Für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb von kritischen Infrastrukturen und systemrelevante Branchen ist eine hochverfügbare, erweiterbare, energieeffiziente und unterbrechungsfreie Stromversorgung – USV– unerlässlich.
Begriffsdefinitionen
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung – USV – besteht aus einer Kombination von elektronischen Stromrichtern und Energiespeichern (Akkumulatoren), die für die kurzfristige Aufrechterhaltung der Stromversorgung eines Verbrauchers im Falle einer Versorgungsunterbrechung sorgt. Die permanente Vorhaltung von Energie ist – je nach eingesetzter Technologie – mit unterschiedlich großen Energieverlusten verbunden.
Modularität (auch Baustein- oder Baukastenprinzip) ist die Aufteilung eines Ganzen in Teile, die als Module, Bauelemente oder Bausteine bezeichnet werden und über entsprechende Schnittstellen interagieren. Bei einem modularisierten Aufbau werden Gesamtsysteme aus standardisierten Einzelbauteilen entlang definierter Schnittstellen zusammengesetzt. Darüber hinaus bieten modulare Systeme eine erhöhte Flexibilität (Anpassungsfähigkeit), wenn verschiedene kompatible Module zur Verfügung stehen, die angebracht, entfernt, gewechselt oder anders gruppiert werden können, um das System an neue Bedingungen anzupassen. Eine modulare USV-Anlage ist eine parallelschaltbare USV-Anlage, in der mehrere identische Module (oder parallelschaltbare Einzelblöcke) über definierte Schnittstellen miteinander interagieren.
Eine einschubmodulare USV-Anlage besteht aus kleineren, einfach transportablen und parallelschaltbaren USV-Modulen die in einen Systemschrank integriert werden und über definierte Schnittstellen miteinander interagieren.
Redundanz (lat. redundare = im Überfluss vorhanden sein). Redundanz wird dadurch erreicht, dass ein Modul (oder eine Anlage) mehr installiert wird als für die Last erforderlich ist. Durch Modularität wird die Erweiterung (Skalierbarkeit) vereinfacht.
Skalierbarkeit vermeidet eine kostspielige Überdimensionierung und spart Energie.
Systemrelevanz, als systemrelevant werden Unternehmen, kritische Infrastrukturen oder Berufe bezeichnet, die eine derart bedeutende volkswirtschaftliche oder infrastrukturelle Rolle in einem Staat spielen, dass ihre Insolvenz oder Systemrisiken nicht hingenommen werden können oder ihre Dienstleistung besonders geschützt werden muss.
Kritische Infrastrukturen
In Deutschland werden Organisationen und Einrichtungen aus diesen Branchen zu den kritischen Infrastrukturen gezählt:
- Energie
Elektrizität, Mineralöl, Gas - Gesundheit
Medizinische Versorgung, Arzneimittel und Impfstoffe, Labore - Staat und Verwaltung
Regierung und Verwaltung, Parlament, Justizeinrichtungen, Notfall-/Rettungswesen einschließlich Katastrophenschutz - Ernährung
Ernährungswirtschaft, Lebensmittelhandel - Transport und Verkehr
Luftfahrt, Seeschifffahrt, Binnenschifffahrt, Schienenverkehr, Straßenverkehr, Logistik - Finanz- und Versicherungswesen
Banken, Börsen, Versicherungen, Finanzdienstleister - Informationstechnik und Telekommunikation
- Medien und Kultur
Rundfunk (Fernsehen und Radio), gedruckte und elektronische Presse, Kulturgut, symbolträchtige Bauwerke - Wasser
Öffentliche Wasserversorgung, öffentliche Abwasserbeseitigung
Die Betreiber dieser kritischen Infrastrukturen, unabhängig davon, ob privatwirtschaftlich oder öffentlich-rechtlich organisiert, erbringen die kritischen, für die Versorgung der Bevölkerung zwingend notwendigen Dienstleistungen in hoher Qualität und Stabilität.
Checkliste
Diese Checkliste in Kurzfassung für Fachplaner, Errichter und Betreiber dient als Unterstützung bei der Erstellung von Leistungsverzeichnissen für USV-Systeme und deren Einbindung in Ausschreibungen. Die Umwandlungsverluste in USV-Anlagen sind durch hohe und weiter steigende Stromkosten unterschiedlich kostenintensiv. Deshalb sollten Angaben über zugesagte Wirkungsgrade sorgfältig überprüft und verglichen werden.
- Angaben über Wirkungsgrade müssen auf Messungen der Wirkleistung in kW basieren (EN62040-3, 6.6.11 – durch Messung der Eingangs- und Ausgangswirkleistung bei Normalbetrieb und verfügbarer Nennlast). Angaben über Wirkungsgrade sind besonders im Teillastbereich mit 15…50 % Auslastung zu berücksichtigen (USV-Anlagen werden selten unter Volllast betrieben und sind meistens redundant ausgelegt).
- Die USV-Anlage ist für die Betriebsart V-F-I (Doppelwandlermodus / Dauerbetrieb) nach EN 62040-3 auszulegen.
- Die projektierte Anfangsnennleistung und Endleistung muss festgelegt werden. Häufig wird im Rechenzentrum (Serverraum oder Technikraum) mit einer geringen Leistung gestartet. Die projektierte Endleistung wird in der Regel erst Jahre nach der Inbetriebnahme erreicht. Mit einer einschubmodularen Anlage kann ein günstiger Arbeitspunkt (hoher Wirkungsgrad) durch Anpassung auf die Verbraucherleistung gewährleistet werden, ohne die Installation ändern zu müssen oder in Betrieb befindliche Anlagen abzuschalten.
- IT-Last ist voreilend, somit kapazitiv. Transformatoren und Motoren sind meistens nacheilend, somit induktiv. Deshalb ist darauf zu achten, dass die volle Leistung in kW im Bereich 0,7 voreilend bis 0,7 nacheilend ohne Leistungsminderung verfügbar sein muss.
- Um den Anforderungen der höchsten Verfügbarkeitsklassen (EN 50600, BSI, TIER) zu genügen, muss eine Wartung oder Austausch von USV-Modulen im laufenden Betrieb ohne Umschaltung auf die elektronischen Umgehungsschalter (Bypass) erfolgen können. Eine Umschaltung auf das „ungeschützte Netz“ ist bei höheren Verfügbarkeitsklassen nicht zulässig und darf nicht durchgeführt werden.
- Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, Bundesnetzagentur, kritis.bund.de
