Wie hilft Digitalisierung beim Betrieb kommunaler Kläranlagen?

Lisa Pauli · 10 Okt. 2026

Digitalisierung hilft kommunalen Kläranlagen dabei, Prozesse transparenter zu steuern, Energie effizienter einzusetzen und den Betrieb insgesamt zuverlässiger zu gestalten. Moderne Sensorik, automatisierte Regelungssysteme und vernetzte Datenplattformen ermöglichen es Betreibern, Abläufe in Echtzeit zu überwachen und gezielt einzugreifen, bevor Probleme entstehen. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um digitale Kläranlagensteuerung, Energieeffizienz und Fördermöglichkeiten.

Welche Prozesse in Kläranlagen lassen sich digitalisieren?

In kommunalen Kläranlagen lassen sich nahezu alle zentralen Betriebsprozesse digitalisieren: von der mechanischen Vorklärung über die biologische Reinigungsstufe bis hin zur Schlammentwässerung und Energieerzeugung. Digitale Systeme erfassen Messwerte kontinuierlich, steuern Aggregate automatisch und liefern Betreibern eine vollständige Prozesstransparenz über alle Anlagenbereiche.

Konkret bieten sich folgende Bereiche für die Digitalisierung an:

Zulaufmessung und Lastprognose: Durchflusssensoren und Niederschlagsdaten ermöglichen eine vorausschauende Steuerung der Zulaufmengen.
Belüftungssteuerung: Sauerstoffsensoren in Belebungsbecken regeln Gebläse bedarfsgerecht, was erhebliche Energiemengen einspart.
Schlammbehandlung: Automatisierte Entwässerungsaggregate und der Faulturmbetrieb lassen sich über digitale Leitsysteme optimieren.
Energieerzeugung und -verbrauch: Blockheizkraftwerke (BHKW), Photovoltaikanlagen und Netzeinspeisung werden in ein übergeordnetes Energiemanagement eingebunden.
Wartung und Instandhaltung: Zustandsdaten von Pumpen, Gebläsen und Armaturen fließen in vorausschauende Wartungskonzepte ein.

Der Mehrwert liegt nicht allein in der Automatisierung einzelner Schritte, sondern in der Vernetzung dieser Prozesse zu einem kohärenten Gesamtbild. Erst wenn Energieverbrauch, Reinigungsleistung und Anlagenzustand gemeinsam betrachtet werden, entstehen echte Optimierungspotenziale.

Wie funktioniert die automatisierte Steuerung einer Kläranlage?

Die automatisierte Steuerung einer Kläranlage basiert auf einem Zusammenspiel aus Sensorik, Steuerungssoftware und Aktorik. Sensoren erfassen kontinuierlich Prozessgrößen wie Sauerstoffgehalt, Trübung, pH-Wert und Durchfluss. Eine übergeordnete Steuerungslogik wertet diese Daten aus und gibt automatisch Stellbefehle an Pumpen, Gebläse und Ventile weiter.

Regelkreise und Prozessleitsysteme

Im Kern arbeiten Kläranlagen mit geschlossenen Regelkreisen: Ein Sollwert wird definiert, der Istwert wird gemessen, und die Differenz löst eine Stellaktion aus. Moderne Prozessleitsysteme (PLS) bündeln Hunderte solcher Regelkreise in einer zentralen Oberfläche, die Betreiber von einem Leitstand aus überwachen können. Abweichungen werden sofort als Alarm sichtbar, ohne dass Personal vor Ort sein muss.

Prädiktive Regelung als nächste Stufe

Fortgeschrittene Systeme gehen über klassische Regelkreise hinaus und nutzen prädiktive Algorithmen. Dabei fließen externe Daten wie Wetterdaten, Zulauffrachten oder Energiepreise in die Steuerung ein. Das System berechnet vorausschauend, wie Aggregate in den nächsten Stunden betrieben werden sollten, um Energie- und Betriebskosten zu minimieren, ohne die Reinigungsleistung zu gefährden. Diese Methode ist besonders bei der Belüftungssteuerung und beim BHKW-Betrieb wirkungsvoll.

Wie viel Energie können digitalisierte Kläranlagen einsparen?

Digitalisierte Kläranlagen können ihren Energieverbrauch durch optimierte Belüftungssteuerung, bedarfsgerechten Pumpenbetrieb und intelligentes Energiemanagement spürbar senken. Branchenerfahrungen zeigen, dass allein durch die Optimierung der Belüftung Einsparungen von 20 bis 40 Prozent des Stromverbrauchs in der Belebungsstufe realistisch sind, da Belüftung typischerweise den größten Einzelposten im Energiebudget einer Kläranlage darstellt.

Kläranlagen gehören zu den energieintensivsten kommunalen Einrichtungen. Der Stromverbrauch entfällt zu einem großen Teil auf Gebläse und Pumpen. Ohne digitale Steuerung laufen diese Aggregate häufig nach festen Zeitplänen oder auf konstanter Leistung, unabhängig vom tatsächlichen Bedarf. Eine sensorgestützte, bedarfsgerechte Regelung beseitigt diesen Leerlauf.

Weitere Einsparpotenziale entstehen durch:

Lastspitzenmanagement: Energieintensive Aggregate werden gezielt außerhalb teurer Lastspitzen betrieben.
BHKW-Optimierung: Faulgasproduktion und Stromerzeugung werden aufeinander abgestimmt, um Eigenversorgungsquoten zu maximieren.
Leckage- und Verlusterkennung: Anomalien im Energieverbrauch werden frühzeitig erkannt, bevor sie zu dauerhaften Mehrkosten führen.

Die tatsächliche Einsparung hängt vom Ausgangszustand der Anlage ab. Ältere Kläranlagen ohne jegliche Automatisierung haben naturgemäß höhere Potenziale als bereits teilautomatisierte Betriebe.

Was ist der Unterschied zwischen SCADA und einem digitalen Zwilling in der Abwassertechnik?

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ist ein System zur Echtzeitüberwachung und Fernsteuerung von Anlagen. Ein digitaler Zwilling ist ein dynamisches Simulationsmodell, das den realen Betrieb einer Anlage virtuell abbildet und Szenarien berechnet. SCADA zeigt, was gerade passiert. Ein digitaler Zwilling zeigt, was passieren würde, wenn bestimmte Parameter verändert werden.

Was SCADA leistet

SCADA-Systeme sammeln Messdaten von Sensoren und Feldgeräten, stellen sie auf einer zentralen Bedienoberfläche dar und ermöglichen Ferneingriffe. Sie sind seit Jahrzehnten Standard in der Abwassertechnik und bilden die operative Grundlage für den Anlagenbetrieb. Alarme, Trendkurven und Schaltprotokolle sind typische SCADA-Funktionen.

Was ein digitaler Zwilling darüber hinaus bietet

Ein digitaler Zwilling verknüpft die realen Betriebsdaten mit einem mathematischen Modell der Anlage. Dadurch lassen sich Fragen beantworten wie: Wie verändert sich die Reinigungsleistung, wenn der Zulauf um 30 Prozent steigt? Welche Betriebsstrategie minimiert den Energieverbrauch bei gleichzeitiger Einhaltung der Ablaufgrenzwerte? Solche Simulationen helfen Betreibern, Entscheidungen datenbasiert zu treffen, bevor sie in der realen Anlage umgesetzt werden. Der Begriff digitaler Zwilling wird in der Praxis allerdings unterschiedlich verwendet. Wichtig ist, dass das Modell tatsächlich mit Echtzeitmessdaten gespeist wird und nicht nur eine statische Dokumentation der Anlage darstellt.

Welche Fördermöglichkeiten gibt es für die Digitalisierung kommunaler Kläranlagen?

Für die Digitalisierung kommunaler Kläranlagen stehen verschiedene Förderprogramme auf Bundes- und Landesebene zur Verfügung. Besonders relevant sind Programme zur Energie- und Ressourceneffizienz, da Digitalisierungsmaßnahmen in Kläranlagen häufig direkt mit Energieeinsparungen verbunden sind und damit förderrechtlich als Effizienzmaßnahmen eingestuft werden können.

Relevante Förderwege im Überblick:

BAFA-Programm Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft: Dieses Bundesförderprogramm unterstützt Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen und Betrieben. Messtechnik und Energiemanagementsysteme, die beim BAFA als förderfähig gelistet sind, können bezuschusst werden. Das BAFA listet entsprechende Technologien und Dienstleister, ohne dass eine aktive Zusammenarbeit mit einzelnen Anbietern bestehen muss.
KfW-Förderprogramme: Die KfW bietet zinsgünstige Darlehen und Zuschüsse für Investitionen in Energieeffizienz und Digitalisierung, auch für kommunale Betriebe und Zweckverbände.
Landesförderprogramme: Viele Bundesländer haben eigene Programme zur Förderung kommunaler Infrastruktur und Digitalisierung. Diese variieren stark nach Bundesland und sollten individuell geprüft werden.
EU-Fördermittel: Über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) stehen in bestimmten Regionen Mittel für Digitalisierungs- und Umweltprojekte bereit.

Wichtig ist, Maßnahmen vor Beginn der Umsetzung zu beantragen, da nachträgliche Förderungen in der Regel ausgeschlossen sind. Eine frühzeitige Beratung durch einen erfahrenen Partner, der die Förderlandschaft kennt, spart Zeit und erhöht die Bewilligungswahrscheinlichkeit.

Wann lohnt sich die Digitalisierung einer kommunalen Kläranlage?

Die Digitalisierung einer kommunalen Kläranlage lohnt sich, wenn der Betrieb von mangelnder Transparenz, hohen Energiekosten, steigendem Personalaufwand oder wachsenden Anforderungen an Dokumentation und Berichterstattung geprägt ist. Je größer die Anlage und je komplexer die Prozesse, desto schneller amortisieren sich die Investitionen in digitale Systeme.

Konkrete Indikatoren, die für eine Digitalisierung sprechen:

Energiekosten machen einen erheblichen Anteil der Betriebskosten aus und werden nicht systematisch analysiert.
Betriebsstörungen werden reaktiv behoben, statt vorausschauend verhindert.
Messdaten werden manuell erfasst oder sind nicht zentral verfügbar.
Behördliche Berichtspflichten erfordern hohen manuellen Aufwand.
Personalengpässe machen eine Fernüberwachung und automatisierte Steuerung notwendig.

Kleinere Kläranlagen profitieren oft bereits von einfachen Maßnahmen wie der Nachrüstung von Energiemessung und einer zentralen Visualisierung. Größere Anlagen mit mehreren Reinigungsstufen und eigenem BHKW haben in der Regel höhere Einsparpotenziale und können komplexere Optimierungsstrategien wirtschaftlich rechtfertigen. Entscheidend ist nicht die Anlagengröße allein, sondern der Abstand zwischen dem aktuellen Betriebszustand und dem, was mit transparenten Daten und automatisierten Prozessen möglich wäre.

Wie manageE kommunale Betriebe bei der Kläranlagen-Digitalisierung unterstützt

Wir begleiten kommunale Betriebe und mittelständische Unternehmen auf dem Weg zur digitalen Prozessoptimierung, von der ersten Bestandsaufnahme bis zur vollständigen Umsetzung. Unser Ansatz verbindet technisches Know-how aus über 30 Jahren Prozessautomation mit modernen Digitalisierungslösungen, die speziell für den wirtschaftlichen Betrieb von Anlagen wie Kläranlagen entwickelt wurden.

Als manageE bieten wir Ihnen konkrete Leistungen, die direkt auf die Anforderungen kommunaler Kläranlagen zugeschnitten sind:

Energiemessung und Prozesstransparenz: Unsere eigene Messtechnik erfasst Strom, Gas, Wasser und weitere Medien und macht Energieflüsse sichtbar, die bisher im Verborgenen blieben.
Prädiktive Regelung: Durch modellbasierte Algorithmen optimieren wir Betriebsstrategien vorausschauend, nicht reaktiv, und passen die Steuerung alle 15 Minuten an aktuelle Messwerte an.
BAFA-förderfähige Lösungen: Unsere Energiemanagementsoftware und Messtechnik sind beim BAFA als förderfähig gelistet, was die Investitionskosten für Ihre Anlage reduziert.
Ganzheitliche Begleitung: Von der Konzepterstellung über die Planung bis zur Inbetriebnahme stehen wir als Partner an Ihrer Seite, ohne dass Sie mehrere Dienstleister koordinieren müssen.

Wenn Sie prüfen möchten, welche Potenziale in Ihrer Anlage stecken, sprechen Sie uns an. Ein erstes Beratungsgespräch hilft Ihnen, Klarheit über sinnvolle nächste Schritte zu gewinnen.