Praxis: Lithium-Ionen-Technik für die RZ-Zukunft
Zeitgemäßer Schutz der Stromversorgung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Innovation im Rechenzentrum
Lithium-Ionen-Akkus, die vor allem durch den Einsatz in der Elektromobilität bekannt sind, verbessern praktisch alle Eckdaten einer unterbrechungsfreien Stromversorgung. Am augenfälligsten sind die physischen Daten: Lithium-Ionen-Speicher haben bei gleicher Energiedichte nur etwa 30 Prozent des Platzbedarfs einer Bleibatterie und müssen nicht entlüftet werden. Dies bedeutet, dass die Bauplanung deutlich entspannter wird und mehr Fläche für das Kerngeschäft zur Verfügung steht.
Zudem ist das Temperaturspektrum, in dem sich ein Lithium-Ionen-Akku innerhalb seiner Spezifikation betreiben lässt, mit 0 bis 40 °C deutlich größer. Hinzu kommen eine um ein Viertel kürzere Ladezeit und erheblich mehr mögliche Ladezyklen. Anstelle von 300 bis 500 Zyklen, nach denen ein Bleiakku getauscht werden muss, da seine Restkapazität keinen wirtschaftlichen Betrieb mehr erlaub, sind es bei Li-Ion-Akkus zehn Mal so viele – bis zu 5.000. Der Kapazitätsverlust verläuft nahezu linear, damit sind bösen Überraschungen ausgeschlossen, wenn etwa eine Zelle über Nacht deutlich an Kapazität verliert.
Solche unkalkulierbaren Veränderungen verhindert bei Lithium-Ionen-Akkus das eingebaute Batterie-Management-System (BMS). Diese Kontrolllogik, mit der jede Zelle ausgestattet ist, zeigt jederzeit die genauen Batteriezustand über die Werte Spannung, Stromstärke, Zyklenzahl, Temperatur und Innenwiderstand an und regelt aktiv die optimale Ladung der Zellen. Damit sind Li-Ion-Akkus nahezu wartungsfrei. Bei einer Bleibatterie ist ein BMS optional und nur mit hohen Kosten umsetzbar. Steiner fasst die Vorteile der Li-Ion-Technik so zusammen: „Lithium-Batterien haben gegenüber der üblichen Bleitechnologie im Rechenzentrum eine längere Lebensdauer, sind zyklenfester und somit auch als Regelenergie zur Spitzenlastkappung geeignet.“
Die Wirtschaftlichkeit, also Kosten vs. Ertrag, spielen bei einem kommerziellen Anbieter von ITK-Dienstleistungen eine große Rolle. Auch die Stromversorgung muss aus betriebswirtschaftlicher Sicht Sinn ergeben. In diesem Umfeld kann die vorgestellte Lösung langfristig punkten. Zwar lagen die Anschaffungskosten Mitte 2020 etwa 20 Prozent höher als bei einer vergleichbaren Anlage mit Bleibatterien. Allerdings relativiert sich dieser Mehraufwand nicht nur über die Laufzeit, am Ende schlägt sogar ein deutlicher positiver TCO-Wert (Total Cost of Ownership) zu Buche. Bis zu 35 Prozent geringere Gesamtnoten kann die Lithium-Ionen-basierende Anlage über die komplette Lebensdauer erzielen, zu großen Teilen durch die deutlich höhere Standzeit der Energiespeicher sowie durch Einsparungen bei Kühlung und den Verzicht auf die Lüftungsanlage.
Steiner hat gute Erfahrungen mit der Rentabilität der neuen Generation von Energiespeichern gemacht: „Die TCO-Betrachtung ist aufgrund der attraktiveren Preise positiv, insbesondere da bei Li-Ion eine Einzelzellenüberwachung bereits integriert ist. Bei der Blei-Variante müsste sie zusätzlich installiert und gewartet werden, was höhere Betriebskosten bewirkt.“
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- Redundant an die Verbraucher
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