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USVs ab 45 Euro: Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Smart Home, PC & Daten
Kai Schmerer
Nach seinem Studium begann Kai seine journalistische Laufbahn Mitte der 90er bei der PC Professionell. Für Heise Bestenlisten by TechStage berichtet er über interessante Produkte aus den Bereichen Smart-Home, Überwachungskameras, Balkonkraftwerke, Mähroboter und vieles mehr.
Philipp Sussmann
Philipp hat seinen beruflichen Werdegang als Praktikant in einer Werbeagentur begonnen und ist mit verantwortlich für das Design von Bierdeckeln, Werbetafeln und einem Fan-Bus eines großen Fußballvereins. Danach folgte der erste Schritt zum Journalismus: Ein Volontariat bei PC-Zeitschriften, die heute kaum noch jemand kennt - PC Direkt und PC Professionell. Dann folgte ein mehrjähriger Ausflug in die Welt des Marketings, PR-Arbeit und Qualitätsmanagement in einem mittelständischen Handelsunternehmen.
Seit 2015 ist Philipp bei Heise im Team von Bestenlisten aktiv. Hier bringt er auch seine privaten Interessen ein und deshalb für Drohnen, Laser, Balkonkraftwerke, Powerstations und zahlreiche China-Gadgets wie Handwärmer, USB-Lötkolben oder Mini-Taschenlampen zuständig.
Einfache USVs können einen Stromausfall für wenige Minuten kompensieren und schützen so vor Datenverlust. Powerstations mit USV-Funktion halten länger durch.
Auch wenn die durchschnittliche Dauer eines Stromausfalls in Deutschland laut Statista von über 21 Minuten im Jahr 2006 auf etwa 11 Minuten im Jahr 2020 gesunken ist, kann bereits ein kurzer Stromausfall fatale Folgen nach sich ziehen: Daten können verloren gehen und Geräte beschädigt werden.
Und die Gefahr eines Stromausfalls in Deutschland sollte man nicht unterschätzen. Nach der Abschaltung der letzten drei Atomkraftwerke im April steigen die Stromimporte Deutschlands. RWE-Chef Markus Krebber warnt: „Deutschland hat mittelfristig zu wenig Strom“. Einen Blackout werde es aber nicht geben. Vorstellbar seien aber kurzfristige, regional beschränkte Engpässe.
In Unternehmen ist der Einsatz einer USV-Anlage (Bestenliste) daher Standard. Bei einem Stromausfall laufen Rechner und Anwendungen damit einfach weiter, gepuffert von Akkus – und zwar lang genug, um einen kurzen Stromausfall zu überstehen. Dauert dieser länger, fahren die Computer herunter und sichern alle Daten, bevor die Batterien leer sind.
In Zeiten, in denen die Arbeit im Homeoffice für viele Angestellte zum normalen Alltag gehört, ist der Einsatz einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) schon aus beruflichen Gründen auch in der Privatwohnung sinnvoll. Bei einem Stromausfall können Anwender ihre lokalen elektrischen Geräte zumindest für eine bestimmte Zeit weiternutzen und Daten sichern.
Empfindliche und teure Geräte wie Beamer schützt eine kleine USV-Lösung vor einem potenziellen Schaden, der beispielsweise durch einen Lüfter-Ausfall verursacht wird. Ferner kann die Smart-Home-Alarmanlage (Ratgeber) dank Notstromversorgung im Falle eines Einbruchs noch eine Push-Meldung ans Handy des Hausbesitzers schicken. Gründe gibt es genug, eine sichere Stromversorgung zu gewährleisten; zumal viele USV-Lösungen auch vor Spannungsspitzen schützen – also etwa bei einem Blitzeinschlag.
Wer sich für mobile und besonders kompakte Notstromakkus interessiert, findet in unserem Ratgeber Powerbank mit USV: Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Homeserver, Kamera & Co. geeignete Modelle. Empfehlenswerte Geräte für PC und Homeoffice zeigen wir in unserer Top 5: Die besten Steckdosen-USVs – Schutz für Daten und Geräte bei Blitzschlag & Stromausfall.
Einfache Modelle bieten eine unterbrechungsfreie Stromversorgung von wenigen Minuten
Einfache USV-Anlagen sehen aus wie übergroße Steckerleisten. Integriert ist eine USV-Batterie sowie Elektronik, die die unterbrechungsfreie Stromversorgung der angeschlossenen Geräte sicherstellt, Spannungsspitzen filtert und über USB Rückmeldung zum aktuellen Akkustand an einen angeschlossenen PC oder Mac übermittelt. Die Batteriekapazitäten dieser Modelle sind allerdings nicht sonderlich groß. Leistungshungrige Workstations lassen sich damit nicht betreiben, aber eine Fritzbox (Themenwelt), Power over Ethernet (PoE) für Überwachungskameras (Bestenliste) und eine kleine Smart-Home-Zentrale (Bestenliste) laufen damit schon mal 15 Minuten weiter – und damit länger, als der Strom in Deutschland durchschnittlich pro Jahr ausfällt.
Größere USV-Systeme sehen aus wie ein NAS (Ratgeber) oder Mini-PC (Ratgeber) und finden unter dem Schreibtisch ihren Platz. Die Funktionalität ist die gleiche, nur die Kapazität der Batterien ist höher – und die Leistung, die Verbraucher im Falle eines Stromausfalls abrufen können, aber dazu später mehr. Wichtig beim Kauf: Welche Anschlüsse stehen zur Verfügung? Denn während die simplen „Steckdosen-USVs“ mit bekannten Schuko-Dosen ausgestattet sind, kommen USVs in diesem Formfaktor häufig mit Kaltgerätebuchsen. Da kann man problemlos Server und PCs anschließen, aber nicht ohne Weiteres Router wie eine Fritzbox oder das Netzteil einer einfachen Video-Überwachungsanlage.
High-End-Modelle für den Profi-Einsatz in Rechenzentren, die kritische IT-Anwendungen sichern, kommen als Rack-Variante im 19-Zoll-Format für den Einbau in den Serverschrank, aber um diese Bauform soll es hier nicht gehen.
USV-Klassifizierung: Online, Offline, Klassen?
Es gibt technische Unterschiede im Aufbau von unterbrechungsfreien Stromversorgungen. Während man früher hauptsächlich auf Online vs. Offline geachtet hat, stehen heute drei Klassen im Vordergrund.
Klasse 1: Online-USV
Die teuersten USV-Anlagen gehören in diese Klasse. Die Netzspannung versorgt die Akkus, die angeschlossenen Verbraucher werden immer aus der USV gespeist. Damit gibt es keine Verzögerung durch Umschalten bei Stromausfall. Allerdings sind Gleichrichter und Wechselrichter im Inneren permanent im Einsatz, müssen entsprechend großzügig ausgelegt sein. Letztlich brauchen die Komponenten Energie; der Wirkungsgrad dieser Systeme ist nicht so groß.
Klasse 2: Line Interactive USV
USV-Anlagen dieses Typs basieren auf einem bidirektionalen Wechselrichter. Je nach Bedarf lädt dieses Element entweder den integrierten Akku oder versorgt die Verbraucher aus dem Akku. Die Umschaltung erfolgt schneller als bei Offline-USVs, nämlich in 2 bis 4 ms – das reicht, damit auch empfindliche Geräte keinen Schluckauf bekommen.
Klasse 3: Offline-USV
Offline-USV-Anlagen sind das Gegenstück von Online-Varianten. Im Normalbetrieb werden die Verbraucher direkt über das Stromnetz mit Energie versorgt. Zusätzlich lädt ein Gleichrichter die integrierte USV-Batterie. Kommt es zu einem Stromausfall, wird auf Stromversorgung über Akku und Wechselrichter umgeschaltet. Dieser Vorgang dauert bis zu 10 ms – für besonders empfindliche Geräte kann das zu lang sein; solch ein Mikro-Stromausfall kann schon für Probleme sorgen. Dafür ist der Wirkungsgrad höher, da die verbrauchte Energie nicht zweimal umgewandelt werden muss, und die USVs sind günstiger. Zum Vergleich: ATX-PC-Netzteile überstehen einen Mikro-Stromausfall von 17 ms. Für einen normalen PC ist das also absolut ausreichend.
Powerstation als USV
Powerstations (Themenwelt), mobile Stromspeicher mit 230-Volt-Steckdose(n), können zumindest theoretisch als USV eingesetzt werden. Neben AC-Ausgängen in Form von Schuko-Steckdosen bieten die mobilen Akkus mit Stromwandler zusätzliche 12-Volt- und USB-Ausgänge zur Stromversorgung. Da die meisten Geräte auch als Solargeneratoren genutzt werden können, sind sie in der Lage angeschlossene Verbraucher zu versorgen und gleichzeitig den internen Stromspeicher zu laden.
Die Auswahl an Geräten ist groß. Während günstige Geräte nur einige Hundert Watt Leistung und eine geringe Kapazität liefern, bieten starke Modelle wie die Zendure Superbase V6400 (Testbericht) bis zu 3800 Watt und eine Kapazität von mehreren Kilowattstunden (kWh). Der große Vorteil im Vergleich zur klassischen USV: Wird der mobile Akku nicht gerade als unterbrechungsfreie Stromversorgung lokal benötigt, kann er als XL-Powerbank mit 230-Volt-Anschluss auch mobil genutzt werden.
Das Hauptproblem ist hier allerdings die in der Regel fehlende Pass-Through-Funktion. Verbraucher werden so immer per Akku versorgt, welcher zeitgleich geladen wird. Das ist wenig effizient und verschleißt die Akkus. Da die nicht austauschbaren Akkus schon nach etwa 500 bis maximal 1000 Ladezyklen nur noch 80 Prozent Kapazität liefern, ist diese Lösung ein vergleichsweise teures Vergnügen.
Moderne LiFePO4-Akkus sind hier deutlich besser geeignet, da sie die 80 Prozent Restkapazität erst nach rund 2500 bis 3500 Ladezyklen erreichen. Aktuell setzen leider noch wenige Hersteller wie Anker und Bluetti mit neueren Modellen Powerhouse 521 (Testbericht), Powerhouse 535 (Testbericht), Poweroak EB70 (Testbericht) und AC200 Max (Testbericht) auf die deutlich langlebigeren Akkus.
Es gibt aber auch Ausnahmen. Powerstations von Zendure wie die Superbase Pro 2000 (Testbericht) und die modulare Superbase V6400 (Testbericht) sowie einige Modelle von Ecoflow wie die Delta (Testbericht) oder Delta bieten eine Pass-Through-Funktion. Auch Anker bietet mit der Powerhouse 757 (Testbericht) eine Powerstation mit USV-Funktion. Und auch das neue Modell Oukitel P2001 (Testbericht) hat die USV-Technik integriert. Letztere ist gerade im Angebot und kostet mit dem Code NNNFRSOLDE15 nur 999 Euro. Mit einer Ausgangsleistung von 3600 Watt und einer Kapazität von 2 kWh zählt die Oukitel P2001 zu einem der günstigsten Modelle ihrer Klasse.
Die angesteckten Verbraucher werden damit direkt über das Stromnetz versorgt. Fällt der Strom aus, schaltet die Powerstation auf den internen Akku um. Dieser Vorgang dauert bis zu 30 ms – für empfindliche Geräte und Server ist das in der Regel zu lang. Unsere Praxistests mit Gaming-PC, 3D-Drucker und Laser-Engraver verliefen aber alle problemlos. Weitere Hersteller haben die Funktion für kommende Geräte immerhin schon angekündigt.
Anbei die Preise für Anker, Bluetti, Ecoflow, Oukitel und Zendure-Modelle mit USV-Funktion.
Schutz vor Stromausfall und Spannungsspitzen
Da Verbraucher hinter einer Offline-USV direkt von der Eingangsspannung versorgt werden, bekommen sie auch Spannungsspitzen ungefiltert ab. Im Vergleich dazu schützen Line-Interactive-USVs auch vor Über- und Unterspannung und Online-USVs aufgrund der kompletten Unabhängigkeit vom Stromnetz auch vor Schwankungen der Netzfrequenz, vor Oberschwingungen – und potenziell auch vor Blitzschlag.
USV-Anlage auswählen: Kapazität und Leistung
Und welche USV soll es nun sein? Wichtig ist zunächst zu wissen, was man damit schützen möchte – etwa eine Fritzbox, einen PoE-Switch mit angeschlossenen Überwachungskameras (Themenwelt) und einen Smart-Home-Server, der auf einer NAS, einem Intel NUC, einem Raspberry oder einem Mac Mini läuft. Die Datenblätter der Gerätehersteller verraten die maximale Stromaufnahme.
So benötigt eine aktuelle Fritzbox 7590 unter Last maximal 30 Watt, ein Mac Mini mit M1-Prozessor knapp 40 Watt und ein älteres Modell mit Intel-Prozessor bis zu 122 Watt. Angaben zur Leistungsaufnahme verschiedener Geräte finden sich auch auf den Seiten der Hersteller von Notstromversorgungen, etwa bei APC.
Der Maximalverbrauch aller angeschlossener Devices (plus etwas Puffer) ist die Leistung, die die USV erzielen muss. Günstige Modelle, etwa die „Steckdosen-USVs“ von APC, leisten mindestens 300 Watt – für diesen Einsatzzweck also locker ausreichend.
Um es klar zu sagen: Eigentlich ist es viel komplexer. Neben der hier besprochenen Wirkleistung (Watt) gibt es noch eine Scheinleistung (VA). Bei der Planung umfangreicher Notstromversorgungen, etwa für kritische Infrastruktur wie Unternehmensserver, sollte man tiefer in das Thema einsteigen – doch als Faustformel für den Einsatz zu Hause reicht das aus. Mit einer Ausnahme: Manche Geräte wie Laserdrucker haben vergleichsweise hohe Einschaltströme, die eine USV überlasten könnten. Aber solange man „nur“ Computer, Monitore und Netzwerkequipment betreibt, muss man sich nicht zwingend tiefer mit der Materie befassen. Ohnehin stellt sich die Frage, ob denn ein Drucker unbedingt auch bei Stromausfall noch funktionieren muss.
Wie lang die USV die Geräte versorgen kann, bevor das Licht ausgeht, hängt von der Kapazität der verbauten Akkus ab. Leider geben die Hersteller diese nicht immer an, dafür aber häufig Informationen wie „Laufzeit bei 100 % Last“ oder „Laufzeit bei halber Last“. Die meisten Hersteller bieten auch entsprechende Konfiguratoren auf ihren Webseiten, die bei der Angabe der angeschlossenen Verbraucher Tipps für passende Modelle geben und die vermutlichen Laufzeiten berechnen. Achtung, auch hier sollte man Puffer einplanen – denn die Akkus altern.
Wenn der Akku leer ist
Fast alle USV-Systeme bieten einen USB-Anschluss, höherwertige Modelle zusätzlich oder alternativ eine Netzwerkschnittstelle. Darüber kann ein angeschlossener Computer den Ladezustand des Akkus abfragen. Über Bordmittel oder mitgelieferte Programme können Anwender die Geräte konfigurieren. Etwa, dass der Rechner herunterfahren soll, wenn der Ladestand des Akkus nur noch 30 oder 50 Prozent beträgt.
Achtung: Während man Computer so einstellen kann, dass sie sich nach Stromausfall selbst wieder einschalten, benötigt man hier eine komplexere Lösung – denn solange noch Strom im USV-Akku ist, gilt das für den Rechner nicht als Stromausfall. Er bekommt nicht mit, was auf der Eingangsseite der USV passiert. Teure Geräte bringen etwa Wake on LAN mit, um Rechner wieder zum Leben zu erwecken. Für günstige Consumer-Modelle muss man sich eine andere Lösung suchen, wenn ein Dauerbetrieb gewünscht ist. Eine Google-Suche nach „Wake on LAN nach Stromausfall“ bringt einige Ideen und Lösungsvorschläge.
Akkus tauschen
Die Akkus von Consumer-USVs sind üblicherweise für eine Lebensdauer von fünf Jahren ausgelegt, im Profi-Segment können es auch zehn sein. Fast alle USVs machen mit nervtötenden Piepslauten auf sich aufmerksam, wenn die Kapazität der verbauten Akkus zu stark nachgelassen hat. Der Austausch ist auch durch den Endverbraucher üblicherweise kein Problem, passende Akkus findet man problemlos für verbreitete USVs, etwa von APC, auch deutlich günstiger von Drittherstellern. Nachdem der originale Akku in einer APC Smart USV im Praxiseinsatz ziemlich genau fünf Jahre gehalten hat, kommt nun seit 1,5 Jahren ein billiger Nachbau-Akku zum Einsatz – wir werden den Beitrag aktualisieren, wenn der nächste Austausch ansteht.
Produkte
Das riesige Angebot im Markt fassen wir hier kurz und knapp zusammen: Der folgende Preisvergleich zeigt die günstigsten USV bis 300 Watt, ab 300 Watt, ab 500 Watt und ab 1000 Watt sowie die Top 10 der beliebtesten USVs.
Für den Privateinsatz besonders praktisch sind USVs im Mehrfachsteckdosen-Formfaktor. Diese Produkte betrachten wir hier nochmals gesondert. Mehr Informationen zu dieser Produktkategorie bietet auch unsere Bestenliste Top 5: Die besten Steckdosen-USVs – Schutz für Daten und Geräte bei Blitzschlag & Stromausfall.
Fazit
Die Nutzung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung in Form einer USV-Anlage ist sinnvoll. Sei es, um Sicherheitsfunktionen wie Alarm, Telefon und Videoüberwachung am Laufen zu halten, um Datenverlust im Homeoffice zu verhindern oder den Dauerbetrieb von Netzwerkspeichern, Servern oder Smart-Home-Zentralen zu realisieren. Für die meisten Einsatzzwecke eignen sich günstige Modelle, sofern die Leistung stimmt. Einen Stromausfall überbrücken sie mit einem Weiterbetrieb der daran angeschlossenen Verbraucher für wenige Minuten: Gerade so lange, wie der Anwender benötigt, um offene Dokumente zu sichern und Geräte regulär herunterzufahren.
Im privaten Umfeld bieten sich vorwiegend in Mehrfachsteckdosen integrierte Notstromversorgungen an, die idealerweise auch vor Überspannung schützen. Passende Modelle gibt es schon für unter 50 Euro, Markenprodukte – etwa von APC – für circa 65 Euro.
Powerstations sind aus unserer Sicht nur in Ausnahmefällen interessant. Wer sich ohnehin für einen Solargenerator für den Campingurlaub interessiert, sollte sich diese Alternative zumindest überlegen. Einige Modelle von Anker, Ecoflow, Oukitel und Zendure bieten aber auch eine USV-Funktion, kosten jedoch auch einige Hundert Euro. Dafür können sie aufgrund ihrer Speicherkapazität Verbraucher für mehrere Stunden mit Energie versorgen.
Besitzer von Photovoltaikanlagen können sogar eine dreiphasige und unterbrechungsfreie Stromversorgung fürs ganze Haus umsetzen. Weitere Informationen dazu bietet unser Ratgeber Notstromversorgung: So funktionieren PV-Anlagen mit Ersatzstrom in der Praxis.
Mehr Informationen zum Thema bietet der Beitrag Gadgets gegen den Blackout: Strom erzeugen, Kochen und Filtern sowie die Top 5: Die besten Steckdosen-USVs – Schutz für Daten und Geräte bei Blitzschlag & Stromausfall. Bei einem längeren Stromausfall helfen auch sogenannte Powerstations, die wir im Beitrag Notstrom ohne Lärm: Powerstations mit Akku & Steckdose getestet haben. Ein besonderes Highlight in dieser Geräteklasse ist die Bluetti Poweroak EB70 (Testbericht).
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