet und redundant durch Anlagen für unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) abgesichert werden muss. Gleichzeitig sollen die Rechenzentrums-Betreiber den Stromverbrauch senken, um Betriebskosten und die Umweltbelastung durch Kohlendioxyd zu verringern. ?Eine höhere Verfügbarkeit des Rechenzentrums ist ohne höheren Stromverbrauch nicht zu haben?, sagt Uwe Schrader-Hausmann, Chief Technical Officer von Active Power und Geschäftsführer der Active Power (Germany) GmbH. ?Stromsparen im Rechenzentrum ist deshalb immer relativ und bedeutet, in einer spezifischen Konfiguration möglichst energieeffizient und vor allem ohne Einbußen bei der Zuverlässigkeit zu arbeiten.? Als die Stellschrauben für den Stromverbrauch der USV-Anlagen sieht Schrader-Hausmann den Wirkungsgrad, den Klimatisierungsbedarf von USV-Anlage und Energiespeicher sowie die Überbrückungszeit.

USV-Anlagen können bis zu 16 Prozent der gesamten Energie im Rechenzentrum verbrauchen. Da in redundanten Stromversorgungsarchitekturen mehrere USV-Anlagen eingesetzt werden müssen, steigt der Strombedarf. Die Systeme werden dort ausschließlich in Teillast betrieben, je nach Konfiguration mit einer Auslastung zwischen ca. 30 und 50 Prozent. Der Wirkungsgrad sinkt jedoch nahezu proportional mit der Auslastung. Als Entscheidungsgrundlage sollte deshalb der Teillastwirkungsgrad für den geplanten Einsatzbereich berücksichtigt werden.

Klimatisierungsbedarf
Da die Verlustleistung der USV-Anlagen als Wärme abgegeben wird, steigt der Klimatisierungsbedarf mit sinkendem Wirkungsgrad. Darüber hinaus benötigen die Batterien eine Umgebungstemperatur von 20° C bis 25° C. Die Kühlung einer 500-kVA-Anlage verbraucht Strom im Gegenwert von ca. 15.000 Euro pro Jahr. Werden anstelle elektrochemischer Energiespeicher USV-Systeme mit Schwungrad (Flywheel) eingesetzt, ist bis zu 40° C keine Klimatisierung notwendig. Die Flywheel-Technik speichert Energie in rotierenden Massen. Im Normalbetrieb dreht sich das Schwungrad mit gleichbleibender Geschwindigkeit; die Last wird aus dem Versorgungsnetz gespeist. Bei einem Netzausfall wandelt das System die gespeicherte Energie in elektrische Energie um und versorgt die Last.

15 Sekunden statt 15 Minuten
Die Überbrückungszeit wirkt sich ebenfalls auf den Stromverbrauch aus. Zehn bis 15 Minuten gelten in Deutschland für Rechenzentren noch als Richtwert. Sie werden mittels Batterien bereitgestellt, was kontinuierlich energieintensive Wandlungsprozesse erfordert. Der tatsächliche Bedarf an Überbrückungszeit liegt jedoch sehr viel niedriger: Die meisten Ausfälle in mitteleuropäischen Stromnetzen dauern nicht länger als eine Sekunde. Außerdem sind in hochverfügbaren Rechenzentren nicht nur USV-Anlagen vorgeschrieben, sondern für länger andauernde Stromausfälle zusätzlich eine Netzersatzanlage. In diesem Fall überbrückt die USV-Anlage die Zeitspanne, bis der Dieselgenerator die Last versorgt, den Vorgaben entsprechend innerhalb von 15 Sekunden nach dem Netzausfall. Eine Überbrückungszeit von 15 Sekunden reicht daher aus. Da sich Batterien für sehr kurze, stromsparende Überbrückungszeiten nicht eignen, kann mit USV-Anlagen in Flywheel-Technik viel Strom gespart werden.

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Datum: 11.09.2012 - 13:45 Uhr
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