Es ist heute eher die Regel als die Ausnahme, dass in Neubauprojekten für Rechenzentren Photovoltaikanlagen (PV) mit vorgesehen werden. Naheliegend, denn meist hat man große Dachflächen zur Verfügung und die kontinuierliche und damit gut kalkulierbare Abnahme der Leistung ist durch die permanente IT-Nutzung quasi garantiert. Nur stellt sich die Frage, was der beste Weg ist, um diese Technik in das in der Regel hochverfügbare Versorgungskonzept zu integrieren.
Photovoltaikanlagen erzeugen elektrische Energie in Form von Gleichspannung. Auch die Batterien der USV-Anlagen (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) speichern die Energie in Form von Gleichspannung. Da kommt man relativ schnell auf die Idee, dass die eine Technik zur anderen Technik hin wohl kompatibel sein müsste und Synergien möglich sind. Dann sucht man auf dem Markt nach Lösungen. An dieser Stelle überrascht, dass die Recherche ein recht überschaubares Ergebnis liefert. Es gibt zwar Hersteller, die Integrationsmöglichkeiten beschreiben, jedoch ist die Integrationstiefe oft nicht besonders hoch. Wir möchten hier drei Konzepte kurz beschreiben und ein paar Vor- und Nachteile aufführen:
Variante 1
Die Abbildung zeigt grundsätzliche Herangehensweisen. In Variante 1 sehen wir eine recht konventionelle Konstellation. Im Grunde wird das hochverfügbare Stromversorgungssystem des Rechenzentrums für sich planerisch erarbeitet. Die Photovoltaikanlage wird dann wie bei jedem anderen Gebäude auch parallel auf die Netzeinspeisung geschaltet. So kann bei genug Leistungsbedarf im Haus die PV-Energie vollständig selbst genutzt werden. Sollte der eigene Leistungsbedarf unter dem Erzeugungsangebot liegen, kann die überschüssige Energie ins Netz zurückgespeist werden. Reicht die PV-Energie für den Eigenbedarf nicht aus, kann konventionelle Energie aus dem Netz bezogen werden. Vorteil dieser Konstellation ist, dass man in den hochverfügbaren redundanten Strukturen keine nennenswerten Abweichungen im Vergleich zu einer Planung ohne Photovoltaik hat. Nachteil ist, dass die Photovoltaik dann wieder eigene Wechselrichter benötigt und eigentlich nicht so recht in das System integriert ist
Variante 2
In Variante 2 ist die PV-Lösung ins Versorgungssystemintegriert, wird jedoch quasi parallel zur USV aufgebaut Abnehmer der durch die Photovoltaik zur Verfügung gestellten Leistung liegen in Energieflussrichtung hinter der USV, sodass die Photovoltaik direkt die kritische Last speist und rückwärts auch die Batterien laden kann. Dieser Variante können wir nicht besonders viele Vorteile abgewinnen, denn auch hier benötigt die Photovoltaik eigene Wechselrichter. Und ein Rückspeisen überschüssiger Energie ins Netz ist nur am USV-System vorbei möglich. Außerdem ergeben sich neue Probleme zum Thema Blitz- und Überspannungsschutz
durch Versorgungsleitungen direkt von außen in die Serverräume.
Variante 3
Variante 3 beschreibt eine Vernetzung der Technologien miteinander, indem der von der Photovoltaik kommende Gleichstrom nicht gewandelt, sondern direkt in den Gleichstrom-Zwischenkreis der USV eingespeist wird. Damit hätte man die separaten Wechselrichter des PV-Systems schon einmal eingespart. Ein Energiefluss kann ausgehend vom Zwischenkreis aber nur in Richtung Last stattfinden. Die Energie der Photovoltaik versorgt nur die Server und lädt dazu die Batterien.
Besteht ein PV-Leistungsüberschuss, kann dieser nicht über die Eingangsgleichrichter rückwärts ins Netz gespeist werden. Man sollte also in dieser Konstellation stets für genügend Eigenbedarf sorgen. Liefert die Photovoltaik nicht genügend Energie, kann das Netz die Versorgung der kritischen Last und das Laden der Batterien übernehmen. Hierzu gibt es marktreife Lösungen, die jedoch bislang eher in kleineren Anlagen zur Anwendung kommen. Das Gesamtsegment hat jedoch sicherlich einiges an Entwicklungspotenzial vor sich, da die USV-Batterie nebenbei die Funktion eines Solarspeichers übernehmen kann und eine permanente Lastabnahme gewährleistet ist.
