5. Januar 2022, von Suchita Gupta
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), auch als Batterie-Notstrom bezeichnet, wird zur Notstromversorgung einer Last verwendet. Ein solches Gerät kann bei Ausfall der primären Stromquelle oder bei Spannungsabfall den Betrieb eines Computers noch mindestens einige Minuten aufrechterhalten.
USV-Systeme enthalten Batterien, die Notstrom liefern. Gleichzeitig schützen sie vor Schäden durch Überspannung. In gewerblichen und industriellen Bereichen wie Krankenhäusern, kleinen Büros, elektronischen Verkaufsstellen, Produktionsstätten und Telekommunikationszentren auf der ganzen Welt kommen USV-Systeme häufig zum Einsatz, wenn das normale Generatorsystem ausfällt.
Je nach USV-Modell sind die Ausgangswellenformen entweder Sinuswellen oder simulierte Sinuswellen. Der Sinuswellenausgang ist die beste Wellenform mit hochwertiger Ausgabe. Er besitzt die Form eines Wechselstromsignals vom Versorgungsunternehmen, das eine gleichmäßige und sich wiederholende Schwingung aufweist. USV-Systeme erzeugen Sinuswellenstrom zur Steuerung empfindlicher elektronischer Geräte. Der simulierte Sinuswellenausgang hingegen erzeugt eine abgestufte, angenäherte Sinuswelle unter Verwendung einer Pulswellenmodulationstechnik und kann somit eine kostengünstigere Batterie-Notstromversorgung für Geräte liefern, die keinen Sinuswellenausgang benötigen.
Nachstehend werden drei gängige USV-Systemkonfigurationen beschrieben:
1) Offline/Standby-USV: Stromausfallschutz der Einstiegsklasse
Die Offline/Standby-USV ist das USV-Basissystem und eine kostengünstige Wahl. Diese USV-Topologie ist für Unterhaltungselektronik, POS-Systeme, Computer der Einstiegsklasse, Sicherheitssysteme und andere grundlegende elektronische Geräte konzipiert. Offline-USV ist eine gute Option für Geräte unter 1.500 V AC sowie für Geräte, die eine geringe Stromkapazität und niedrige Kosten erfordern. Sie findet häufig in kleinen Büros, für PCs und zu anderen Zwecken Anwendung.
Die Last wird direkt durch die Eingangsleistung versorgt und der Notstrom wird während des Ausfalls des Netzstroms aufgerufen. Batterie (Akku), Akkuladegerät und Wechselrichter bleiben ausgeschaltet, sind aber mit dem Stromnetz verbunden, um sicherzustellen, dass die Batterie immer vollständig geladen ist. Wenn die Netzspannung ausfällt oder die Grenzwerte überschreitet, verbindet der Schalter den Wechselrichterausgang automatisch mit der kritischen Last.
2) Line-Interactive-USV: Stromausfallschutz des mittleren Segments
Diese USV-Topologie eignet sich am besten für Bereiche, in denen Ausfälle selten, Stromschwankungen aber häufig vorkommen. Daher wird sie oft für Unterhaltungselektronik, Spielesysteme, PCs, Netzwerkgeräte, Heimkinoelektronik usw. verwendet. Sie bietet sowohl Stromaufbereitung als auch Batterie-Notstrom. Sie verfügt über einen Autotransformator, der eine Vielzahl von Eingangsleistungsschwankungen für Unterspannung sowie für Überspannung berücksichtigt, bevor auf Batterie-Notstrom umgeschaltet wird. Da der Wechselrichter immer eingeschaltet und mit dem Ausgang verbunden ist, sorgt er außerdem für das Filtern von Schaltvorgängen.
3) Online/Double Conversion-USV: Stromausfallschutz auf höchstem Niveau
Double Conversion-USV-Module können schwere Lasten unterbrechungsfrei mit Strom versorgen. Mithilfe eines Gleichrichters filtert die Online/Double Conversion-USV den Eingangsstrom und wandelt ihn in Gleichstrom und dann den Gleichstrom in Wechselstrom um. In diesem intelligenten Design fällt der Gleichrichter bei Leistungsverlust einfach aus dem Stromkreis heraus und die Batterien halten die Leistung auf einem gleichbleibenden und unveränderten Niveau. Nach Wiederherstellung der Netzstromversorgung übernimmt der Gleichrichter wieder den größten Teil der Last und beginnt, die Batterien aufzuladen.
Da die Absicherung starker IT-Lasten und der Schutz vor sämtlichen Stromproblemen sehr wichtig ist, bevorzugen Unternehmen meist Double Conversion-USV. Diese Systeme bieten auch eine Frequenzregelung, die für den Einsatz in Notstrom-Generatorsystemen zum Schutz vor den beim Generatorstart üblichen Schwankungen erforderlich ist. Der Wechselrichter in einer Online/Double Conversion-USV bleibt immer eingeschaltet.
Aktuelles Marktszenario und wichtige Motivatoren in der USV-Branche
Einem von Allied Market Research veröffentlichten Bericht zufolge wird der weltweite Markt für USV-Systeme voraussichtlich einen Wert von 9,4 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer beträchtlichen CAGR von 2020 bis 2027. Der asiatisch-pazifische Raum verzeichnet derzeit aufgrund zahlreicher Industriebooms in Indien, China, Japan und anderen Ländern den höchsten Marktanteil.
Darüber hinaus steigt die Nachfrage nach zuverlässigen Stromversorgungslösungen im privaten und gewerblichen Bereich ständig. Dies wiederum kurbelt das Wachstum des globalen Markts für USV-Systeme stark an. Gleichzeitig haben technische Fortschritte bei USV-Batteriesystemen neue Lithium-Ionen-Batterien mit extremen Betriebstemperaturen hervorgebracht, die zwei- bis dreimal länger halten als herkömmliche ventilgeregelte Blei-Säure-Batterien. Daraus werden sich voraussichtlich neue Möglichkeiten für wichtige Marktteilnehmer ergeben.
Ebenso wollen mehrere globale Hersteller von USV-Systemen neue Produkte auf den Markt bringen und streben neue Kooperationen, Vereinbarungen und Joint Ventures an, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Eaton Corporation präsentierte 2019 das USV-System Eaton 5P, das vielseitig eingesetzt werden kann, z. B. als Rack-USV, als wandmontierte USV und als Tower-USV. Vor dem Hintergrund dieser Entwicklung geht man von einem enormen Wachstum des globalen Markts für USV-Systeme in naher Zukunft aus.
