Wie werden Kläranlagen durch Messtechnik effizienter betrieben?

Lisa Pauli · 11 Okt. 2026

Kläranlagen werden durch Messtechnik effizienter betrieben, indem sie kontinuierlich Prozessdaten erfassen, auswerten und zur gezielten Steuerung von Energieverbrauchern wie Belüftungsanlagen, Pumpen und Gebläsen nutzen. Moderne Messtechnik schafft die Prozesstransparenz, die Betreiber brauchen, um Ressourcen gezielt einzusetzen, statt pauschal zu verbrauchen. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Messtechnik, Energieeffizienz und Prozessoptimierung in Kläranlagen.

Welche Messgrößen sind für den Betrieb einer Kläranlage wichtig?

Für den Betrieb einer Kläranlage sind vor allem Sauerstoffgehalt, Ammonium- und Nitratwerte, Trübung, pH-Wert, Durchfluss sowie der Energieverbrauch einzelner Aggregate die relevanten Messgrößen. Sie bilden die Grundlage für jede Prozessentscheidung und ermöglichen eine gezielte Steuerung der biologischen Reinigungsstufen.

Im Einzelnen lassen sich die Messgrößen nach ihrem Einsatzbereich unterscheiden:

Biologische Reinigungsstufe: Gelöster Sauerstoff (O₂), Ammonium (NH₄), Nitrat (NO₃), Phosphat und BSB/CSB-Werte steuern die Belüftung und die Zugabe von Fällmitteln.
Hydraulik und Durchfluss: Zulaufmengen, Rücklaufschlammmengen und Überschussschlammmengen bestimmen die Aufenthaltszeiten im Belebungsbecken.
Energieverbrauch: Strom- und Leistungsmessung an Gebläsen, Pumpen und Rührwerken zeigt, welche Aggregate den größten Anteil am Gesamtverbrauch haben.
Schlammbehandlung: Trockensubstanzgehalt und Entwässerungsgrad beeinflussen Transportkosten und Entsorgungsaufwand.

Besonders der Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken ist eine der wichtigsten Regelgrößen überhaupt. Zu viel Sauerstoff bedeutet unnötigen Energieverbrauch durch die Belüftungsanlage, zu wenig gefährdet die biologische Reinigungsleistung. Wer diesen Wert kontinuierlich misst und regelt, kann allein dadurch erhebliche Energiemengen einsparen, ohne die Ablaufqualität zu beeinträchtigen.

Wie hilft moderne Messtechnik dabei, Energie in Kläranlagen einzusparen?

Moderne Messtechnik spart Energie in Kläranlagen, indem sie Echtzeitdaten liefert, auf deren Basis Belüftungsanlagen, Pumpen und andere Großverbraucher bedarfsgerecht statt dauerhaft mit Volllast betrieben werden. Statt fester Zeitprogramme übernimmt die tatsächliche Prozesslage die Steuerung.

Kläranlagen gehören zu den energieintensivsten kommunalen Einrichtungen. Ein Großteil des Stromverbrauchs entfällt auf die Belüftung des Belebungsbeckens, oft 50 bis 70 Prozent des Gesamtverbrauchs. Ohne kontinuierliche Messtechnik laufen Gebläse häufig nach festen Zeitplänen oder mit konstanter Leistung, unabhängig davon, ob der Zulauf gerade hoch oder niedrig ist.

Durch die Kombination aus Sauerstoffsensoren, Ammoniumsonden und Durchflussmessern kann die Belüftungsleistung in Echtzeit an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden. Das Ergebnis: Die Gebläse laufen nur so stark, wie der biologische Prozess es tatsächlich erfordert. Ähnliches gilt für Pumpen in der Schlammlinie, die durch bedarfsgerechte Steuerung deutlich effizienter arbeiten.

Ein weiterer Hebel ist die Lastverschiebung. Wenn Messtechnik den Energieverbrauch einzelner Aggregate transparent macht, lassen sich energieintensive Prozesse gezielt in Zeiten mit niedrigen Strompreisen oder hoher Eigenstromproduktion aus Blockheizkraftwerken verlagern. Diese Art der Prozessoptimierung setzt voraus, dass Energiedaten und Prozessdaten gemeinsam erfasst und ausgewertet werden.

Was ist der Unterschied zwischen Online-Messtechnik und Laboranalyse in Kläranlagen?

Online-Messtechnik liefert kontinuierliche Messwerte in Echtzeit direkt im Prozess, während Laboranalysen diskrete Stichproben zu definierten Zeitpunkten auswerten. Für die Prozesssteuerung ist Online-Messtechnik unverzichtbar, für die Überwachung behördlicher Grenzwerte bleibt die Laboranalyse der anerkannte Standard.

Online-Messtechnik: Steuerung in Echtzeit

Online-Sensoren messen kontinuierlich und senden ihre Werte direkt an das Prozessleitsystem. Sauerstoffsonden, Ammoniumsensoren oder Trübungsmessgeräte reagieren auf Veränderungen im Minutentakt und ermöglichen eine automatische Regelung. Das ist die Grundlage für jede bedarfsgerechte Steuerung von Belüftung und Dosierung. Der Nachteil: Online-Sensoren benötigen regelmäßige Wartung, Kalibrierung und sind anfälliger für Verschmutzung oder Drift.

Laboranalyse: Referenz und Nachweis

Laboranalysen sind genauer, aufwendiger und zeitverzögert. Eine Probe, die morgens entnommen wird, liefert ihr Ergebnis oft erst Stunden später. Für die Echtzeitsteuerung ist das zu langsam. Für die Überwachung von Ablaufgrenzwerten gegenüber Behörden, für die Kalibrierung von Online-Sensoren und für die Qualitätssicherung sind Laboranalysen jedoch nach wie vor der anerkannte Nachweis. Beide Methoden ergänzen sich: Online-Messtechnik steuert den Prozess, die Laboranalyse validiert und dokumentiert.

Welche Fördermöglichkeiten gibt es für Messtechnik in Kläranlagen?

Für die Anschaffung von Messtechnik in Kläranlagen kommen vor allem Förderprogramme des Bundes und der Länder in Frage, insbesondere das BAFA-Programm zur Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft sowie KfW-Finanzierungen für kommunale Infrastruktur. Auch Energieaudits nach DIN EN 16247 können Voraussetzung oder Ausgangspunkt für Förderanträge sein.

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert im Rahmen des Programms Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW) Investitionen in Messtechnik, Sensorik und Energiemanagementsysteme, sofern sie nachweislich zur Effizienzsteigerung beitragen. Für kommunale Kläranlagen, die als Zweckverbände oder GmbHs organisiert sind, kann dieses Programm relevant sein.

Darüber hinaus bieten viele Bundesländer eigene Förderprogramme für Abwasserinfrastruktur und Energieeffizienz an. Es lohnt sich, die jeweiligen Landesförderbanken zu prüfen, da die Konditionen regional stark variieren.

Wichtig: Förderprogramme setzen häufig eine qualifizierte Energieberatung oder ein Energieaudit voraus. Wer ohnehin ein Energieaudit nach DIN EN 16247 durchführen lässt, schafft damit gleichzeitig die Grundlage für Förderanträge und erhält einen strukturierten Überblick über die größten Einsparpotenziale im Betrieb.

Wie lässt sich Messtechnik in bestehende Kläranlagen integrieren?

Messtechnik lässt sich in bestehende Kläranlagen schrittweise integrieren, ohne den laufenden Betrieb zu unterbrechen. Moderne Messgeräte kommunizieren über standardisierte Schnittstellen wie Modbus, PROFIBUS oder OPC-UA mit vorhandenen Leitsystemen und lassen sich nachrüsten, ohne die gesamte Steuerungsarchitektur zu ersetzen.

Der erste Schritt ist eine Bestandsaufnahme: Welche Messgrößen werden bereits erfasst? Wo bestehen Lücken? Welche Aggregate verursachen den größten Energieverbrauch, ohne dass deren Verbrauch transparent ist? Auf dieser Basis lässt sich ein Nachrüstkonzept entwickeln, das gezielt dort ansetzt, wo der größte Nutzen entsteht.

Für die Datenübertragung stehen heute verschiedene Kommunikationswege zur Verfügung. Neben kabelgebundenen Lösungen über LAN ermöglichen WLAN, LoRaWAN und Mobilfunk auch die Einbindung von Messpunkten, die räumlich weit vom Leitstand entfernt liegen, etwa in Außenbauwerken oder Pumpstationen. Das reduziert den Verkabelungsaufwand erheblich und macht die Nachrüstung wirtschaftlicher.

Ein häufig unterschätzter Aspekt ist die Datenhaltung und Auswertung. Neue Sensoren allein schaffen noch keine Transparenz. Erst wenn die Messwerte strukturiert gespeichert, visualisiert und mit anderen Prozessdaten verknüpft werden, entsteht ein echtes Bild des Anlagenbetriebs. Hier ist die Wahl der richtigen Software genauso wichtig wie die Auswahl der Sensorik.

Wann lohnt sich die Investition in neue Messtechnik für eine Kläranlage?

Die Investition in neue Messtechnik lohnt sich für eine Kläranlage, wenn der Energieverbrauch nicht vollständig transparent ist, Belüftungsanlagen oder Pumpen nach festen Zeitprogrammen statt bedarfsgerecht laufen oder wenn Grenzwertüberschreitungen ohne klare Ursache auftreten. In diesen Fällen amortisiert sich moderne Messtechnik häufig innerhalb weniger Jahre.

Ein konkreter Hinweis auf Handlungsbedarf ist ein hoher und schwankender Energieverbrauch ohne erkennbare Korrelation zur Zulaufmenge. Wenn die Stromkosten steigen, ohne dass die Reinigungsleistung besser wird, fehlt es an Transparenz über die tatsächlichen Verbrauchstreiber.

Weitere Situationen, in denen eine Investition sinnvoll ist:

Die Anlage steht vor einem Energieaudit nach DIN EN 16247 und benötigt belastbare Verbrauchsdaten.
Behördliche Auflagen erfordern eine engere Überwachung von Ablaufparametern.
Die Betriebsmannschaft verbringt viel Zeit mit manuellen Messrunden, die automatisiert werden könnten.
Ein Blockheizkraftwerk ist vorhanden, aber der Eigenstromeinsatz wird nicht optimiert.
Fördermittel stehen zur Verfügung, die die Investitionskosten deutlich reduzieren.

Grundsätzlich gilt: Je größer die Anlage und je höher der Energieverbrauch, desto schneller rechnet sich die Investition. Aber auch kleinere Kläranlagen profitieren, wenn durch bessere Daten manuelle Prozesse automatisiert und Betriebskosten dauerhaft gesenkt werden. Der eigentliche Mehrwert liegt nicht nur in der Energieeinsparung, sondern in der Prozesstransparenz, die bessere Entscheidungen im laufenden Betrieb ermöglicht.

Wie manageE Kläranlagen bei der Prozessoptimierung unterstützt

Wir verbinden langjährige Erfahrung in der Prozessautomation mit moderner Messtechnik und digitaler Infrastruktur, um Kläranlagen nicht nur energieeffizienter, sondern insgesamt transparenter und besser steuerbar zu machen. Unser Ansatz beginnt nicht mit der Technik, sondern mit der Frage: Wo fehlt Ihnen heute die Datenbasis, um fundierte Entscheidungen zu treffen?

Als Anbieter für Energie- und Effizienzlösungen bieten wir speziell für Betreiber von Kläranlagen und vergleichbaren Anlagen folgende Leistungen:

Eigene Messtechnik und Hardware: Unsere Messcontroller und Package Units erfassen Strom, Gas, Wasser und weitere Prozessgrößen und übertragen die Daten über LAN, WLAN, LoRaWAN oder Mobilfunk, unabhängig von der vorhandenen Infrastruktur.
Prädiktive Regelung: Durch modellbasierte Algorithmen simulieren wir alle 15 Minuten verschiedene Betriebsszenarien und passen die Steuerung automatisch an aktuelle Messwerte und externe Daten wie Wetterdaten oder Lastprognosen an.
Energiemanagementsoftware ohne Lizenzkosten: Unsere BAFA-gelistete EMS-Software macht Verbrauchsdaten sichtbar und auswertbar, ohne laufende Lizenzgebühren zu erzeugen.
Nachrüstung ohne Betriebsunterbrechung: Wir integrieren neue Messtechnik in bestehende Leitsysteme über standardisierte Schnittstellen und begleiten den gesamten Prozess von der Konzeption bis zur Inbetriebnahme.
Förderberatung: Unsere Messtechnik ist beim BAFA als förderfähig gelistet, und wir unterstützen Sie dabei, die richtigen Programme zu identifizieren.

Wenn Sie wissen möchten, wo in Ihrer Anlage die größten Optimierungspotenziale liegen, sprechen Sie uns an. Ein erstes Beratungsgespräch hilft dabei, den sinnvollsten Einstiegspunkt zu finden.