Elektrozaun

Die elektrischen Leiter waren früher blanke Drähte aus verzinktem Stahl oder aus Aluminium, später dünne Litzen (ca. 0,2–0,3 mm stark) in eine Kunststoffschnur (2–3 mm) oder ein Kunststoffseil (6–8 mm dick) eingewoben. Heute verwendet man oft gut sichtbares Kunststoffgewebeband (meist 20–50 mm breit) mit eingewebter Metall-Litze (Breitbandlitze).

Heute erzeugt das elektronische Gerät aus 12 Volt Versorgungsspannung Impulse von bis zu 15.000 Volt von sehr kurzer Dauer (0,1 bis 0,3 Millisekunden). Dadurch wird die Energie – je nach zu hütender Tiergröße und je nach Zaunlänge – auf 0,1 bis 5 Joule begrenzt und ist für Tier und Mensch ungefährlich. Als Energiequelle dient ein Akkumulator, gegebenenfalls unterstützt von Solarzellen, oder ein Netzgerät. Ein Sperrwandler erhöht die Spannung auf etwa 600 V. Die Energie wird in einem Kondensator gespeichert, von einem elektronischen Schalter in kurze Impulse zerhackt und alle 1 bis 2 Sekunden abgegeben. Durch einen Transformator wird der Impuls dann noch auf etwa 15.000 Volt erhöht.

Früher wurde das elektromechanische Prinzip des Wagnerschen Hammers zur Impulserzeugung verwendet. Das Schalten des Relais war als „Klack“ hörbar, woran auch das Arbeiten des Geräts erkennbar war.

Der eine Pol des Gerätes ist über Zangen oder Klemmen mit dem Weidezaundraht verbunden. Der andere Pol ist mit einem in die Erde gerammten Pfahl verbunden. Sobald das Tier den Zaundraht berührt, schließt es mit seinem Körper den Stromkreis zwischen Draht und Erde kurz und der Impuls fließt durch das Tier über die Erde zum Gerät zurück. Der Körperwiderstand des Tieres beträgt 500 bis 1000 Ohm.

Um Spannungsverluste zu vermeiden, dürfen Grashalme und andere leitfähige Gegenstände die Bänder und Drähte nicht berühren (Spannungsableitung). Die Hütespannung muss mindestens 2 kV an jeder Stelle des Zauns betragen, sollte aber 10 kV nicht überschreiten. Zwischen den einzelnen Impulsen muss laut DIN EN 60335-2-76 Anhang E und VDE0131 mindestens eine Sekunde Pause liegen. Auch bei geringer Stromstärke muss die Pulsdauer unter 10 ms liegen. Die Energie pro Puls im 500-Ohm-Anteil der Standardlast darf 5 Joule nicht überschreiten.[1][2] Die Standardlast stellt quasi den Tierkörper dar. Das Gerät darf mehr Energie abgeben, um den Fellwiderstand und/oder parallel ableitenden Pflanzenbewuchs zu überwinden. Beide Fälle werden von der Norm dahingehend berücksichtigt, dass zum Widerstand zur Prüfung mit 500 Ω ein weiterer Widerstand parallel oder in Reihe geschaltet wird. Dessen Größe und Schaltart ist so zu wählen, dass die maximale Energie im Widerstand mit 500 Ω auftritt. Die Kompliziertheit erklärt sich daraus, dass einerseits eine große Hütesicherheit erreicht werden soll und andererseits eine maximale Sicherheit für Mensch und Tier nötig ist. Dementsprechend passen sich moderne Geräte an die Lastbedingungen an (siehe Abschnitt Betrieb und Merkmale). Der maximale Strom von schwachen Weidezaungeräten, deren Impuls-Energie bis zu 500 mJ beträgt, liegt bei Beachtung der oben genannten Grenzwerte, bei etwa 300 mA und darf bei kürzerer Pulsdauer und größeren Pausen zwischen den einzelnen Impulsen höher sein. Zum Beispiel liegt bei Einhaltung der Grenzwerte die Dauer eines Stromimpulses mit 20 A unter 250 µs.

Stacheldrahtzäune dürfen nicht unter Spannung gesetzt werden, da ein Verfangen z. B. an der Kleidung und damit ein andauernder Schluss des Stromkreises möglich wäre.

Die Geräte nennt man auch Weidezaungerät, in der Schweiz auch Viehhüter. Mit Batterie betriebene Weidezaungeräte erzeugen bei 9–12 V Batteriespannung ${\displaystyle U_{\text{Bat}}}$ eine elektrische Spannung von bis zu 10 kV. Je nach Verwendungszweck beträgt die Energie pro Impuls bis zu 6 Joule. Die minimale Kapazität ${\displaystyle C_{\text{Bat}}}$ der Batterie kann anhand der Pulsenergie E, der Folgefrequenz f (z. B. 1 Hz entsprechend 1 Impuls pro Sekunde) und der Betriebsdauer t mit

${\displaystyle C_{\text{Bat}}={\frac {E\cdot f\cdot t}{U_{\text{Bat}}}}\,}$

grob abgeschätzt werden. Besser ist es, die tatsächliche mittlere Stromaufnahme des Gerätes zu messen oder dem Datenblatt zu entnehmen.

Bei guten Verhältnissen können Zaunlängen von bis zu 25 km effektiv unter Spannung gesetzt werden. Es sind mit Netzspannung betriebene Weidezaungeräte mit Energien pro Impuls bis über 30 Joule bekannt, was für Zaunlängen von bis zu 150 km ausreicht. Die versorgbare Zaunlänge reduziert sich jedoch in Abhängigkeit vom Bewuchs des Zaunes sehr schnell und sollte somit kurz gehalten werden. So stehen bei mittlerem Bewuchs 45 km und bei starkem Bewuchs noch maximal bis ca. 25 km Zaunlänge zur Verfügung.

Eine Spannung von mindestens 3 kV gilt als bewuchsvernichtend, d. h. die Spitzen nachwachsender Grashalme werden vernichtet, wenn sie den Zaun berühren, und stellen damit keine ungewollte Ableitung dar.

Für größere Tiere ist die hohe Spannung weitgehend ungefährlich, da die Energie pro Impuls und die Impulslänge begrenzt sind und die Pause >1s vorgeschrieben ist. Bei Berührung mit den Drähten erhalten die Tiere einen kurzen elektrischen Stromstoß, der über den Tierkörper zur Erde fließt, und weichen zurück. Kleinere Tiere wie Schnecken, Spinnen oder Geckos können aber im Bereich der Isolatoren getötet werden.

Die Vorteile von elektrischen Weidezäunen gegenüber anderen Weidezäunen liegen im geringen Arbeitsaufwand bei der Errichtung, in der leichten Veränder- und Erweiterbarkeit und im geringen Verletzungsrisiko für Mensch und Tier. Für die Funktion muss kein geschlossener Stromkreis errichtet werden, was den Aufwand beim Aufbau sehr klein hält. Es sind beliebige „Verästelungen“ beim Aufbau möglich – der Stromkreis wird erst dann geschlossen, wenn ein Tier (oder etwas anderes) den Zaun berührt und so eine Verbindung mit der Erde herstellt.

Moderne Weidezaungeräte sind selbstregulierend, indem sie ihre Impulsenergie selbstständig den Gegebenheiten des Zaunes (Länge bzw. Kapazität zur Erde) anpassen. Sie sorgen z. B. auch bei Störungen (aufliegende Äste usw.) dafür, dass die erforderliche Zaunspannung aufrechterhalten wird. Weitere heute verfügbare Funktionen sind Ruf- und Benachrichtigungssysteme (Telefonwähler, Signallampen und Sirenen), die den Zaunbetreiber bei solchen Störungen benachrichtigen. Einige Geräte ermöglichen auch die Überwachung auf Unterbrechung, indem der spannungsführende Draht an seinem Ende mit einem Rücklaufanschluss des Weidezaungerätes verbunden wird (Zaunschleife). Die Geräte können auf diese Weise den Benutzer über Unterbrechungen oder Zaundurchbrüche informieren.

Eine Fehlerquelle bei der Errichtung eines elektrischen Weidezaunes ist die mangelhafte Erdung des zweiten Pols des Weidezaungerätes. Da bereits durch die Zaunkapazität zur Erde, besonders aber bei Berührung, Ströme im Amperebereich fließen, hat sie auf die Funktion eines Weidezauns einen großen Einfluss. Ist der Erdwiderstand aufgrund trockener Erde oder zu kurzem Erder zu hoch, geht Energie verloren und am Erder treten hohe Spannungen auf, die ebenfalls Stromschläge verursachen können. Hersteller geben an, wie die Erdung am jeweiligen Weidezaungerät gestaltet werden muss. Ein Anschluss an eine Hauserdung (Schutzleiter) ist nicht gestattet, der Mindestabstand zur Hauserdung beträgt 10 m. Grund ist das Vermeiden des Einschleppens von Störimpulsen in die Elektroinstallation.

Als Hilfestellung bei der Zaunplanung und der Wahl der richtigen Zaunkomponenten gibt es Berechnungssoftware. Vorschriften zum sicheren Errichten und Betreiben eines elektrischen Weidezaunes existieren u. a. beim Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) und der Landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaft.

Mobile elektrische Weide- und Hütezäune können für Wildtiere eine nicht zu unterschätzende Gefahr darstellen, besonders dann, wenn sie spannungsfrei geschaltet sind und somit keine Abschreckwirkung aufweisen. Tiere mit Hörnern oder Geweihen können sich in den Drähten und Bändern verwickeln und im Extremfall zu Tode kommen. Wer mobile elektrische Weide- und Hütezäune errichtet, sollte sich dieses Umstandes bewusst sein, die Anlagen ständig kontrollieren und bei Nichtbenutzung abräumen.[3][4]