Unterbrechungsfreie Stromversorgungen Was Sie bei der Auswahl einer USV unbedingt beachten sollten

Für das Versagen von Computern gibt es viele Gründe – sind Hard- und Software doch so komplex wie nie zuvor. Eine der Hauptursachen für Ausfallzeiten bei PCs und Servern sind Netzstörungen. Einen wirksamen Schutz davor bieten unterbrechungsfreie Stromversorgungen.

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Schon der Ausfall eines lokalen Transformators aufgrund eines Blitzeinschlags oder des Abschaltens eines regionalen Stromnetzes genügt, um einem Unternehmen empfindliche finanzielle Folgeschäden zu bescheren. An einem typischen Firmenstandort kommt es pro Jahr zu etwa 15 Ausfällen, die groß genug sind, um Fehlfunktionen von IT-Systemen zu verursachen. Jeder zehnte dauert länger als fünf Minuten, jeder hundertste länger als 1 Stunde.

USV-Systeme überbrücken die Stromversorgung für eine bestimmte Zeit und helfen Datenverluste im Fall eines Stromausfalls zu vermeiden. Wie lange diese Überbrückungszeit ist, hängt von der internen und externen Batterieanlage und der geforderten Leistung ab.

Die Laufzeit muss jedoch mindestens so lang sein, wie die zu schützenden Systeme benötigen, um ordnungsgemäß herunterzufahren, oder bis ein zusätzliches Notstromaggregat gestartet ist und seine Arbeit aufgenommen hat.

Gefahren durch Spannungsspitzen

Eine wesentliche Aufgabe von USV-Systemen ist die Aufbereitung der Netzspannung. Werden die Verbraucher in der elektrischen Versorgungskette unsauber versorgt, drohen Fehlfunktionen und Sachschäden. Insbesondere der Mikro-elektronik können Über- und Unterspannungen gefährlich werden.

Sie entstehen mehrheitlich aufgrund induktiver Kopplungen und können alle Leiter wie Stromversorgungsleitungen, Telefon-, Daten- und Signalleitungen betreffen. Trotz einer Dauer von wenigen Millisekunden kann der Energiegehalt von Spannungsstößen so hoch sein, dass es zu Hardwareschäden oder Fehlfunktionen kommt. Moderne Lösungen zur Infrastrukturabsicherung wie zum Beispiel APC InfraStruXure weisen deshalb getrennte Kabelkanäle für Strom- und Datenleitungen auf.

Kontrolliertes Herunterfahren

Die wesentliche Ursache für Datenver-luste bei längeren Stromausfällen liegt in der unsachgemäßen Beendigung von Anwendungen oder Betriebssystemen. Sind Daten während des Störfalls noch in Bearbeitung, können Dokumente, wichtige Dateisystemstrukturen oder dynamische Anwendungsdaten beschädigt werden. Die anschließende Wiederherstellung dauert meist sehr lange und ist kostenintensiv. Bietet die USV-Lösung keine Software zum Herunterfahren der versorgten Server, verzögert die USV lediglich das Problem um die Dauer der Überbrückungszeit. Für das korrekte He-runterfahren mehrerer PCs oder Server muss außerdem das Netzwerk aktiv sein. Entsprechende Komponenten wie Hubs und Switches dürfen bei der Stromversorgung nicht vergessen werden. Dasselbe gilt für Anwendungen, die bei einem Ausfall weiterhin verfügbar sein sollen, aber ohne Netzwerk nicht richtig funktionieren. Ferner ist zu bedenken, dass einzelne Systeme für das Herunterfahren unterschiedlich lange brauchen. Für E-Mail-Server mit vielen Konten sind z.B. bis zu 20 Minuten einzuplanen.

Welche USV-Technologie ist die richtige?

Auf Seiten der Anwender herrscht oft Unklarheit über die verschiedenen Arten von USV-Systemen sowie deren jeweiligen Eigenschaften und praktische Einsatzmöglichkeiten. Dieses Wissen ist jedoch unerlässlich, will man eine bedarfsgerechte USV-Topologie aufbauen.

Die Tabelle 1 zeigt eine Übersicht über die Charakteristika der vier grund-legenden USV-Arten. Einzelne oder mehrere Arbeitsplatzcomputer lassen sich am effizientesten mit Offline-Modellen absichern. Bei einem Spannungsabfall liefert der Akku der USV die elektrische Leistung. Zweckmäßig ist dies jedoch nur bis zu einer Gesamtausgangsleistung von etwa 1 kVA. Die höchste Verbreitung weisen Line-Interactive USV-Systeme auf. Das liegt sowohl an ihrer hohen Zuverlässigkeit als auch an der Möglichkeit zum Einbau in 19“-Racks. Zwar eignet sich diese Technologie optimal für die Spannungsversorgung von verteilten Servern und Lasten in Wechselstromnetzen, allerdings gilt das nur für Ausgangsleistungen von bis zu 5 kVA. Doppelwandler-USV-Systeme ab 1 kVA lassen sich wirtschaftlich einsetzen und sorgen für hervorragende Ausgangsspannungsqualität, speziell in Installationen ab 10 kVA. In größeren Installationen schließlich spielen USV-Systeme mit Delta-Umwandlung ihre Stärken aus. Ihre hohen Wirkungsgrade bieten erheblichen Einsparungen bei Energie- und Gesamtbetriebskosten.

Verfügbarkeit und Kosten im Serverraum

Das Hauptmotiv für die Entwicklung von modernen USV-Systemen ist der steigende Bedarf an Verfügbarkeit von Serverräumen und Rechenzentren. Die Verfügbarkeit ist der geschätzte Prozentsatz der Zeit, in der die Netzwechselspannung für die Versorgung kritischer Lasten zur Verfügung steht. Obwohl es heute auf dem Markt zahlreiche Konfigurationen gibt, lassen sich die meisten USV-Systeme einer von vier Hauptkategorien zuordnen. Diese Kategorien sind: N, N+1, 2N und 2(N+1).

In Tabelle 2 werden diese vier USV-Konfigurationen hinsichtlich Verfügbarkeit und Kosten verglichen. Die in der Tabelle genannten Kosten beinhalten auch die Investitionen in komplette physikalische Infrastrukturen für hochverfügbare Netzwerke inklusive Notstromaggregate, Schaltanlagen, Kühlsysteme, Brandschutzeinrichtungen, Montageböden, Racks, Beleuchtung, Stellflächen sowie die Inbetriebnahme des gesamten Systems. Die Kostenberechnung geht dabei von einer mittleren Stellfläche von ca. 2,8 m2 pro Rack und einer Leistungsdichte im Bereich von 2,3 bis 3,8 kW aus. Mit zunehmender Größe des Gebäudes nehmen zwar die Kosten pro Rack ab, doch nicht immer ist die dafür notwendige größere Stellfläche vorhanden, um die Kosten darauf zu verteilen. In diesen Fällen bietet sich der Einsatz von skalierbaren Lösungen wie InfraStruXure an, die sich bedarfsabhängig zu erweitern lassen.

Solche modularen Ansätze mit integrierter Kühlung erreichen auch ohne Doppelboden Leistungsdichten von bis zu 30 kW pro Rack und bieten N+1-Redundanz oder höher. Die schrittweise Erweiterung von Kapazität und Verfügbarkeit verspricht Investitionsschutz und energieeffizienten Betrieb.

Optionen für die Zukunft

Sowohl für Serverraum-Konzepte als auch für private Anwender gilt: nur mit der richtigen Technologie und Konfiguration wird das gewünschte Maß an Verfügbarkeit auch zu ökonomisch vertretbaren Kosten erreicht. Dabei darf allerdings die Zukunftssicherheit nicht zu kurz kommen: Die Anforderungen an Kapazität und Verfügbarkeit steigen in vielen Unternehmen schneller als erwartet. Wer sich für die richtige USV- und Infrastruktur-Lösung entscheidet, kann auf neue Anforderungen flexibel und effizient reagieren.

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