18. August 2023
Linda Fritzler

Welche USV-Anlage ist die Richtige? Überlegungen zur Auswahl von USV-Systemen

Damit Sie sich vor einem Stromausfall oder elektrischen Spannungsschwankungen und Unterbrechungen schützen, ist eine USV-Anlage ratsam. Diese stabilisiert die elektrische Spannung in Ihrem IT-Netzwerk durch notwendiges Eingreifen bei erkennbaren Problemen im Stromnetz.

In diesem Blogbeitrag erhalten Sie einen Überblick darüber, welche USV zu Ihren Geräten passt und was Sie dabei beachten sollten.

Was ist eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung?

Eine USV schützt Ihre technischen Geräte vor Störungen im Stromnetz durch Versorgung mit Batteriestrom. Vor allem bei kurzen Unterbrechungen kommt die USV automatisch zum Einsatz, häufiger als Sie denken. Daher ist die USV sehr wichtig, um Ihre IT-Systeme zusätzlich zu schützen.

Eine USV besteht aus einem oder mehreren Batteriemodulen. Besitzt die USV nur eins, so ist dieses ununterbrochen aktiviert. Bei mehreren Batteriemodulen wird ein Teil der Module erst dann aktiviert, sobald mehr Last benötigt wird. Somit ist ein Modul aktiviert und der andere Teil auf Stand-by, aber immer einsatzbereit.

Einsatz von USV-Anlagen:

Eine USV-Anlage wird in Kombination mit Netzersatzanlagen eingebunden.
USV-Geräte kommen vor allem in Krankenhäusern, Rechenzentren, aber auch in kleinen Büros und weiteren Einrichtungen zum Einsatz, in denen eine permanente Stromversorgung höchste Priorität hat. Ob kleines oder großes Unternehmen, eine USV hilft bei Ihrer IT-Sicherheit.

Je nach Art der USV schützt sie bei folgenden Störungen:

Vorteile der Nutzung einer USV

  • Kontinuität der Arbeit: Sie gewährleisten weiterhin die Stromversorgung Ihrer Geräte, auch bei Stromausfällen, sodass Arbeitsunterbrechungen minimiert und der Arbeitsfluss aufrechterhalten wird. Außerdem gewährleisten sie kontinuierliche Verfügbarkeit von Netzwerken und Anwendungen, indem sie Ausfallzeiten verhindern.
  • Datenintegrität und -Schutz: Sie schützen vor Datenverlust und Beschädigung. Dies ist besonders wichtig in Umgebungen, in denen mit wichtigen Daten gearbeitet wird.
  • Vermeidung von Hardware-Schäden im Bereich Sicherheit, Kommunikation oder Unterhaltung:
    Sie stabilisieren die Stromversorgung, wodurch Hardwarekomponenten vor Beschädigungen geschützt werden. Das führt zur Verlängerung der Lebensdauer Ihrer Geräte und zur Minimierung von Ausfallzeiten.
  • Schutz vor Überspannungen

Die 3 Klassen von USV-Anlagen:

USV-Anlagen haben verschiedene Anforderungen und werden daher in 3 unterschiedliche Klassen eingeteilt:

Standby/
Offline-USV
Line-Interaktive/
Netzinteraktive-USV
Online-/
Dauerwandler-USV
Einsatz
  • kleine Verbraucher, z.B.: einzelne Computer
  • Computersysteme, Netzwerke oder Telekommunikationsanlagen
  • Server-und Datenkommuni-
    kation
Netzfilterfunktion
  • nein
  • ja
  • ja
Umschaltzeiten
  • bis 10 ms
  • bis 4 ms
  • keine
Schutz vor
  • kurzzeitigen Spannungs-
    schwankun-
    gen und Netzausfällen
  • kurzzeitigen Spannungsschwankungen, Netzausfällen und kurzzeitigen Spannungsspitzen durch ständige Regelung
  • umfassender Schutz durch Erzeugung dauerhafter Netzspannung

Die richtige Wahl treffen

Bei der Wahl einer USV sind viele Aspekte zu beachten und Sie sollten definieren, für welche Systeme in Ihrem Unternehmen die USV zum Einsatz kommt.

Die Ausgangsleistung der gewählten USV sollte 20 – 25 % über der Gesamtleistungsaufnahme der angeschlossenen Systeme liegen. Jedoch gilt, je mehr Systeme an der USV angeschlossen sind, desto kürzer ist die Überbrückungszeit, der Zeitraum in der die USV bei einem Netzausfall die Systeme gleichmäßig weiter versorgen kann. Daher sollten nur die wichtigsten Systeme mit der USV verbunden sein.

Unsere Empfehlung:
Möchten Sie für private Anwendung, Homeoffice oder Unterhaltung Schutz, so reicht eine Offline-USV, denn diese sind recht günstig. Bei kleinen Unternehmen mit mehreren Netzwerken oder Computern mit hohen Leistungen, sowie vielen Speichergeräten, ist eine Line-Interactive-USV die richtige Wahl. Diese sind sehr effizient und zuverlässig und bieten höheren Schutz als Offline-USVs. Bestehen Leistungen bis zu 20KW, sprich bei großen Serverräumen und Netzwerkschränken, sollten sie sich für eine Online-USV entscheiden. Dies gilt auch bei sensiblen Geräten, welche eine kontinuierliche Stromversorgung benötigen.

Dies ist nur eine Empfehlung bei der Auswahl einer USV. Falls Sie unsicher sind, welche USV die Richtige für Ihre Anwendung ist, können Sie uns kontaktieren. Wir beraten Sie gern ausführlich und helfen Ihnen bei der Auswahl.

Batterien und Batteriedauer

Die USV Batterie übernimmt die Stromversorgung, wenn es zu einem Netzausfall kommt und ist wichtigster Teil einer USV-Anlage. Daher sollte man großen Wert auf die Überwachung und Wartung der Batterie legen.

Batterien mit offenen Zellen sollten Sie bspw. regelmäßig warten und austauschen, wenn sie schwächer werden. Die Lebensdauer von USV Batterien wird von den optimalen Bedingungen, in der die Batterie ausgesetzt ist, bestimmt. Je besser die Bedingungen, desto länger hält die Batterie.

Eine USV gibt unabhängig vom Batterietyp Wärme ab. Wird die USV nicht klimatisiert, so ist die Batteriedauer kleiner als mit Klimatisierung der USV-Anlage. Die optimale Betriebstemperatur beträgt 20 bis 25 °C. Außerdem sollte man die USV Batterien nicht länger als 6 bis 12 Monate lagern oder wiederholtes Ent- und Aufladen der Batterie vermeiden. Bei Schwankungen in Ihrem Stromnetz wird ohne Verzögerung auf die interne Batterie umgeschaltet, so wechselt es von Gleichstrom zu Wechselstrom (siehe Abbildung).

Funktionsweise einer USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)

Heute gebräuchliche Batterietypen

Der häufigste Batterietyp, der in USVs verwendet wird, ist die ventilgeregelte Bleibatterie (VRLA). Diese VRLA-Batterien sind in der Regel in einem Polypropylengehäuse verschlossen, was ermöglicht, dass keine Flüssigkeit austreten, auslaufen oder tropfen kann. Da diese Batterien kein nachfüllbares Wasser enthalten, ist es wichtig, dass das verdampfte Wasser zurückgeführt wird, um ihre Lebensdauer und Funktionalität zu gewährleisten. Sollte die Verdampfung, bspw. durch übermäßige Hitze während des Ladevorgangs zu stark sein oder Wasser verloren gehen, so wird die Lebensdauer der Batterie verkürzt. Hierbei unterscheidet man zwischen Blausäurebatterien mit geschlossenen oder offenen Zellen:

Blausäurebatterien mit geschlossenen Zellen:

  • Kompakte Bauweise; kann gelförmige oder flüssige Elektrolyte enthalten
  • Befinden sich in einer versiegelten Verpackung mit kleinen Entlüftungen
  • Durch Versiegelung: keine regelmäßige Nachfüllung von Wasser nötig und geringeres Risiko von Elektrolytverlust im Vergleich zu offenen Zellen
  • Können in jedem Raum stehen, ohne besondere Konstruktion oder Schutzmaßnahmen
  • Garantie: 10 Jahre
  • Lebensdauer: 3-5 Jahre

Blausäurebatterien mit offenen Zellen:

  • Breite Verfügbarkeit, dadurch Erweiterung und Austausch der Batteriekapazität erleichtert
  • Kostengünstiger als Blausäurebatterien mit geschlossenen Zellen oder Lithium-Ionen-Batterien
  • Längste Lebensdauer: 25 Jahre
  • Müssen sich in separaten, feuerbeständigen Räumen mit Säureabflüssen, Wasserstoffdetektionsalarmen, Abluftventilatoren und Augenwaschstationen befinden
  • Regelmäßige Wartung nötig, jedoch einfache Wartung durch Nachfüllen des Wassers
  • Leichte Anpassung und Reparierung

Eine andere Art von Batterie bilden die Lithium-Ionen-Batterien:

Lithium-Ionen-Batterien:

  • Keine speziellen Räume oder Konstruktionen notwendig; Effizienter in breiterem Temperaturbereich, weniger anfällig für Temperaturveränderungen
  • Geringeres Gewicht und kompaktere Größe als Blausäurebatterien, erleichtert Installation und spart Platz
  • Schnellere Ladezeiten, minimierte Ausfallzeiten, höhere USV-Verfügbarkeit
  • Höhere Energieeffizienz und geringere Selbstentladung
  • Keine regelmäßige Wartung nötig; aber empfohlen, um mögliche Probleme zu verhindern
  • Längere Lebensdauer: mehrere tausend Ladezyklen; mehr als bei Blei-Säure-Batterien (einige hundert Zyklen)
  • Umweltfreundlicher als Blausäurebatterien, da keine Metalle wie Blei enthalten sind

Faktoren, die die Batterielebensdauer beeinflussen

Batterien in USVs haben eine begrenzte Lebensdauer, die schwer genau zu bestimmen ist.

Vier Hauptfaktoren beeinflussen diese Lebensdauer:

  • Umgebungstemperatur: Temperaturschwankungen können die Leistungsfähigkeit von Batterien beeinträchtigen; eine durchschnittliche Temperaturerhöhung um 8,3 Grad Celsius kann bereits zu einer 50%igen Verringerung der Batterielebensdauer führen.
  • Chemie einer Batterie: Selbst USV-Batterien haben eine begrenzte Lebensdauer, unabhängig von der Einhaltung der Lagerungs-, Wartungs- und Nutzungsrichtlinien.
  • Ladezyklen: USV-Batterien werden während eines Netzausfalls genutzt und danach wieder aufgeladen, wodurch sich ihre Kapazität allmählich verringert, bis ein Austausch erforderlich wird.
  • Wartung: Für die Zuverlässigkeit größerer USV-Modelle ist regelmäßige Wartung entscheidend, um die Lebensdauer der Batterien zu verlängern und potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen.

USV-Anlage einrichten und von Sicherheit profitieren

Wir hoffen, dass dieser Beitrag Ihnen die nötigen Informationen über USV-Anlagen gegeben hat. Sie haben in unserem Shop die Auswahl zwischen vielen verschiedenen USV-Anlagen, welche zu Ihrem Unternehmen passen könnte. Noch unsicher bezüglich der USV-Klasse? Wir stehen Ihnen gern zur Seite, lassen Sie sich von einer Fachperson bezüglich der Auswahl beraten.

Sie wissen nicht, ob sich der Kauf einer USV-Anlage lohnt? In unseren Blogbeitrag über "Stromausfall und Überspannung" erfahren Sie nähere Informationen, wie Sie sich mit einer USV oder anderen Möglichkeiten schützen können.

FAQ

Welche Methoden stehen zur Verfügung, um die Lebensdauer einer Batterie zu berechnen?

Im Allgemeinen sind Batterien darauf ausgelegt, über 100 Entladungs- und Ladezyklen hinweg zu funktionieren. Jedoch zeigen viele Batterien bereits nach etwa 10 Entladungen eine spürbare Kapazitätsabnahme. Batterien mit einer geringeren Nennkapazität liefern entsprechend weniger Laufzeit. Es ist ratsam, Batterien mit einer hohen Nennkapazität zu wählen, um eine stabile Leistung und eine längere Lebensdauer zu gewährleisten.

Sind die Batterien meiner USV noch in Ordnung, nachdem sie ein Jahr lang im Lager gestanden hat?

Die Lebensdauer von unbenutzten Batterien sinkt, wenn sie ohne Zwischenladung gelagert werden. Bleibatterien entladen sich selbstständig, daher ist es wichtig, sie alle sechs bis zehn Monate aufzuladen, um einen dauerhaften Kapazitätsverlust nach 18 bis 30 Monaten zu vermeiden. Wenn die Batterien bei Temperaturen von 10 Grad Celsius oder niedriger gelagert werden, kann die Lagerdauer ohne Aufladung verlängert werden.

Wie viel Zeit benötigen die Batterien einer USV, um wieder vollständig aufgeladen zu werden?

Im Allgemeinen dauert das Wiederaufladen der Batterie etwa das Zehnfache der Entladezeit. Beispielsweise erfordert eine 30-minütige Entladung ungefähr 300 Minuten Ladezeit. Nach einem Netzausfall beginnt sofort der Ladevorgang, wobei die Verbraucher währenddessen vollständig geschützt sind. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die verfügbare Betriebszeit natürlich geringer ist, wenn die Batterien benötigt werden, bevor sie vollständig aufgeladen sind.

Wann ist die Nutzungsdauer abgelaufen?

Gemäß IEEE ist eine Batterie am Ende ihrer Lebensdauer angekommen, wenn sie weniger als 80% ihrer ursprünglichen Kapazität in Amperestunden liefert. Sobald Ihre Batterie diese Grenze erreicht, verschlechtert sich ihr Zustand schneller, und sie sollte ausgetauscht werden.

Gibt es Unterschiede zwischen den Batterien für kleinere USVs mit 250VA bis 3kVA und denen für größere USVs?

Trotz ähnlicher Batterietechnologie unterscheiden sich kleine und große USVs in ihrer Handhabung. Kleinere Systeme benötigen oft nur eine Batterie, was die Wartung vereinfacht. Größere USVs hingegen können mehrere Batteriestränge erfordern, was eine komplexere Überwachung bedeutet, um sicherzustellen, dass der Ausfall einer Batterie nicht das gesamte System beeinträchtigt. Darüber hinaus kommen in größeren Anlagen häufig nicht-wartungsfreie Batterien zum Einsatz.

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