ECOnversion-Modus von Schneider Electric: Energieverluste bei USV-Anlagen eindämmen

Hybridlösung aus Eco-Mode und Doppelwandlertechnik bringt Effizienz und Zuverlässigkeit in Einklang

Ratingen (ptp038/07.08.2020/13:05) USV-Anlagen schützen die Last vor Stromausfällen, gleichen Spannungsschwankungen aus, fangen Netzstörungen ab und stellen den ununterbrochenen Betrieb der IT sicher. Doch gerade ältere USV-Systeme haben einen enormen Energiebedarf. Im Schnitt verantwortet die sichere Stromversorgung rund zwölf Prozent des gesamten Energieverbrauchs eines Rechenzentrums. Ein beachtlicher Kostenfaktor, gerade in Deutschland, wo der Strompreis fast doppelt so hoch ist wie in Frankreich oder den Niederlanden. Folgerichtig rücken USV-Anlagen auch in puncto Energieeffizienz immer stärker in den Fokus von RZ-Betreibern und Planern.

Einen vielversprechenden Ansatz zur Eindämmung von Energieverlusten bietet der Hocheffizienz- bzw. Eco-Modus, eine alternative Betriebsart, bei der die Netzspannung über den statischen Bypass-Pfad der USV direkt an die Verbraucher durchgeleitet wird. Im Eco-Modus arbeiten Gleich- und Wechselrichter daher im Standby und werden nur zum Laden der Batterie hinzugeschaltet. Die energieintensive doppelte Wandlung wird also schlicht umgangen, ohne aber die Schutzfunktion der USV zu vernachlässigen.

Denn sobald Störungen auftreten, wird wieder in den Doppelwandler- oder Batteriebetrieb gewechselt. Nur wenn dieser Wechsel innerhalb eines halben Phasendurchlaufs, also in weniger als zehn Millisekunden realisiert wird, ist die durchgängige Stromversorgung garantiert. Für die meisten Hocheffizienzbetriebsarten stellt dies aber kein Problem dar. Was hingegen bleibt, sind Defizite in der Stromqualität. Denn sobald die Anlage im Eco-Modus betrieben wird, entfällt die Filterfunktion der Doppelwandlertechnik und der rohe Netzstrom wird ungefiltert weitergegeben.

Hier nun setzt der ECOnversion-Modus von Schneider Electric an, eine Hybridlösung aus Eco-Mode und Doppelwandlertechnik. Herzstück der neu entwickelten Betriebsart ist der bidirektionale 4-Quadranten-Wechselrichter. Dieser arbeitet parallel zum statischen Bypass und ist an den USV-Ausgang angeschlossen, bleibt im Unterschied zum klassischen Eco-Modus also dauerhaft im Einsatz.

Obwohl er die Last selbst nicht versorgt, kann der Wechselrichter dabei so gesteuert werden, dass er wie ein aktiver Filter agiert und einerseits Harmonische Oberwellenströme der 3., 5. und 7. Ordnung eliminiert und andererseits den Eingangsleistungsfaktor dauerhaft auf 0,99 regelt. Die Last wird also beim ECOnversion-Betrieb von Schneider Electric niemals unkonditioniertem Netzstrom ausgesetzt, wie es im herkömmlichen Eco-Modus noch der Fall ist.

Der entscheidende Unterschied aber liegt in der Umschaltzeit. Da der 4-Quadranten-Wechselrichter bereits aktiviert ist, kann er jederzeit die Last übernehmen und unterbrechungsfrei in den Batterie- oder Doppelwandlerbetrieb wechseln. Während USV-Systeme, die im Eco-Modus betrieben werden, meist als USV-Klasse 2 oder 3 nach EN 62040-3 eingestuft werden, bietet der ECOnversion-Betrieb von Schneider Electric daher auch bei schweren Netzstörungen eine Ausgangsspannung gemäß der bestmöglichen USV-Klasse 1 (VFI-SS-111).

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