USVs ab 40 Euro: Notstromversorgung für Smart Home, Computer und Daten

USV

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Für einen Blackout sind preisgünstige USVs nicht ausgelegt. Aber sie bieten eine Notstromversorgung für wenige Minuten und schützen vor den Folgen eines kurzen Stromausfalls.

Auch wenn die durchschnittliche Dauer eines Stromausfalls in Deutschland laut Statista von über 21 Minuten im Jahr 2006 auf etwa 11 Minuten im Jahr 2020 gesunken ist, kann bereits ein kurzer Stromausfall fatale Folgen nach sich ziehen: Daten können verloren gehen und Geräte beschädigt werden.

In Unternehmen ist der Einsatz einer USV daher Standard. Bei einem Stromausfall laufen die Rechner damit einfach weiter, gepuffert von Akkus – und zwar lang genug, um einen kurzen Stromausfall zu überstehen. Dauert der Blackout länger, fahren die Computer herunter und sichern alle Daten, bevor die Batterien leer sind.

In Zeiten, in denen die Arbeit im Homeoffice für viele Angestellte zum normalen Alltag gehört, ist der Einsatz einer unabhängigen Stromversorgung (USV) schon aus beruflichen Gründen auch in der Privatwohnung sinnvoll. Damit können Anwender die Internetverbindung, das WLAN und den VoIP-Telefonanschluss auch bei einem Stromausfall noch nutzen. Empfindliche und teure Geräte wie Beamer schützt eine kleine USV vor einem potenziellen Schaden, der beispielsweise durch einen Lüfter-Ausfall verursacht wird. Ferner kann die Smart-Home-Alarmanlage dank Notstromversorgung im Falle eines Einbruchs noch eine Push-Meldung ans Handy des Hausbesitzers schicken. Gründe gibt es genug; zumal viele USVs auch vor Spannungsspitzen schützen – also etwa bei einem Blitzeinschlag.

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 allerdings nicht sonderlich groß. Leistungshungrige Workstations lassen sich damit nicht betreiben, aber eine Fritzbox, Power over Ethernet (PoE) 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 unter dem 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 Router wie eine Fritzbox (Themenwelt) oder das Netzteil einer einfachen Video-Überwachungsanlage.

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

Es gibt technische Unterschiede im Aufbau von unterbrechungsfreien Stromversorgungen. Während man früher hauptsächlich auf Online vs. Offline geachtet hat, stehen 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. Letztlich brauchen die Komponenten 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 das Gegenstück von Online-Varianten. 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.

Powerstations (Themenwelt), mobile Stromspeicher mit 230-V-Steckdose(n), können zumindest theoretisch als USV eingesetzt werden. Neben Schuko-Steckdose(n) bieten die mobilen Akkus mit Stromwandler zusätzliche 12-V-Buchsen und USB-Anschlüsse zur Stromversorgung. Da die meisten Geräte auch als Solargeneratoren genutzt werden können, sind sie in der Lage angeschlossene Verbraucher zu versorgen und gleichzeitig den internen Stromspeicher zu laden.

Die Auswahl an Geräten ist groß. Während günstige Geräte nur einige hundert W Leistung und eine geringe Kapazität liefern, bieten starke Modelle bis zu 2200 W und eine Kapazität von mehreren kWh. Der große Vorteil im Vergleich zur klassischen USV: Wird der mobile Akku nicht gerade als USV benötigt, kann er als XL-Powerbank mit 230-V-Anschluss genutzt werden.

Das Hauptproblem ist hier allerdings die in der Regel fehlende Pass-Through-Funktion. Verbraucher werden so immer per Akku versorgt, welcher zeitgleich geladen wird. Das ist wenig effizient und verschleißt die Akkus. Da nicht austauschbaren Lithium-Ionen-Akkus schon nach etwa 500 bis maximal 1000 Ladezyklen nur noch 80 Prozent Kapazität liefern, ist diese Lösung ein vergleichsweise teures Vergnügen. Moderne LiFePO4-Akkus sind hier deutlich besser geeignet, da sie die 80 Prozent Restkapazität erst nach rund 2500 bis 3500 Ladezyklen erreichen. Aktuell setzen leider noch wenige Hersteller, wie Anker und Bluetti mit den neueren Modellen Powerhouse 521 (Testbericht), Powerhouse 535 (Testbericht), Poweroak EB70 (Testbericht) und AC200 Max (Testbericht), auf die deutlich langlebigeren Akkus.

Eine Ausnahme sind hier die Powerstations vom Hersteller Ecoflow, der etwa in der Ecoflow Delta (Testbericht) eine Pass-Through-Funktion integriert hat. In der Regel werden hier die angesteckten Verbraucher direkt über das Stromnetz versorgt. Fällt der Strom aus, schaltet die Powerstation auf den internen Akku um. Dieser Vorgang dauert bis zu 30 ms – für empfindliche Geräte und Server ist das in der Regel zu lang. Unsere Praxistests mit Gaming-PC, 3D-Drucker und Laser-Engraver verliefen aber alle problemlos. Schade, ausgerechnet der günstigen Ecoflow River (Testbericht) bietet diese Funktion nicht. Andere Hersteller haben die Funktion für kommende Geräte immerhin schon angekündigt.

Anbei die Preise für Ecoflow-Modelle mit USV-Funktion und Powerstations mit LiFePO4-Akkus.

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.

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 benötigt 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. Angaben zur Leistungsaufnahme verschiedener Geräte finden sich auch auf den Seiten der Hersteller von Notstromversorgungen, etwa bei APC.

Der Maximalverbrauch aller angeschlossener Devices (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 diese nicht immer an, dafür aber häufig Informationen 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.

Fast alle USVs bieten 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 können Anwender die Geräte konfigurieren. 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, benötigt 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.

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.

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:

USVs sind sinnvoll. Sei es, um Sicherheitsfunktionen wie Alarm, Telefon und Videoüberwachung am Laufen zu halten, um Datenverlust im Homeoffice 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. Einen Stromausfall überbrücken sie mit einem Weiterbetrieb der daran angeschlossenen Geräte für wenige Minuten: Gerade so lange, wie der Anwender benötigt, um offene Dokumente zu sichern und Geräte regulär herunterzufahren.

Im privaten Umfeld bieten sich vorwiegend in Mehrfachsteckdosen integrierte Notstromversorgungen an, die idealerweise auch vor Überspannung schützen. Passende Modelle gibt es schon für unter 40 Euro, Markenprodukte – etwa von APC – für circa 50.

Powerstations sind aus unserer Sicht nur in Ausnahmefällen interessant. Wer sich sowieso für einen Solargenerator für den Campingurlaub interessiert, sollte sich diese Alternative zumindest überlegen.

Mehr Informationen zum Thema bietet der Beitrag "Gadgets gegen den Blackout: Strom erzeugen, Kochen und Filtern". Bei einem längeren Stromausfall helfen auch sogenannte Powerstations, die wir im Beitrag "Notstrom ohne Lärm: Powerstations mit Akku & Steckdose" getestet haben. Ein besonderes Highlight in dieser Geräteklasse ist die Bluetti Poweroak EB70 (Testbericht).

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