UPS (unterbrechungsfreie Stromversorgung)

Was ein UPS vom übrigen Weg der Energieverteilung unterscheidet

Überall sonst in der Schalttafel nimmt das Schiff hin, dass die Energie für die eine oder zwei Sekunden unterbrochen sein kann, die ein Schalter zum Auslösen und eine Bereitschaftsquelle zum Übernehmen braucht. Ein UPS gibt es genau deshalb, weil eine Handvoll Verbraucher nicht einmal diese Lücke hinnehmen kann: Kreiselkompass, Radar, ECDIS, Geräte des GMDSS und die Alarm- und Überwachungsanlage brauchen durch jede Umschaltung, jeden Ausfall und jeden Wechsel des Generators hindurch eine ununterbrochene, gefilterte Energie. Ein Online-UPS erreicht das, indem es den Verbraucher dauerhaft an einem Wechselrichter hält, der von einer gleichgerichteten und mit Batterien gepufferten Gleichstromschiene gespeist wird, sodass ein Ausfall des Netzes überhaupt keinen Umschaltstoß erzeugt, anders als ein Bereitschafts-UPS, das erst nach dem Erkennen eines Fehlers eingreift.

Hauptkomponenten

Gleichrichter/Ladegerät

Wandelt eingehenden Wechselstrom in Gleichstrom, speist den Wechselrichter und hält die Batterie geladen, gewöhnlich so bemessen, dass es beides zugleich leistet, ohne die Batterie zu vernachlässigen.

Batteriebank

Verschlossene Bleizellen oder, zunehmend, Zellen aus Lithium-Eisenphosphat, bemessen auf eine festgelegte Überbrückungszeit für den angeschlossenen Verbraucher, je nach Bedeutung des Angeschlossenen üblicherweise 30 Minuten bis einige Stunden.

Wechselrichter

Wandelt die Gleichstromschiene für den Verbraucher wieder in sauberen Wechselstrom, in einer Online-Bauart ununterbrochen, sodass der Verbraucher die rohe Netzkurvenform nie sieht.

Statischer Umgehungsschalter

Ein elektronischer Schalter, der den Verbraucher binnen weniger Millisekunden unmittelbar auf das Netz legt, wenn der Wechselrichter selbst ausfällt oder überlastet ist, und der auch dazu dient, das UPS für Wartungsarbeiten aus dem Kreis zu nehmen, ohne den Verbraucher fallen zu lassen.

Auswahl und Auslegung

• Die Bemessung in kVA und kW, abgestimmt auf den angeschlossenen Verbraucher mit Reserve für den Einschaltstrom von Geräten mit Motoren oder Transformatoren
• Überbrückungszeit — wie lange die Batterie den Verbraucher tragen muss, bevor eine andere Quelle bereitsteht, was auf einem Schiff meist heißt, bis der Notgenerator am Netz ist
• Die Zahl der getrennten Abgangskreise, denn für Verbraucher von Navigation und Verständigung ist oft eine getrennte Verteilung aus dem UPS gefordert und kein einzelner gemeinsamer Abgang
• Die Batteriechemie, wobei der geringere Platzbedarf und die längere Lebensdauer von Lithium gegen die niedrigeren Anschaffungskosten und die einfachere Entsorgung von Blei abzuwägen sind

Vorschriften und Klasse

SOLAS Kap. II-1 verlangt, dass Geräte der Navigation und des Funks während der Übergangszeit eines Energieausfalls ununterbrochen arbeiten, was in der Praxis mit batteriegestützten Versorgungen erfüllt wird, und die Geräte des GMDSS nach Kap. IV müssen von einer Quelle getragen werden, die sie für die dort festgelegten Zeiten versorgen kann. Die Klasseregeln verlangen in der Regel eine belegte Prüfung der Überbrückungszeit bei der Besichtigung — das Entladen der Batterie unter Last, um zu bestätigen, dass sie ihre Nennzeit noch erreicht — statt der Meldeleuchte des Ladegeräts zu vertrauen.

Typische Fehler

• Der Verlust der Batteriekapazität mit dem Alter, an der Spannung der Erhaltungsladung nicht zu sehen und nur mit einer Lastprüfung zu fassen, was dem Schiff ein UPS lässt, das gesund aussieht, den Verbraucher aber statt der Nennzeit nur Minuten trägt
• Ausfall von Kondensatoren in den Stufen von Gleichrichter oder Wechselrichter nach Jahren in einem heißen Schalttafelraum, was eine verzerrte Ausgangsspannung oder Störalarme erzeugt
• Ein statischer Umgehungsschalter, der nicht sauber umschaltet, sodass ein wirklicher Fehler des Wechselrichters genau den Ausfall verursacht, gegen den das UPS eingebaut wurde
• Vernachlässigte Lüftung im Raum des UPS, was durch dauerhaft hohe Umgebungstemperatur die Lebensdauer der Batterie verkürzt

Worauf es beim Lieferanten ankommt

• Eine Typzulassung, die die für den Einbau geltenden Normen der Navigation und des GMDSS abdeckt
• Eine Batterieüberwachung, die den wirklichen Gesundheitszustand meldet und nicht bloß die Ladespannung
• Ein Service vor Ort für den Wechsel der Batterien, denn Batterien sind ein Verschleißteil mit festem Wechselzyklus, gleich wie gut sich der Rest des Geräts hält
• Klare Unterlagen der Überbrückungszeiten unter dem wirklich angeschlossenen Verbraucher des Fahrzeugs und keine allgemeine Zahl aus dem Datenblatt

Verlangen Sie ein Ergebnis einer Lastprüfung und keine Ablesung der Erhaltungsspannung, bevor Sie annehmen, dass eine Batterie des UPS ihre Nennüberbrückungszeit noch erreicht — eine Bank kann eine ganz gesunde Spannung zeigen und unter wirklicher Last trotzdem in Minuten zusammenbrechen.