Wie Digitalisierung die Prozesseffizienz kommunaler Kläranlagen verändert

Lisa Pauli · 14 Okt. 2026

Kommunale Kläranlagen stehen vor einer doppelten Herausforderung: Sie müssen zuverlässig und sicher arbeiten und gleichzeitig wirtschaftlicher werden. Die Energiekosten der biologischen Reinigungsstufe machen durchschnittlich 60 bis 80 Prozent der gesamten Betriebskosten aus. Das ist ein erheblicher Kostenfaktor, der sich durch moderne Technologien gezielt beeinflussen lässt. Dieser Artikel erklärt, wie die Digitalisierung kommunaler Kläranlagen funktioniert, welche Systeme dabei zusammenspielen und wie Sie als Betreiber oder planender Ingenieur den Weg zur digitalisierten Anlage konkret angehen können.

Der Aufbau folgt einer klaren Lernlogik: Wir beginnen mit den Grundlagen, erklären dann die technischen Zusammenhänge und schließen mit praktischen Hinweisen zu Hürden und Fördermöglichkeiten. So erhalten Sie ein vollständiges Bild, das Sie direkt in Ihren Betriebsalltag übertragen können.

Was bedeutet Digitalisierung für den Kläranlagenbetrieb?

Digitalisierung im Kläranlagenbetrieb bedeutet, dass Prozesse, Maschinen und Messstellen systematisch miteinander vernetzt werden, sodass Betriebsdaten in Echtzeit erfasst, ausgewertet und für Entscheidungen genutzt werden können. Es geht nicht darum, analoge Technik einfach durch digitale zu ersetzen, sondern darum, Prozesstransparenz herzustellen, die bisher nicht existierte.

Ein konkretes Beispiel: In einer traditionell betriebenen Kläranlage liest das Personal Messwerte manuell ab, trägt sie in Listen ein und reagiert auf Abweichungen, wenn sie bereits eingetreten sind. In einer digitalisierten Anlage werden dieselben Werte kontinuierlich erfasst, automatisch ausgewertet und bei Bedarf direkt in die Steuerung eingespeist. Das verändert die Rolle des Betriebspersonals grundlegend: von der reaktiven Kontrolle hin zur vorausschauenden Steuerung.

Digitalisierung umfasst dabei mehrere Ebenen:

Sensorik und Messtechnik: Kontinuierliche Erfassung von Prozessparametern wie Sauerstoffgehalt, Durchfluss, Temperatur und Trübung
Datenübertragung und -speicherung: Automatisierte Weiterleitung der Messwerte an zentrale Systeme
Prozessleittechnik: Softwaregestützte Visualisierung und Steuerung aller Anlagenkomponenten
Analyse und Optimierung: Auswertung der gesammelten Daten zur Verbesserung von Prozessen und Energieeinsatz

Wichtig ist zu verstehen, dass Digitalisierung kein einmaliges Projekt ist, sondern ein kontinuierlicher Prozess. Kläranlagen, die heute mit der Vernetzung beginnen, schaffen die Grundlage für weitergehende Optimierungen in den kommenden Jahren.

Wie digitale Systeme Energieverbrauch und Prozesse verknüpfen

Aufbauend auf dem Grundverständnis der Digitalisierung stellt sich die Frage, wie Energieverbrauch und Prozessführung konkret zusammenhängen. Der Schlüssel liegt in der Verknüpfung von Betriebsdaten mit Energiedaten, also darin, sichtbar zu machen, welcher Prozessschritt wie viel Energie verbraucht und warum.

In der biologischen Reinigungsstufe ist die Belüftung der Belebungsbecken der größte Einzelverbraucher. Wie viel Luft eingeblasen werden muss, hängt von der aktuellen Schmutzfracht im Zulauf ab. Diese Schmutzfracht schwankt im Tagesverlauf erheblich. Ohne digitale Verknüpfung laufen Gebläse oft auf einem festen Niveau, das für Spitzenlast ausgelegt ist, auch wenn die tatsächliche Last deutlich geringer ist. Das kostet unnötig Energie.

Digitale Systeme lösen dieses Problem, indem sie Zulaufdaten, Sauerstoffmessung und Gebläseleistung in Echtzeit miteinander verbinden. So entsteht eine regelkreisbasierte Steuerung, die den Energieeinsatz an den tatsächlichen Bedarf anpasst. Weitere Bereiche, in denen diese Verknüpfung Wirkung zeigt:

Schlammbehandlung: Entwässerungsaggregate und Faulbehälter lassen sich lastabhängig steuern
Pumpwerke: Fördermengen können an Zulaufschwankungen angepasst werden, statt konstant auf Maximalleistung zu laufen
Eigenstromerzeugung: Blockheizkraftwerke, die mit Klärgas betrieben werden, können gezielt dann eingesetzt werden, wenn der Strombedarf der Anlage am höchsten ist

Die Verknüpfung von Prozess- und Energiedaten schafft damit nicht nur Transparenz, sondern direkt nutzbare Steuerungsgrundlagen. Betreiber sehen erstmals, wo Energie tatsächlich verbraucht wird, und können gezielt eingreifen.

Prädiktive Regelung als Schlüssel zur Prozessoptimierung

Prädiktive Regelung ist ein Ansatz, bei dem ein Algorithmus nicht nur auf aktuelle Messwerte reagiert, sondern zukünftige Zustände berechnet und die Steuerung entsprechend vorausschauend anpasst. Das unterscheidet sie grundlegend von klassischen Regelkreisen, die ausschließlich auf Ist-Werte reagieren.

Stellen Sie sich den Unterschied so vor: Ein klassischer Regler ist wie ein Autofahrer, der nur auf das schaut, was direkt vor ihm liegt. Ein prädiktiver Regler ist wie ein Fahrer, der auch die Wettervorhersage, den Streckenplan und den Kraftstoffstand im Blick hat und die Fahrweise entsprechend anpasst, bevor ein Problem entsteht.

Für die Prozessoptimierung in Kläranlagen bedeutet das konkret:

Zulaufmengen und Schmutzfrachten lassen sich auf Basis historischer Muster und aktueller Wetterdaten vorausberechnen
Belüftungsaggregate werden nicht reaktiv, sondern vorausschauend gesteuert, was Energiespitzen vermeidet
Wartungsintervalle können auf Basis von Betriebsdaten geplant werden, statt nach festen Zeitplänen festgelegt zu werden

Prädiktive Regelung setzt voraus, dass ausreichend Prozessdaten vorliegen und ein Modell der Anlage existiert, das die relevanten Zusammenhänge abbildet. Dieser Aufbau ist der aufwendigste Schritt, zahlt sich aber durch dauerhaft stabilere Prozesse und niedrigere Betriebskosten aus. Anlagen, die bereits mit digitaler Messtechnik und vernetzten Systemen arbeiten, haben hier einen klaren Vorsprung, weil die Datenbasis bereits vorhanden ist.

Typische Hürden bei der digitalen Transformation von Klärwerken

Die digitale Transformation kommunaler Kläranlagen scheitert selten an fehlender Technologie, sondern häufig an organisatorischen und strukturellen Hürden. Diese zu kennen, hilft dabei, realistische Erwartungen zu setzen und die richtigen Schritte in der richtigen Reihenfolge zu planen.

Heterogene Anlagenstruktur

Viele Kläranlagen wurden über Jahrzehnte schrittweise erweitert. Dabei kamen Steuerungssysteme verschiedener Hersteller und Generationen zum Einsatz, die nicht ohne Weiteres miteinander kommunizieren. Die Integration dieser Systeme in eine einheitliche Datenbasis ist technisch anspruchsvoll und erfordert Erfahrung in der Prozessleittechnik.

Fehlende Datenstrategie

Viele Betreiber erfassen bereits Daten, nutzen sie aber nicht systematisch. Messwerte werden protokolliert, aber nicht ausgewertet. Eine digitale Transformation beginnt deshalb nicht mit neuer Hardware, sondern mit der Frage: Welche Daten brauchen wir, um welche Entscheidungen besser treffen zu können? Ohne diese Klarheit entsteht eine Datenmenge ohne Mehrwert.

Qualifikation des Betriebspersonals

Digitale Systeme verändern die Anforderungen an das Personal. Betriebsleiter und Klärwerkspersonal müssen in der Lage sein, Dashboards zu interpretieren, Alarme richtig einzuordnen und Systemparameter anzupassen. Das erfordert Schulung und Zeit. Projekte, die diesen Aspekt vernachlässigen, stoßen in der Praxis auf Akzeptanzprobleme.

Betriebssicherheit als Priorität

Kläranlagen sind kritische Infrastruktur. Jede Änderung an Steuerungssystemen muss so geplant werden, dass der laufende Betrieb nicht gefährdet wird. Das bedeutet, dass Digitalisierungsprojekte in der Regel schrittweise umgesetzt werden, mit ausreichend Zeit für Tests und Parallelbetrieb.

Fördermöglichkeiten und wirtschaftliche Bewertung digitaler Investitionen

Digitale Investitionen in Kläranlagen lassen sich wirtschaftlich bewerten, indem man die Einsparungen durch optimierten Energieeinsatz, reduzierte Wartungskosten und vermiedene Strafzahlungen den Investitionskosten gegenüberstellt. Dabei ist es wichtig, nicht nur die direkten Energieeinsparungen zu betrachten, sondern auch den Wert der gewonnenen Prozesstransparenz, die langfristig bessere Betriebsentscheidungen ermöglicht.

Ein relevanter Rahmen für die wirtschaftliche Einordnung ist die AbwAG-Reform, deren Auswirkungen 2026 spürbar werden. Das Abwasserabgabengesetz wurde angepasst, um die Ziele der europäischen Wasserrahmenrichtlinie zu erfüllen. Die Abwasserabgabe ist dabei kein Entgelt für die Reinigungsleistung, sondern eine staatliche Sonderabgabe auf die verbleibende Restverschmutzung, die trotz Reinigung in Gewässer eingeleitet wird. Betreiber, die ihre Reinigungsleistung durch digitale Prozessoptimierung verbessern und Schadeinheiten reduzieren, können ihre Abgabenlast direkt senken. Das macht Investitionen in Prozesseffizienz auch aus dieser Perspektive wirtschaftlich relevant.

Auf der Förderseite bietet das BAFA-Programm zur Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft einen wichtigen Ansatzpunkt. Messtechnik und Systeme, die als förderfähig gelistet sind, können bezuschusst werden, was die Investitionsschwelle deutlich senkt. Bei der wirtschaftlichen Bewertung sollten Betreiber folgende Faktoren einbeziehen:

Energieeinsparung: Reduzierter Stromverbrauch durch bedarfsgerechte Steuerung von Belüftung und Pumpen
Abgabenoptimierung: Niedrigere Abwasserabgabe durch verbesserte Reinigungsleistung
Wartungskosten: Vorausschauende Instandhaltung reduziert ungeplante Ausfälle und teure Notfallreparaturen
Personaleffizienz: Automatisierte Überwachung entlastet das Betriebspersonal bei Routineaufgaben
Förderzuschüsse: BAFA-Förderung kann einen Teil der Investitionskosten abdecken

Eine realistische Wirtschaftlichkeitsberechnung sollte immer anlagenspezifisch erfolgen, weil Ausgangssituation, Anlagengröße und bestehende Infrastruktur den Nutzen erheblich beeinflussen. Als Orientierung gilt: Je höher der aktuelle Energieverbrauch und je weniger digitalisiert die Anlage bisher ist, desto größer ist das Einsparpotenzial.

Prozessoptimierung für Kläranlagen mit manageE

Wir begleiten Betreiber kommunaler und industrieller Kläranlagen auf dem Weg zur digitalisierten, effizienten Anlage. Unser Ansatz beginnt nicht mit Technik, sondern mit der Frage, welche Prozesse bei Ihnen Transparenz und Steuerbarkeit brauchen. Auf dieser Grundlage entwickeln wir Lösungen, die zu Ihrer Anlage passen.

Als Beratungs- und Technologieunternehmen mit über 30 Jahren Erfahrung in der Prozessleittechnik bieten wir über unsere Energie- und Effizienzlösungen einen ganzheitlichen Service, der von der ersten Analyse bis zur vollständigen Umsetzung reicht. Was das konkret bedeutet:

Eigenentwickelte Messtechnik, die als förderfähig beim BAFA gelistet ist und Prozess- und Energiemanagement bezahlbar macht
Prädiktive Regelung, die alle 15 Minuten mit aktuellen Messwerten aktualisiert wird und Energieflüsse vorausschauend optimiert
Integration bestehender Steuerungssysteme in eine einheitliche Datenbasis, ohne den laufenden Betrieb zu gefährden
Begleitung von der Konzeptphase über die Planung bis zur Inbetriebnahme, inklusive Schulung des Betriebspersonals
Unterstützung bei der Beantragung von BAFA-Fördermitteln zur Senkung der Investitionskosten

Wenn Sie wissen möchten, welches Optimierungspotenzial in Ihrer Anlage steckt, sprechen Sie uns an. Ein Beratungsgespräch hilft dabei, den sinnvollen nächsten Schritt für Ihre spezifische Situation zu bestimmen.