Was man an einem Schiffs-USV prüft.
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung an Bord hält bestimmte Kreise über die Zeitspanne zwischen dem Verlust der Hauptversorgung und dem Anlaufen des Notgenerators samt Lastübernahme am Leben, eine Lücke, die nach den SOLAS-Anforderungen typisch 30 bis 45 Sekunden dauert, aber länger werden kann, wenn der Generator beim ersten Versuch nicht anspringt. Das ist der ganze Zweck der USV: Sie ist nicht darauf bemessen, Geräte stundenlang zu betreiben, sondern darauf, diese Überbrückungsspanne ohne Spannungseinbruch oder Neustartzyklus an den angeschlossenen Geräten abzudecken. Kreise ohne USV-Stützung gehen einfach dunkel und starten neu, sobald der Notgenerator…
Was eine Schiffs-USV ausmacht
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung an Bord hält bestimmte Kreise über die Zeitspanne zwischen dem Verlust der Hauptversorgung und dem Anlaufen des Notgenerators samt Lastübernahme am Leben, eine Lücke, die nach den SOLAS-Anforderungen typisch 30 bis 45 Sekunden dauert, aber länger werden kann, wenn der Generator beim ersten Versuch nicht anspringt. Das ist der ganze Zweck der USV: Sie ist nicht darauf bemessen, Geräte stundenlang zu betreiben, sondern darauf, diese Überbrückungsspanne ohne Spannungseinbruch oder Neustartzyklus an den angeschlossenen Geräten abzudecken. Kreise ohne USV-Stützung gehen einfach dunkel und starten neu, sobald der Notgenerator übernimmt; Navigationsanzeigen, Funkgeräte und Alarmanlagen vertragen diesen Neustartzyklus genau in dem Augenblick des Stromverlusts nicht, weshalb sie hinter einer USV hängen statt unmittelbar an der Notschalttafel.
Hauptkomponenten
Gleichrichter/Ladegerät
Wandelt eingehenden AC in DC, sowohl um die Batteriebank zu laden als auch um im üblichen Betrieb den Wechselrichter unmittelbar zu speisen, sodass die Batterie fortlaufend geladen bleibt, statt bei jeder Netzschwankung zykliert zu werden.
Batteriebank
Dichte Blei-Säure-Batterien (VRLA) sind an Bord wegen ihrer geringen Wartung und ihrer Schwingungsverträglichkeit der Maßstab; USV-Anlagen mit Lithiumbatterien tauchen auf, verlangen nach der geltenden Klasseanleitung aber zusätzliche Brandschutzvorkehrungen.
Wechselrichter
Wandelt die DC-Abgabe der Batterie wieder in sauberen AC für den angeschlossenen Verbraucher und läuft bei doppelt wandelnden Bauarten fortlaufend, sodass beim Wegfall der Netzversorgung wirklich keine Umschaltzeit entsteht.
Statischer Umgehungsschalter
Führt die Last unmittelbar aus dem Netz und umgeht Batterie und Wechselrichter ganz, wenn die USV selbst einen Fehler entwickelt - das verhindert, dass die USV zum einzelnen Ausfallpunkt für die von ihr geschützten Kreise wird.
Batterieüberwachung
Verfolgt Batteriezustand, Innenwiderstand und verbleibende Stützzeit, denn eine USV mit toter oder gealterter Batteriebank sieht bis zu dem Augenblick, in dem die Netzversorgung wirklich ausfällt, voll betriebsfähig aus.
Auswahl und Auslegung
- Die Lastbemessung in kVA, berechnet aus der wirklichen Leistungsaufnahme der angeschlossenen Geräte mit Zuschlag für den Einschaltstrom beim Anlauf.
- Die geforderte Stützzeit, gesetzt von der Anlaufzeit des Notgenerators des Fahrzeugs zuzüglich eines Sicherheitszuschlags und nicht von einer beliebigen Angabe "mehrere Stunden".
- Doppelwandlung gegenüber netzinteraktiver Bauart - die Doppelwandlung gibt keine Umschaltzeit und ist für Navigations- und GMDSS-Verbraucher der Maßstab.
- Die Batterieart und ihre Verträglichkeit gegenüber der Umgebungstemperatur, denn Einbauten im Maschinenraum oder deckennah laufen heißer als ein eigener Geräteraum.
Vorschriften und Klasse
SOLAS Kapitel II-1 fordert Übergangsstromquellen für die Notbeleuchtung und für wesentliche Navigations- und Kommunikationsgeräte während der Lücke, bevor der Notgenerator die Last übernimmt, und USV-Geräte in dieser Rolle fallen unter die Klassezulassung für die zugehörigen Anlagen. Die einheitlichen IACS-Anforderungen und die Vorschriften einzelner Klassifikationsgesellschaften geben Prüfabstände für die Batteriekapazität vor und fordern belegte Lastprüfungen, die bestätigen, dass die USV ihre bemessene Stützzeit wirklich liefert und nicht bloß einschaltet. Für den Batterieraum gelten Brandschutzbestimmungen, mit zusätzlichen Anforderungen dort, wo Lithiumchemien verwendet werden.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Die Batteriebank versagt unter wirklicher Last | Unentdeckte Batteriealterung, weil die USV nie bis zum Versagen lastgeprüft wird | Die angeschlossenen Geräte verlieren genau dann den Strom, wenn die Netzversorgung ausfällt |
| Überhitzung im Batterieraum | Schlechte Lüftung oder Einbau nahe einer Wärmequelle | Beschleunigte Batteriealterung und erhöhte Brandgefahr |
| Der statische Umgehungsschalter schaltet nicht um | Schützverschleiß oder ein zwischen den Prüfungen unentdeckter Steuerfehler | Ein USV-Fehler nimmt den geschützten Verbraucher mit, statt ihn zu umgehen |
| Fehlalarme wegen niedriger Batterie | Drift des Überwachungsfühlers oder eine lose Verbindung | Die Besatzung stumpft gegen Alarme ab und übergeht womöglich wirkliche Ausfälle |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine belegte Stützzeit unter voller Nennlast, durch eine wirkliche Lastprüfung nachgewiesen und nicht als Rechenschätzung.
- Unterstützung bei Batteriewechsel und -überwachung, abgestimmt auf Fahrtmuster und Dockplan des Fahrzeugs.
- Eine Klassezulassung für genau die Anlagen, die die USV schützen soll, denn USV-Geräte für Navigation, GMDSS und allgemeine Versorgung können verschiedene Anforderungen tragen.
- Eine klare Anleitung zu den Grenzen der Umgebungstemperatur für den an Bord vorgesehenen Einbauort.
Mindestens jährlich eine wirkliche Lastprüfung bis zur Batterieabschaltung ansetzen - eine USV, die nie unter wirklicher Last geprüft wurde, ist eine Annahme und kein arbeitendes Sicherheitsbauteil.