Wie lässt sich der Energieverbrauch einer Kläranlage senken?

Lisa Pauli · 15 Okt. 2026

Der Energieverbrauch einer Kläranlage lässt sich vor allem durch die Optimierung der Belüftungstechnik, den Einsatz prädiktiver Regelung und eine systematische Erfassung von Prozessdaten senken. Da die biologische Reinigungsstufe durchschnittlich 60 bis 80 Prozent der gesamten Betriebskosten verursacht, liegt hier das größte Einsparpotenzial. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Energieeffizienz und Prozessoptimierung in Kläranlagen.

Wo entsteht der meiste Energieverbrauch in einer Kläranlage?

Der größte Energieverbraucher in einer Kläranlage ist die Belüftung des Belebungsbeckens in der biologischen Reinigungsstufe. Sie allein macht in vielen Anlagen 50 bis 70 Prozent des gesamten Stromverbrauchs aus. Weitere relevante Verbraucher sind Pumpen, Rührwerke, Schlammentwässerung und die Gebäudetechnik.

Die biologische Reinigungsstufe ist so energieintensiv, weil Mikroorganismen kontinuierlich mit Sauerstoff versorgt werden müssen, um organische Verbindungen abzubauen. Gebläse und Druckluftsysteme laufen dabei oft rund um die Uhr, häufig ohne Anpassung an den tatsächlichen Bedarf. Genau hier entsteht ein erhebliches Optimierungspotenzial.

Weitere Energieverbraucher im Überblick:

Pumpwerke und Zulaufpumpen: Fördern das Abwasser durch die verschiedenen Reinigungsstufen und verursachen je nach Anlagengröße 10 bis 20 Prozent des Gesamtverbrauchs.
Schlammbehandlung: Eindicker, Zentrifugen und Entwässerungsaggregate sind ebenfalls energieintensiv, aber zeitlich flexibler steuerbar.
Gebäude und Nebenanlagen: Heizung, Beleuchtung und Lüftung spielen eine untergeordnete Rolle, bieten aber dennoch Einsparpotenzial.

Wer den Energieverbrauch einer Kläranlage dauerhaft senken möchte, sollte zunächst eine detaillierte Verbrauchsanalyse durchführen, um zu verstehen, welche Aggregate zu welchen Zeiten wie viel Energie benötigen.

Wie viel Energie verbraucht eine Kläranlage im Durchschnitt?

Der durchschnittliche Energieverbrauch einer kommunalen Kläranlage liegt in Deutschland bei etwa 20 bis 45 Kilowattstunden pro Einwohnerwert und Jahr. Dieser Wert variiert stark je nach Anlagengröße, Reinigungsverfahren, Ausbaustand und Betriebsführung. Größere Anlagen erzielen durch Skaleneffekte in der Regel bessere Kennwerte als kleinere.

Als Orientierung gilt: Anlagen mit einem spezifischen Energieverbrauch unter 20 kWh pro Einwohnerwert und Jahr gelten als energieeffizient. Viele ältere oder schlecht optimierte Anlagen liegen deutlich darüber. Der Vergleich mit Benchmarkwerten aus dem DWA-Regelwerk ist ein sinnvoller erster Schritt, um den eigenen Handlungsbedarf einzuschätzen.

Wichtig ist dabei, den Energieverbrauch nicht isoliert zu betrachten. Entscheidend ist das Verhältnis von eingesetzter Energie zur erzielten Reinigungsleistung. Eine Anlage, die mehr Energie verbraucht, aber deutlich bessere Ablaufwerte erzielt, kann trotzdem wirtschaftlich sinnvoll betrieben werden. Prozesstransparenz, also das genaue Wissen darüber, wann welche Aggregate wie viel verbrauchen, ist die Grundlage für jede fundierte Optimierungsentscheidung.

Welche Maßnahmen senken den Energieverbrauch einer Kläranlage am effektivsten?

Die effektivsten Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs einer Kläranlage sind die bedarfsgerechte Belüftungsregelung, der Einsatz drehzahlgeregelter Antriebe und die Nutzung von Klärgasenergie. Diese drei Ansätze bieten in der Praxis das größte Einsparpotenzial und lassen sich häufig mit überschaubarem Investitionsaufwand umsetzen.

Belüftung bedarfsgerecht regeln

Die Belüftung des Belebungsbeckens sollte sich am tatsächlichen Sauerstoffbedarf der Biomasse orientieren, nicht an festen Zeitprogrammen. Online-Messsysteme für Ammonium, Nitrat und Sauerstoff liefern die nötigen Prozessdaten, um Gebläse dynamisch zu steuern. In der Praxis lassen sich damit Energieeinsparungen von 20 bis 40 Prozent in der Belüftung erzielen.

Drehzahlgeregelte Antriebe einsetzen

Pumpen und Gebläse, die mit konstanter Drehzahl laufen, nehmen auch dann die volle Leistung auf, wenn der Bedarf gering ist. Frequenzumrichter passen die Drehzahl an den tatsächlichen Bedarf an und reduzieren den Stromverbrauch erheblich, da die aufgenommene Leistung kubisch mit der Drehzahl sinkt.

Weitere wirksame Maßnahmen sind:

Klärgasnutzung: Biogasanlagen auf Kläranlagen erzeugen Strom und Wärme aus dem Faulgas. Gut ausgebaute Anlagen können so 50 bis 100 Prozent ihres Strombedarfs selbst decken.
Lastmanagement: Energieintensive Prozesse wie Schlammentwässerung in Zeiten günstiger Stromtarife oder hoher Eigenerzeugung verlagern.
Hydraulische Optimierung: Rohrleitungen, Armaturen und Beckengeometrien auf unnötige Druckverluste prüfen und anpassen.
Regelmäßige Wartung: Verschlissene Belüftungsmembranen, verstopfte Diffusoren oder ineffiziente Pumpen erhöhen den Energieverbrauch schleichend.

Alle diese Maßnahmen entfalten ihre volle Wirkung erst dann, wenn Betreiber kontinuierlich Prozessdaten erfassen und auswerten. Ohne Messtechnik und Datengrundlage bleibt die Optimierung Stückwerk.

Was ist prädiktive Regelung und wie hilft sie Kläranlagen beim Energiesparen?

Prädiktive Regelung ist ein modellbasiertes Steuerungsverfahren, das zukünftige Betriebszustände vorausberechnet und Anlagen proaktiv anpasst, bevor Abweichungen auftreten. Im Gegensatz zur klassischen reaktiven Regelung, die erst auf Messwertveränderungen reagiert, optimiert die prädiktive Regelung den Betrieb kontinuierlich auf Basis von Simulationen und Echtzeitdaten.

Für Kläranlagen bedeutet das konkret: Ein Algorithmus berücksichtigt aktuelle Zulaufmengen, Wetterdaten, Temperaturverläufe und Prozessmessungen, um Belüftung, Pumpen und andere Aggregate vorausschauend zu steuern. Das System berechnet dabei verschiedene Szenarien und wählt die Betriebsweise, die am kosten-, energie- oder emissionseffizientesten ist.

Die Stärke dieses Ansatzes liegt in der Kombination von Prozesstransparenz und automatisierter Entscheidungsfindung. Betreiber erhalten nicht nur Daten, sondern ein System, das diese Daten direkt in optimierte Steuerbefehle übersetzt. Typische Vorteile in der Praxis:

Vermeidung von Überlüftung durch vorausschauende Anpassung an Zulaufschwankungen
Bessere Nutzung von Klärgasmengen durch koordinierte Laststeuerung
Reduzierung von Spitzenlastzeiten durch intelligentes Lastmanagement
Stabilere Ablaufwerte bei gleichzeitig geringerem Energieeinsatz

Prädiktive Regelung ist kein Zukunftsprojekt mehr. Moderne Systeme lassen sich als Huckepack-Lösung an bestehende Anlagensteuerungen anbinden, ohne dass die gesamte Leittechnik ausgetauscht werden muss. Das senkt den Investitionsaufwand erheblich und macht den Einstieg auch für mittelgroße Kläranlagen wirtschaftlich attraktiv.

Welche Fördermittel gibt es für Energieeffizienzmaßnahmen in Kläranlagen?

Für Energieeffizienzmaßnahmen in Kläranlagen stehen in Deutschland mehrere Förderprogramme zur Verfügung. Das wichtigste ist das Bundesförderprogramm für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW) des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), das Investitionen in energieeffiziente Technologien mit Zuschüssen von bis zu 45 Prozent unterstützt.

Relevante Förderwege im Überblick:

BAFA-Programm Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft: Fördert Investitionen in Messtechnik, Regelungstechnik und Prozessoptimierung. Voraussetzung ist häufig ein vorangehendes Energieaudit oder eine Beratung durch ein gelistetes Unternehmen.
KfW-Förderprogramme: Die KfW bietet zinsgünstige Kredite für Energieeffizienzinvestitionen, unter anderem im Rahmen des Programms Energieeffizienz und Prozesswärme aus erneuerbaren Energien in der Wirtschaft.
Landesförderprogramme: Viele Bundesländer haben eigene Förderprogramme für kommunale Infrastruktur und Abwasserbehandlung. Die Konditionen variieren je nach Bundesland erheblich.
EU-Fördermittel: Über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) stehen in bestimmten Regionen zusätzliche Mittel für Umwelt- und Energieprojekte bereit.

Wichtig: Viele Förderprogramme setzen voraus, dass Maßnahmen durch qualifizierte Energieberater oder gelistete Technologieanbieter begleitet werden. Ein Energieaudit nach DIN EN 16247 oder eine ISO-50001-Zertifizierung kann die Förderfähigkeit verbessern und gleichzeitig die Grundlage für eine systematische Optimierung schaffen. Betreiber sollten Fördermittel frühzeitig in die Investitionsplanung einbeziehen, da Anträge in der Regel vor Maßnahmenbeginn gestellt werden müssen.

Wann lohnt sich eine Energieberatung für Klärwerke?

Eine Energieberatung für Klärwerke lohnt sich immer dann, wenn der spezifische Energieverbrauch über den Benchmarkwerten der Branche liegt, wenn größere Investitionen in Anlagentechnik geplant sind oder wenn Betreiber Fördermittel beantragen möchten. Auch bei steigenden Energiekosten oder veränderten Betriebsbedingungen ist eine externe Analyse sinnvoll.

In der Praxis zeigt sich, dass viele Kläranlagen über Jahre hinweg mit denselben Einstellungen betrieben werden, ohne dass eine systematische Überprüfung stattfindet. Betriebsblindheit und fehlende Vergleichsdaten führen dazu, dass Einsparpotenziale ungenutzt bleiben. Eine strukturierte Energieberatung schafft hier Klarheit.

Konkrete Anlässe, bei denen eine Energieberatung besonders nützlich ist:

Vorbereitung auf einen BAFA-Förderantrag oder ein Energieaudit nach DIN EN 16247
Planung einer neuen Reinigungsstufe oder Erweiterung der Anlage
Auffällige Abweichungen im Energieverbrauch ohne erkennbare Ursache
Einführung von Online-Messtechnik oder Prozessleitsystemen
Vorbereitung auf verschärfte gesetzliche Anforderungen, etwa durch die neue Kommunalabwasserrichtlinie (KARL), die bis Juli 2027 in nationales Recht umgesetzt werden muss

Eine gute Energieberatung beschränkt sich nicht auf die Analyse des Stromverbrauchs. Sie betrachtet Prozesse ganzheitlich, identifiziert Wechselwirkungen zwischen einzelnen Anlagenteilen und entwickelt ein Maßnahmenpaket, das technische, wirtschaftliche und regulatorische Aspekte zusammenführt. Das Ergebnis ist keine Momentaufnahme, sondern eine Grundlage für langfristige Prozessoptimierung.

Wie wir bei manageE Kläranlagen bei der Energieoptimierung unterstützen

Energiekosten sind häufig der Auslöser, aber das eigentliche Ziel ist Prozesstransparenz und langfristige Betriebssicherheit. Genau hier setzen wir an. Als Beratungs- und Technologieunternehmen mit über 30 Jahren Erfahrung in Prozessleittechnik und Automatisierung bieten wir manageE Energie- und Effizienzlösungen, die speziell auf die Anforderungen industrieller und kommunaler Anlagenbetreiber zugeschnitten sind.

Was wir konkret für Klärwerke leisten:

Eigenentwickelte Messtechnik: Unsere Messtechnik erfasst Prozess- und Energiedaten kontinuierlich und macht Verbräuche sichtbar, die bisher im Verborgenen lagen. Die Technik ist beim BAFA als förderfähig gelistet.
Prädiktive Regelung: Unser modellbasiertes Regelungssystem simuliert alle 15 Minuten verschiedene Betriebsszenarien auf Basis von Echtzeitdaten und steuert Energiequellen und -senken automatisch kosten- und energieeffizient.
Ganzheitliche Prozessoptimierung: Wir begleiten Sie von der ersten Analyse über die Konzeptentwicklung bis zur vollständigen Umsetzung, ohne dass Sie Ihre bestehende Leittechnik komplett ersetzen müssen.
Fördermittelberatung: Wir unterstützen Sie bei der Vorbereitung von BAFA-Anträgen und helfen dabei, Investitionen förderfähig zu gestalten.

Wenn Sie wissen möchten, wo in Ihrer Anlage das größte Optimierungspotenzial liegt, sprechen Sie uns an. Ein erstes Beratungsgespräch hilft dabei, den sinnvollsten Einstiegspunkt zu identifizieren.