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USV
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Durchschnittlich fällt der Strom in Deutschland 14 Minuten im Jahr aus. Nicht viel im internationalen Vergleich, aber eine Spannungsspitze oder ein Mini-Stromausfall im falschen Moment kann Technik und Daten vernichten. Schutz davor gibt's schon für wenig Geld.

Kein Unternehmen betreibt seine Server ohne USV, ohne unterbrechungsfreie Stromversorgung. Im Falle eines Stromausfalls laufen die Rechner einfach weiter, gepuffert von Akkus – und zwar lang genug, um einen kurzen Stromausfall zu überstehen. Dauert der Blackout länger, fahren die Computer herunter, um alle Daten zu sichern, bevor die Batterien leer sind. Das ist auch im privaten Umfeld sinnvoll – sei es, um die Internet-Verbindung, das WLAN und damit den VoIP-Telefonanschluss auch bei Stromausfall noch nutzen zu können. Um teure Beamer-Lampen im Heimkino vor dem Hitzetod durch Lüfter-Ausfall zu schützen. Damit die Smart-Home-Alarmanlage im Falle eines Einbruchs eine Push-Meldung ans Handy des Hausbesitzers schicken kann, damit wichtige Dokumente bei der Arbeit im Home-Office nicht kaputtgehen – oder damit die Video-Überwachung von Garten und Einfahrt noch weiter läuft. Gründe gibt es genug; zumal viele USVs auch vor Spannungsspitzen schützen – also etwa bei einem Blitzeinschlag in der Nachbarschaft.

Welche Bauformen gibt es?

Die einfachsten Notstromversorgungen sehen aus wie übergroße Steckerleisten. Integriert ist ein Puffer-Akku sowie Elektronik, die die unterbrechungsfreie Stromversorgung der angeschlossenen Geräte sicherstellt, Spannungsspitzen filtert und über USB Rückmeldung über den aktuellen Akkustand an einen angeschlossenen PC oder Mac übermittelt. Die Batteriekapazitäten dieser Modelle sind nicht sonderlich groß. Hochleistungsrechner lassen sich damit nicht betreiben, aber eine Fritzbox, Power over Ethernet für Kameras und ein kleiner Smarthome-Server laufen damit schon mal fünfzehn Minuten weiter – und damit länger, als der Strom in Deutschland durchschnittlich pro Jahr ausfällt.

Größere Modelle sehen aus wie NAS- oder kleine PC-Gehäuse und finden unterm 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 eine Fritzbox oder das Netzteil einer einfachen Video-Überwachungsanlage.

High-End-Modelle für den Profi-Einsatz kommen im 19"-Format für den Einbau in den Serverschrank, aber um diese Bauform soll es hier nicht gehen.

Online, Offline, Klassen?

Es gibt technische Unterschiede im Aufbau von unterbrechungsfreien Stromversorgungen. Während man früher vor allem auf Online vs. Offline geachtet hat, sind heute drei Klassen im Vordergrund.

Die teuersten Geräte 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 – und letztlich brauchen die Komponenten auch Energie; der Wirkungsgrad dieser USVs ist nicht so groß.

USVs diesen 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.

Offline-USVs sind sozusagen das Gegenteil von Online-USVs. Im Normalbetrieb werden die Verbraucher direkt über das Stromnetz mit Energie versorgt. Zusätzlich lädt ein Gleichrichter den integrierten Akku. 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; so 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.

Schutz vor Stromausfall und Spannungspitzen

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.

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 IP-Kameras 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 braucht 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. Der Maximalverbrauch aller angeschlossener Geräte (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 gibt es noch ein Scheinleistung. 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 die Kapazität nicht immer an, dafür aber häufig Infos 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 USVs haben 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 kann man ein Verhalten einstellen – 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, braucht 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 nervtötendem Gepiepse 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 Top-10 der günstigsten und die Top-10 der beliebtesten USVs.

Für den Privateinsatz besonders praktisch sind USVs im Mehrfachsteckdosen-Formfaktor. Diese Produkte betrachten wir hier nochmals gesondert:

Fazit

USVs sind sinnvoll. Sei es, um Sicherheitsfunktionen wie Alarm, Telefon und Videoüberwachung am Laufen zu halten, um Datenverlust im Home-Office 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 – man muss seinen PC zu Hause ja nicht stundenlang weiterbetreiben. Es reicht, die fünf Minuten zu überbrücken, die zum Speichern offener Dokumente und zum Herunterfahren nötig sind.

Im privaten Umfeld bieten sich vor allem in Mehrfachsteckdosen integrierte Notstrom-Versorgungen an, die idealerweise auch vor Überspannung schützen. Passende Geräte gibt es schon für unter 50 Euro, Markenprodukte – etwa von APC – für unter 70.

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