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Infrastruktur

Eco-Mode

10. September 2013, 12:44 Uhr | Ingo Müller, Application Engineer USV-Projektmanagement, Eaton

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Enorme Einsparmöglichkeiten durch HE-Modus

In der Tat bieten USV-Systeme mittlerweile ganz erhebliche Einsparpotenziale. Neben der Modularisierung spielt dabei vor allem der Hocheffizienz-Modus (HE-Modus) eine immer wichtigere Rolle.
Je nach Hersteller auch als Eco-Mode, Bypass-Modus oder Energy-Saver-System (ESS) bekannt, stellt diese Energiespartechnik eine Erweiterung der Doppelwandler-Technologie dar: Während die Wechselrichter beim klassischen Doppelwandler-Modus im Dauereinsatz sind, werden sie beim HE-Modus nur bei Netzstörungen und während der Batterieladezeit zugeschaltet. Im Normalbetrieb werden die Server hingegen über eine statische Umgehung (Bypass) direkt mit Netzstrom versorgt. Damit die angeschlossenen Lasten auch bei Netzschwankungen vor Ausfällen geschützt sind, verfügen USV-Systeme mit HE-Modus über integrierte Detektoren, welche Netzspannung und Netzfrequenz permanent kontrollieren. Bei Bedarf wird in den Doppelwandler-Modus gewechselt. Ist die Störung vorüber, schaltet das System nach einem gewissen Zeitraum automatisch zurück auf den HE-Betrieb.

Der große Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass der bedarfsweise Betrieb der Wechselrichter die Verlustleistung der USV-Anlage reduziert und damit die Energieeffizienz des USV-Systems deutlich verbessert. Letztere hängt in hohem Maße von der jeweiligen Auslastung der USV-Anlage ab. Transformatorlose USV-Systeme der neuesten Generation erreichen im Doppelwandler-Modus einen Wirkungsgradwert von etwa 92 bis 94 Prozent. Voraussetzung ist jedoch eine permanente Auslastung des USV-Systems von mehr als 70 Prozent – ein Wert, der in der Realität eines Rechenzentrums so gut wie nie erreicht wird. Allein schon die geforderten Redundanzlevel setzen eine Mehrfachauslegung voraus, die eine derart hohe Auslastung des USV-Systems verhindern.

Hinzu kommt, dass auch die benötigte Rechenleistung – und damit die Auslastung des Rechenzentrums – starken Schwankungen unterworfen ist. Faktisch beträgt die Auslastung der USV-Anlage daher in der Praxis höchstens 20 bis 40 Prozent. Im Doppelwandler-Modus bringen es unter diesen Bedingungen aber selbst fortschrittliche USV-Systeme nur noch auf Effizienzwerte von 88 bis 93 Prozent. Hier zeigt sich eine der größten Stärken von Hocheffizienztechnologien wie etwa dem Energy-Saver-System (ESS) von Eaton: Denn im ESS-Modus erreichen USV-Systeme schon bei einer geringen Auslastung von nur 25 Prozent einen Wirkungsgradwert von 99 Prozent. Unter realistischen Betriebsbedingungen lässt sich somit eine Effizienzsteigerung von etwa zehn Prozent erzielen.

Bedeutsam ist dieser enorme Effizienzgewinn insofern, als die Verlustleistung einer USV-Anlage komplett in Wärme umgewandelt wird und so die Klimatisierungskosten nach oben treibt. Bei einem durchschnittlichen EER-Wert (Energy-Efficiency-Ratio) von 3,0 benötigt die Klimatisierung beispielsweise 1 Watt Leistung, um 3 Watt Verlustleistung herunterzukühlen. Berücksichtigt man diesen Punkt zusammen mit den Kosten eines permanenten Doppelwandler-Betriebs, so lässt sich allein durch den Einsatz des HE-Modus eine jährliche Betriebskostenreduktion von etwa 2.000 Euro je 15-Kilowatt-Rack erzielen.

Neben der merklichen Kostenreduktion eröffnet der HE-Modus auch neue Potenziale bei der Optimierung des PUE-Werts. Liegt dieser Wert etwa durchschnittlich bei 2,0, so lässt er sich – berücksichtigt man den reduzierten Klimastromverbrauch – mittels Hocheffizienz-Technik auf bis zu 1,86 senken.

Gleichwohl stehen manche Rechenzentrums-Betreiber dem HE-Modus skeptisch gegenüber – erwies er sich doch in der Vergangenheit nicht selten als Sicherheitsrisiko.