USV Auswahl: Wie findet man die richtige USV?

1. Richtigen USV Typ für Einsatzgebiet wählen

Um den richtigen USV Typ für das jeweilige Einsatzgebiet zu wählen, ist zunächst zu überlegen, welche Geräte abzusichern sind. Handelt es sich dabei um besonders empfindliche Geräte wie Rechenzentrumsserver, Industrieanlagen oder medizinische Geräte? Oder geht es um die Absicherung von Servern in einem kleinen Unternehmen? Sobald diese Frage beantwortet ist, lässt sich die passende USV Art auswählen.  

Es gibt 3 Arten von USVs: Offline-, Line Interactive- und Online USV Anlage.

Die Offline USV Anlage, auch genannt Voltage and Frequency Dependent (VFD)-System, ist eine standby-unterbrechungsfreie Stromversorgung.  Eine Offline USV Anlage schaltet automatisch bei Über-oder Unterspannung auf Batteriebetrieb um, d.h. die Last wird direkt von der Eingangsleistung gespeist und der Notstromkreis wird nur dann aktiviert, wenn der Strom ausfällt oder Spannungsschwankungen vorliegen. Offline USV Anlagen dienen z.B. der Absicherung von PCs, Workstations und kleinen Telefonanlagen.

Die Line Interactive USV Anlage (auch VI- System, Voltage Independent) ist eine hybride Lösung mit Elementen der Offline-und Online Systeme, die über eine automatische Spannungsanpassung (AVR) verfügt. D.h. Über- oder Unterspannungen werden ausgeglichen. Bei Stromausfall schaltet die Line Interactive USV auf Batterieversorgung um. Line Interactive USV Anlagen sichern u.a. Einstiegsserver und Netzwerkperipherien zuverlässig ab.

Die Online USV-Anlage sichert die kontinuierliche Stromversorgung ohne Unterbrechung beim Wechsel zur Batterie, ohne dass die Verbraucher eine direkte Verbindung zum Stromnetz haben. Die Versorgung der Batterie geschieht über den Gleichrichter, der die Eingangsspannung zu Gleichstrom umwandelt. Der Wechselrichter bezieht über den Gleichrichter Strom im Normalbetrieb, bei Stromausfall über die Batterie. Online USVs werden beispielsweise für sehr empfindliche medizinische Geräte genutzt. 

Nachdem gemäß des jeweiligen Einsatzgebiets der USV der richtige USV Typ ausgewählt wurde, geht es im 2. Schritt darum, die richtige Größe festzulegen.

2. Die richtige USV Größe auswählen

Um die richtige USV Größe auszuwählen, ist es notwendig, den Leistungsbedarf aller Geräte im Rechenzentrum oder im Serverraum zu kalkulieren. Dazu werden alle Leistungen der Geräte addiert. 

Die USV weist im Idealfall 20 bis 25 % mehr Ausgangsleistung als die Gesamtleistung aller Geräte im Rechenzentrum auf. Dabei ist der individuelle Leistungsfaktor der Geräte zu beachten. Server haben beispielsweise einen Leistungsfaktor von 0,9. 

Abhängig vom berechneten Bedarf lassen sich USVs mit unterschiedlichen Autonomiemöglichkeiten auswählen. Die Autonomie einer USV bezeichnet die Überbrückungszeit, wie lange die USV die Geräte während eines Stromausfalls mit Strom versorgt.

Es gibt 4 verschiedene USV Konfigurationen mit unterschiedlichen Autonomiemöglichkeiten.

Eine USV ohne Generator und mit 15 Minuten Autonomie beruht auf Batteriebetrieb. 95 % aller Stromausfälle dauern nicht länger als 15 Minuten, sodass diese USV bei den meisten Stromausfällen eine ausreichende Überbrückungszeit bietet.

Eine USV mit Generator und mit 15 Minuten Autonomie ist sehr zuverlässig und bietet in den meisten kritischen Situationen genügend Absicherung. Bei Stromausfall startet der Generator.

Eine redundante USV mit 2 Versorgungsleitungen für Server mit 2 Stromquellen bietet Schutz vor allen Arten von Stromausfällen, ist allerdings sehr kostspielig.

Ein Wechselrichter mit Batterie bietet mindestens 2 Stunden Autonomie. 

USVs nehmen heutzutage relativ wenig Platz ein. Viele USV-Systeme sind als Tower- oder Rack-Variante einsetzbar.

Sobald der Bedarf an Autonomie und der richtige USV-Typ festgelegt wurde, ist es wichtig, auf die Lebensdauer und die notwendigen Wartungsintervalle der USV Batterien zu achten.

3. Lebensdauer & notwendige Wartungsintervalle der USV Batterien überprüfen

Die Lebensdauer einer USV-Anlage beträgt ca. 10 bis 15 Jahre. Komponenten der USV, wie z.B. Batterien, Lüfter und Kondensatoren, haben eine begrenzte Lebensdauer und sind ggf. in bestimmten Intervallen auszutauschen.

Grundsätzlich laufen die meisten professionellen USV Anlagen im Allgemeinen mindestens 5 Jahre problemlos. Danach gilt es, Austauschmöglichkeiten zu überprüfen. Es gibt modulare USVs, die speziell für das End-of-Life-Management entwickelt wurden und den Austausch einzelner Module ermöglichen.

Bei Batterien unterscheidet man zwischen 5-, 10- und 12+ Jahres-Batterien. Entsprechend der jeweiligen Lebensdauer sind die Batterien nach Verstreichen der Zeit auszutauschen. 

Im Allgemeinen empfiehlt sich eine jährliche Wartung der USV-Anlage. Die Wartung umfasst die Überprüfung sämtlicher Verschleißteile wie z.B. Batterien, Kondensatoren und Lüfter. 

Das genaue Wartungsintervall hängt neben der jeweiligen Lebensdauer der USV auch von Umgebungsfaktoren ab. Eine saubere Umgebung und optimale Temperaturen zwischen 18° und 20° sowie eine optimale Luftfeuchtigkeit von 40% verlangsamen die Ansammlung von Staub und beugen schädlicher Feuchtigkeit vor. 

Wenn der Austausch der USV-Anlage infrage kommt, ist vorher zu überdenken, ob die Größe der USV tatsächlich ausreichend war. Lag die Auslastung permanent über 80 %, ist ein größeres USV-System angemessen. Modular aufgebaute USVs haben den Vorteil, dass sie skalierbar sind und ein ständiges Erweitern der Kapazitäten daher möglich ist.  

Die passende USV im Rechenzentrum

Die passende USV im Rechenzentrum ist idealerweise skalierbar, entspricht der gewünschten Verfügbarkeitsklasse gemäß BSI (Bundesamt für Sicherheit und Informationstechnik) und verfügt über ausreichend Autonomiezeit. Eine hochwertige unterbrechungsfreie Stromversorgung erhöht die Serverraum Sicherheit, indem sie das Risiko von langen Ausfallzeiten entscheidend minimiert.

Die Skalierbarkeit spielt bei Erweiterungen des Rechenzentrums eine wichtige Rolle. Modulare USV-Anlagen sind dazu in der Lage, Kapazitätsausweitungen Rechnung zu tragen und ermöglichen einen effizienten Betrieb.

Die Verfügbarkeitsklasse der USV-Anlage nach BSI-Klassifizierung zeigt auf, wie kurz die potentiellen Ausfallzeiten sind. Die BSI-Klassifizierung basiert auf dem 9er System, bei welchem die Verfügbarkeitsklasse der Anzahl der Neuen in der jeweiligen Prozentzahl der Verfügbarkeit entspricht. Es gibt 6 Verfügbarkeitsklassen, von 0 bis 5. 

• Verfügbarkeitsklasse (VK) 0: keine garantierte Verfügbarkeit und unlimitierte maximale Ausfallzeiten pro Jahr auf. 
• Verfügbarkeitsklasse (VK) 1:  garantierte Verfügbarkeit von 99,0% und maximale Ausfallzeit von 3 Tagen 15 Stunden und 40 Minuten pro Jahr. 
• Verfügbarkeitsklasse (VK) 2: garantierte Verfügbarkeit von 99,9% und maximale Ausfallzeit von 8 Stunden und 46 Minuten pro Jahr.
• Verfügbarkeitsklasse (VK) 3: garantierte Verfügbarkeit von 99,99% und maximale Ausfallzeit von 53 Minuten pro Jahr.
• Verfügbarkeitsklasse (VK) 4: garantierte Verfügbarkeit von 99,999% und maximale Ausfallzeit von 6 Minuten pro Jahr.
• Verfügbarkeitsklasse (VK) 5: katastrophensicher und keine Ausfallzeit.

Je nach Anforderungen des Rechenzentrums ist die Verfügbarkeitsklasse auszuwählen und das USV-System darauf auszulegen.

Die Autonomiezeit der USV bezeichnet die Dauer, wie lange die USV bei Stromausfall die Stromversorgung sicherstellt. Stromausfälle dauern i.d.R. nicht länger als 15 Minuten. Eine USV in Verbindung mit einer Netzersatzanlage (NEA) hat nur die kurze Zeit zu überbrücken, bis die NEA die Stromversorgung übernimmt. Übliche Autonomiezeiten für USV-Anlagen liegen daher zwischen 5 und 15 Minuten. Selbst wenn keine NEA vorhanden ist, lassen sich bei länger andauerndem Stromausfall die Server innerhalb von 15 Minuten wenigstens kontrolliert herunterfahren, sodass keine Datenverluste entstehen und die Datensicherheit weiterhin gewährleistet ist. 

Eine ausreichend dimensionierte unterbrechungsfreie Stromversorgung ist ein wichtiger Bestandteil der Serverraum Sicherheit. Eine USV ist sicher unterzubringen und vor jeglicher beabsichtigter und unbeabsichtigter Fremdeinwirkung zu schützen, um ihre Funktionalität sicherzustellen.

Komponenten für Serverraum Sicherheit von SCS FACO bieten den notwendigen Schutz, um dem unautorisierten Zugriff auf IT-Infrastruktur, wie z.B. auf Server und die dazugehörige USV vorzubeugen. Die Secure Cages von SCS FACO verfügen über individuell konfigurierbare Schließsysteme, die den jeweiligen Sicherheitsanforderungen gerecht werden. Die Secure Cages sind modular aufgebaut und sind in Standard- und Sonder-Paneelgrößen lieferbar. Durch Kalt- und Warmgangsysteme von SCS FACO wird die Kühlung effizienter und stabiler, was für den sicheren Betrieb von IT-Geräten und USV Anlagen sehr wichtig ist.