Flywheels: hocheffizienter Stromausgleich ab der ersten Millisekunde

Lang anhaltende Stromausfälle sind – im Gegensatz zu «Netzwischern», die nur eine Sekunde oder weniger dauern – zwar selten, doch als Datacenter-Betreiberin ist die Bedag Informatik AG auf Notfälle aller Art vorbereitet. Kommt es zu einem Totalausfall, beispielsweise aufgrund eines Unwetters oder eines Leitungsbruchs, sorgen unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USVs) mindestens während der ersten sieben Sekunden für den Stromausgleich, bevor unsere Netzersatzanlagen (NEA) die langfristige Versorgung übernehmen. USVs spielen jedoch nicht nur bei solchen Totalausfällen eine wesentliche Rolle: Auch bei «normalen» Spannungsabfällen sowie bei den erwähnten «Netzwischern», die in der Stadt Bern mehrmals jährlich vorkommen können, glätten sie automatisch die Netzschwankungen.

Flywheel-USVs vs. konventionelle USVs
Für diesen kurzfristigen Stromausgleich verwenden wir zwei verschiedene Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungen − sogenannte Flywheel-USVs und konventionelle USVs. Während Letztere batteriebetrieben arbeiten, wird bei den Flywheels die Rotationsenergie gespeichert, die bei der Beschleunigung eines Schwungrades («Flywheel») entsteht. Nebst der unterschiedlichen Energiespeicherung liegt der Unterschied der beiden Systeme aber vor allem in ihrer Effizienz, denn vom Aufbau der Komponenten her sind sie bis auf den Energiespeicher identisch.

So besitzt unser Flywheel-Energiespeicher – ein ActivePower Clean Source 1500iC, den wir bereits seit zehn Jahren im Einsatz haben – einen Wirkungsgrad von 98 %. Beim Betrieb einer Notstrom-Anlage fallen dadurch gerade mal 2 % an Verlustenergie an. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad von konventionellen, batteriegestützten Systemen, wie wir sie ebenfalls verwenden, beträgt dagegen «nur» 91 %. Batteriebetriebene Modelle der neusten Generation, wie Bedag sie in den nächsten Jahren beim Ersatz des HV1 anschaffen wird, haben bereits einen Wirkungsgrad von 96 % und mehr. Damit sind sie zwar noch nicht ganz so effizient wie Flywheels, die Steigerung ist jedoch ein klarer Fortschritt. Denn bei Anlagen, die rund um die Uhr in Betrieb sind, wirkt sich eine Halbierung der Verlustenergie bereits spürbar auf den energetischen Fussabdruck aus.

Nebst der höheren Effizienz war die Umweltfreundlichkeit für uns das ausschlaggebende Argument für die Anschaffung einer Flywheel-Lösung. Weil Schwungrad-Energiespeicher batteriefrei arbeiten, fallen bei der Wartung keine Umweltschadstoffe an. Auch ist ihr Platzbedarf dadurch nur halb so gross, und weil zudem wenig zusätzliche Kühlung erforderlich ist, können Flywheel-Anlagen wirtschaftlicher sein als konventionelle Lösungen.

Noch etwas zu den technischen Angaben: Die effektive Flywheel-Masse beträgt 350 kg. Diese Masse rotiert mit 7ʼ700 Umdrehungen pro Minute horizontal im Vakuum und vermag bei einem Netzausfall eine Leistung von 250 kVA während rund 30 Sekunden zur Verfügung zu stellen. Um die Kräfte auf die stützenden Lager zu reduzieren, wird die Masse elektromagnetisch angehoben, sie rotiert also schwebend im Vakuum.