Energiezaun – auch so geht Solarthermie!

Sabine hat sich in ihrem Artikel „Mobile Solarwärme – für überall“ kürzlich den technischen Entwicklungen in Sachen Solarthermie to go gewidmet. In der Diskussion zum Beitrag wies unser Leser Jogi54 auf die sogenannten Energiezäune als – wenn auch nicht mobile so doch weitere – Anwendung von Solarthermie hin. Ich habe mir mal angeschaut, was es damit auf sich hat.

Was ist ein Energiezaun?

Als Energiezaun, Zaunkollektor, Solarzaun oder auch Thermo-Solarzaun bezeichnet man einen Kollektor, der als oberirdischer Wärmetauscher sozusagen die solarthermische Komponente einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe ist. Die Optik eines solchen Zaunkollektors ähnelt oft einem Flechtzaun. Als solcher lässt er sich beispielsweise als Gartenzaun aufstellen, die Zaunhöhe (Bauhöhe) variiert je nach Modell und / oder Hersteller zwischen etwas weniger als einem und zwei Metern, die Zaunlänge (Baulänge) kann bis zu 15 und mehr Meter betragen. Häufig wird der Solarzaun projektbezogen gefertigt, so dass er in Höhe und Länge optimal zum Projekt passt.

Wie ist der Energiezaun aufgebaut?

Der Energiezaun besteht aus sogenannten Wellrohren beziehungsweise Wellschläuchen. Die sind aus schwarzem Kunststoff, der biegsam ist und dem UV-Licht substanziell nichts anhaben kann. Die Wellenprofile bilden eine große Absorptionsfläche. Die Wellrohre werden nach dem Flechtzaun-Prinzip wechselseitig an den Zaunpfählen vorbei geführt, so dass die typische Flechtzaunoptik entsteht. Rohrgeflecht und Pfähle bilden ein sicher stehendes Konstrukt. Gleichzeitig wird das Konstrukt dank seiner Bauweise recht gut mit der in Abhängigkeit von unterschiedlichen Temperaturen variierenden Ausdehnung der Absorberrohre fertig. Gut zu wissen: Die Installation eines Energiezauns sei den Angaben von Herstellern zufolge vergleichsweise unkompliziert und man brauche auch keine Baugenehmigung dafür.

Was ist bei der Installation des Energiezauns zu beachten?

Als Aufstellort für einen kompakten Energiezaun sollte ein Platz gewählt werden, der auch in der dunkleren Jahreszeit noch gut von der Sonne bestrahlt wird. Hier wird auch darauf hingewiesen, dass es sich lohne, einen “möglichst windstarken Auftellungsort für den Energiezaun zu wählen, da Wind die Wärmeübertragung aus der Luft verbessere. Bedenken solle man demnach auch, dass eine lange Leitung zur Wärmepumpe ein zusätzlicher Kostenfaktor sei.

Wie funktioniert der Energiezaun?

Durch die Kunststoffrohre fließt das Wärmeübertragungsmittel: ein frostsicheres Wasser-Sole-Gemisch. Der Zaunkollektor sammelt Wärme verschiedener Quellen ein, je nachdem, welche Bedingungen, insbesondere Witterungsbedingungen, vorherrschen:

• Konvektionswärme aus der umgebenden Luft sowie von Wind und Regen,
• Kondensationswärme aus der Luftfeuchte, wenn der Taupunkt unterschritten wird,
• und Solarwärme in Form direkter Sonnenstrahlung, die dank der schwarzen Farbe der Rohre absorbiert wird.

Der Zaunkollektor überträgt demzufolge die Solarthermie auf das Solesystem. Da er üblicherweise anteilig (in er Regel zu einem Drittel) in den Boden eingelassen werde, ergebe sich zudem eine Möglichkeit, Wärme zu puffern, um Nächte oder sonnenarme Tage zu überbrücken. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom oberirdischen und unterirdischen Teil des Energiezauns.

Scheint die Sonne, erwärmt sie den Erdboden zusätzlich. In Summe ergibt sich so aus dem Erdspeicher eine gegenüber der tatsächlichen Außentemperatur höhere Quelltemperatur für die Solewärmepumpe, was im Vergleich zu einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, die lediglich auf die der Außentemperatur entsprechende Wärmequelle zugreifen kann, eine höhere Jahresarbeitszahl (JAZ) bedeutet.

Via die Anlagen-Steuerung werde jeweils geregelt, ob der oberirdische Energiezaunteil Teil des Wärmeträgerkreislaufs ist oder einen Wärmespeicher auflädt.

Wie wird der Energiezaun optimal eingesetzt?

Laut Anbietern solcher Energiezäune seien diese eine sinnvolle und kostengünstige(re) Alternative zu

• teuren Erdsondenbohrungen
• und Luft-Wasser-Wärmepumpen.

Demnach punkten die Zaunkollektoren neben der höheren JAZ auch mit ihrem geringen Platzbedarf und der Tatsache, dass sie keinerlei störende Geräusche verursachen. Schon der eingangs erwähnte Leserhinweis von Jogi54 beinhaltete wichtige Gründe, warum Energiezäune „als Quellen für Wärmepumpen“ gegenüber Erdkollektoren, die Platz benötigen, und gegenüber Luftwärmepumpen, die Betriebslärm verursachen, bevorzugt werden: Platzmangel und Lärmfreiheit. Auch der Wasserschutz kann ein Grund dafür sein, dass ein Energiezaun anstelle von Erdkollektoren zum Einsatz kommt.

Laut Anbietern genüge ein Energiezaun mit Standardmaßen von 0,8 mal 5 Metern, um eine Entzugsleistung für eine 7,5 kW-Wärmepumpe zu liefern. Die gespeicherte Energie reiche demnach, um den Betrieb der Pumpe für 15 Tage bei minus 15 Grad Celsius zu gewährleisten.

Lässt sich der Energiezaun bepflanzen?

Es bestünde laut Wikipedia durchaus die Möglichkeit, einen Solarzaun zu bepflanzen, um ihn optisch natürlich(er) wirken zu lassen. Allerdings sei beim Bepflanzen demnach zum einen darauf zu achten, dass die verwendeten Pflanzen recht robust sind und mit der Kälte, wie sie sich systembedingt nahe dem Zaun ergibt, zurechtkommen. Zum anderen sollte ihr Laub nicht so dicht sein, dass es die Rohre verschatte, da so der Solarertrag gemindert würde. Daher seien Pflanzen wie sommergrüne, halbwintergrüne beziehungsweise winterharte Weinranken ein guter Kompromiss zwischen Optik und Effektivität der Kollektorrohre, schreibt die Freie Enzyklopädie, die winters ihr Laub verlören – so dass insbesondere in der Heizperiode ein Maximum an Sonnenstrahlen bis zu den Absorberrohren vordringen könne. Bei Herstellern von Energiezäunen fand ich dagegen Angaben wie „Sie können Ihren Energiezaun nach Lust und Laune mit Laubbäumen und Sträuchern begrünen“ – ein Quäntchen Skepsis ist hier sicher angebracht.

Was kostet ein Energiezaun und wie rechnet sich die Investition?

Die Kosten für einen Energiezaun hängen von der Auslegung ab und variieren von Anbieter zu Anbieter. Man findet im Netz allgemeine Preisangaben wie 200 Euro pro Meter Energiezaun, wobei ein Meter Zaun beziehungsweise ein Quadratmeter Zaun eine Heizleistung von einem Kilowatt erbringe. Ich habe auch eine beispielhafte Kostenaufstellung und Amortisationsrechnung gefunden. Demnach belaufen sich die Kosten einer Kombination aus einer 7,5 kW-Wärmepumpe und einem Energiezaun auf 18.800 Euro. Gegenüber einer entsprechenden Öl- beziehungsweise Gasheizung ergäben sich Mehrkosten von 3.720 Euro. Bei einer Energiekostenersparnis von 900 Euro pro Jahr komme man auf eine Amortisationszeit von 4,1 Jahren heißt es in er angegebenen Quelle.

Ihr solltet wissen, dass die Wirtschaftlichkeit eines Energiezauns als Ergänzung eines Heizungssystems mit Wärmepumpe umstritten ist. Ich habe bei meiner Recherche zum Beispiel in diesem Forum über Erfahrungen mit eingefrorenen Energiezaun-Kollektoren gelesen, die man mit zusätzlicher Heizung frostfrei halten muss. Installiere man deshalb einen Energiezaun mit sogenanntem Grabenkollektor, hätte man auch winters die volle Leistung, steht dort unter anderem. Das heißt, der unterirdische Grabenkollektor verbessert die Wirtschaflichkeit, weil das Erdreich so extra Wärme liefert und speichert, also Wärmequelle und Wärmespeicher ist.

Foto: gerhard64 / photocase.de