USV-Anlagen

Modularität für ein längeres Leben

3. Juni 2022, 8:30 Uhr | Autor: Guy Schaaf / Redaktion: Lukas Steiglechner | Kommentar(e)
Steine
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Anlagen für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sind fester Bestandteil jeder IT-Landschaft. Sie haben allerdings nur eine begrenzte Lebensdauer. Ein modularer Aufbau soll jetzt für mehr Nachhaltigkeit der Produkte sorgen.

Nachhaltigkeit beginnt mit einer genauen Messtechnik. Denn um die Energieeffizienz ihrer Rechenzentren erhöhen zu können, müssen die Betreiber zunächst wissen, an welchen Stellen wie viel Energie verbraucht wird. Mit einer umfassenden Datenbasis lassen sich die Maßnahmen auf den Betrieb abgestimmt definieren. Dabei informiert der Wert der Effektivität des Stromverbrauchs (Power Usage Effectiveness, PUE) über die Energieeffizienz eines Rechenzentrums als Verhältnis zwischen dem Gesamtenergieverbrauch und der Energie, die für die einzelnen Geräte benötigt wird. Im Jahr 2020 lag der durchschnittliche PUE-Wert der Rechenzentren in Deutschland bei 1,6. Allerdings können Rechenzentren mittlerweile Werte von weniger als 1,4 erreichen. Eine wichtige Komponente im Rechenzentrum, die direkt mit dem Energieverbrauch und den CO2-Emissionen zusammenhängt, ist die Anlage für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV). Um einen möglichst positiven Effekt auf die Nachhaltigkeitsbilanz eines Rechenzentrums zu erzielen, muss eine USV-Anlage einen hohen Wirkungsgrad vorweisen, aber auch möglichst lange im Einsatz sein.

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Rechenbeispiel: Mit Messtechnik eine Anlage optimieren
Der Betreiber eines Datacenters hat für seine Systeme eine Leistung von 120 Kilowatt (kW) je Rackreihe kalkuliert und für diese jeweils zwei USV-Anlagen mit je 160 Kilovoltampere (kVA) vorgesehen. Die Messung der tatsächlichen Verbräuche ergab jedoch eine Leistung von lediglich 46 kW je Rackreihe. Die im Betrieb befindlichen USV-Anlagen liefen daher in einem sehr ungünstigen Wirkungsgradbereich, was den CO2-Austoß und die Betriebskosten erhöht.Bestehen die USV-Anlagen dagegen aus zwei modularen Systemen mit einer Leistung von jeweils 3 x 25 kVA, lassen sich sowohl die Investitionskosten als auch der Bereich der nichtgenutzten Leistung deutlich reduzieren, was den Wirkungsgrad erhöht. Zusätzlich schafft dieses Konzept Redundanz, da bei einem Ausfall einer einzelnen Anlagenkomponente ein sicherer Betrieb weiterhin gewährleistet ist.

 

Lebenszyklus und Wirkungsgrad

Sobald eine USV-Anlage in Betrieb geht, beginnt sie zu altern und die Leistung verschlechtert sich. In der Regel beträgt die Lebensdauer eines monolithischen Systems etwa zehn bis 15 Jahre. Einige Komponenten – wie beispielsweise Batterien, Kondensatoren und Lüfter – lassen sich zwar austauschen, doch muss das gesamte System in der Regel nach spätestens 15 Jahren durch ein neues ersetzt werden. Bei modularen USV-Anlagen lassen sich dagegen auch die elektronischen Komponenten wechseln, wodurch nicht das gesamte Gerät erneuert werden muss.

Modulare Lösungen können so eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren erreichen und zur Nachhaltigkeit im Rechenzentrum beitragen. Denn die Systeme basieren auf elektronikfreien Schränken mit einsteckbaren Modulen, die sich jeweils austauschen lassen. Im Unterschied zu monolithischen Einzelblöcken, die bei einer Erweiterung abgeschaltet und ausgewechselt werden müssen, lassen sich die modularen Systeme im Betrieb und ohne Bypass-Schaltung skalieren. Bei Serviceeinsätzen können die modularen Anlagen im Online-Modus verbleiben, wodurch die Last gesichert ist. Eine integrierte Redundanz verhindert einen Gesamtausfall, wenn einzelne Komponenten ausfallen – einen sogenannten „single point of failure“.

Im Durchschnitt liegt die Auslastung einer USV-Anlage bei 30 Prozent. In den 90er Jahren erzielten USV-Anlagen bei einer 30-prozentigen Auslastung Wirkungsgrade von etwa 88 Prozent. Bis ins Jahr 2000 stieg ihre Effizienz auf rund 92 Prozent. Heutzutage erreichen monolithische Systeme 96,5 Prozent. Die Einsparpotenziale können dabei enorm sein: So stehen bei einer 200-kW-USV-Anlage, die mit einem Wirkungsgrad von 88 Prozent arbeitet, 95,8 Tonnen CO2 pro Jahr in der Bilanz. Bei einer USV-Anlage mit einem Wirkungsgrad von 92 Prozent sind es 61,1 Tonnen und bei einem Wirkungsgrad von 96 Prozent lediglich 29,3 Tonnen.

Guy Schaaf, Marketing & Specification Manager Germany – Austria, Socomec


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