Notstromaggregate: Die Technik zur Überbrückung von längeren Stromausfällen

Rechenzentren sind in den allermeisten Fällen über eine ausreichend dimensionierte unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) vor einem Stromausfall geschützt. Wenn aber der eigene Desktop-PC noch läuft, während es in der ganzen Straße um einen herum dunkel ist, dann ist wahrscheinlich ein anderer Energielieferant im Spiel: ein Stromgenerator, den ein starker Dieselmotor antreibt.

Am Hauptsitz der Heise Gruppe steht dazu – in einem eigenen kleinen Gebäude etwas abseits – ein größeres Dieselaggregat. Der gewaltige 720-Kilowatt-Generator versorgt bei Stromausfall nicht nur alle Rechner im Haus weiter, sondern auch die Parkplatzbeleuchtung, Brunnen und Aufzüge – und der Diesel ist dann immer noch nicht einmal bei 50 Prozent Last angelangt.

Maschinenbau par excellence

Solche Dieselaggregate dienen häufig zur Notstromversorgung, aber auch auf großen Jachten kommen sie zum Einsatz. Für Straßenfahrzeuge sind solche Motoren mit mehr als drei Tonnen Leergewicht zu schwer. Unser Diesel läuft mit 1500 Umdrehungen pro Minute, hat 16 Zylinder mit insgesamt 32 Litern Hubraum und einen Abgasturbolader. Die Tanks im Gebäude fassen 2400 Liter Diesel, bei der Heise-üblichen Last reicht das für rund 24 Stunden Dauerbetrieb aus.

Prinzipiell könnte auch ein Benzingenerator zum Einsatz kommen, für diesen Einsatzzweck aber ist ein Diesel besser geeignet: Die Startfähigkeit nach langen Standzeiten ist bei diesen besser – zumindest, wenn man den passenden Dieselkraftstoff verwendet. Biodiesel von der Tankstelle ist dazu nicht geeignet, da bei diesem nach spätestens einem Jahr die sogenannte Dieselpest einsetzt; ein vermehrter mikrobieller Bewuchs im Kraftstoff. Diese Biomasse kann Filter, Einspritzdüsen und Einspritzpumpe verkleben und damit den Motor schädigen – und im Notfall springt er dann eben nicht mehr an.

Am Dieselmotor hängen zwei Aggregate: auf der einen Seite ein Kühlaggregat, auf der anderen Seite der Generator.

Der Generator ist für 640 Kilowatt Dauerlast ausgelegt, höhere Stoßlasten bis 820 Kilowatt sind möglich, ohne dass die Spannung einbricht. Die Ausgangsspannung liegt passend zur Hausinstallation bei 400 Volt. Die Leitung führt bei uns um das Haus herum zur Hauseinspeisung, daraus ergibt sich eine Gesamtlänge von etwa 350 Metern. Damit die Spannung auf dem Weg nicht abfällt, haben die Techniker für die Kabel Querschnitte von 240 mm² vorgesehen – drei davon für jede Phase.

Umschalten

Im Falle eines Netzausfalls wartet die Elektronik standardmäßig eine halbe Sekunde auf das Wiedereinsetzen der Versorgungsspannung. Tritt dies nicht auf, startet sie den Dieselmotor. Nach etwa 15 Sekunden kann dieser die Versorgung übernehmen; der Strom ist dann einfach wieder da.

Bei einem Probelauf ist es etwas komplizierter, denn dann muss die Elektronik zunächst Spannung und Phase des Generators an die Bedingungen im Netz anpassen, bevor beide zusammengeschlossen werden. Dann aber übernimmt der Dieselgenerator die Hausversorgung oder speist sogar Energie in das Netz der Stadtwerke ein – diese kennen solche Prozeduren.

Bei der regelmäßigen Wartung läuft der Motor mindestens eine Stunde, ein Techniker misst in dieser Zeit mehrfach Öldruck, Öltemperatur, Kühlleistung, Abgastemperatur und notiert die Leistungswerte. Dabei lässt es sich ohne Gehörschutz nicht aushalten, Motor und Kühlung machen einen geradezu infernalischen Lärm. Vibrationen sind jedoch kaum spürbar, da der Motor schwingend gelagert ist.

Kleinere Reparaturen erledigt der Techniker in solchen Fällen sofort. Bei größeren Umbauten und erhöhten Sicherheitsanforderungen stellt das Serviceunternehmen auf Wunsch ein mobiles Aggregat auf. Bei einem auf mehrere Tage ausgelegten Umbau wird dann auch meistens eine Automatikumschaltung eingebaut; bei kurzen Zeiträumen eher händisch eingeschaltet.

In Krankenhäusern, die auf eine funktionierende Spannungsversorgung angewiesen sind, werden operationsfreie Zeiten für die Tests eingeplant. In Einzelfällen schalten die Techniker sogar die Energieversorgung durch die Stadtwerke ab, um festzustellen, was funktioniert und was nicht. Denn die hier verwendete Technik ist anders als das, was man aus der Niederspannungstechnik kennt. Wenn etwa Schalter nicht regelmäßig benutzt werden, dann können sie verharzen – und dann springt der Motor im Notfall zwar an, kann aber seine Leistung nirgends einspeisen und im Haus bleibt es dunkel.

c’t Ausgabe 21/2021

In c’t 21/2021 haben wir uns Mini-PCs für (fast) jeden Zweck näher angeschaut. Sie brauchen wenig Platz und lassen sich unauffällig montieren. Wer jedoch eine individuelle Konfiguration wünscht oder später aufrüsten möchte, muss gezielt einkaufen. Außerdem im Heft: Ihr Weg zum individuellen Cloud-Server, Online-Fotospeicher für Android und iOS im Test und Barrierefreiheit mit Alexa. Ausgabe 21/2021 finden Sie ab dem 24. September im Heise-Shop und am gut sortierten Zeitschriftenkiosk.

(ll)