Jede kommunale Kläranlage in Deutschland misst permanent: Zulauffrachten, Sauerstoffgehalte, Trübung, Durchflüsse, Energieverbrauch, Fällmitteldosierung, Schlammspiegel. Ein Prozessleitsystem protokolliert das rund um die Uhr. Allein für den jährlichen DWA-Leistungsnachweis werden bundesweit über 3,6 Millionen Einzelmessungen aus der Selbstüberwachung der Anlagen zusammengetragen. Die Daten sind also da.
Die Frage ist: Was passiert danach mit ihnen?
In den meisten Fällen: nicht viel. Sie liegen in der Trenddarstellung des Leitsystems, werden für die behördliche Meldung ausgewertet – und verschwinden dann in der Datenbank. Die eigentliche Analyse, die Muster über Wochen und Jahre erkennt, die Zusammenhänge zwischen mehreren Prozessgrößen aufdeckt oder Abweichungen frühzeitig anzeigt, findet selten statt. Dafür fehlt im Betriebsalltag schlicht die Zeit.
Drei Bereiche, in denen das teuer wird
Energie. Kommunale Kläranlagen sind mit einem Anteil von rund 20 Prozent am kommunalen Stromverbrauch der größte Energieverbraucher in den Gemeinden – vor Schulen, Krankenhäusern und Straßenbeleuchtung. Laut Umweltbundesamt liegt der bundesweite Stromverbrauch bei rund 4.400 GWh pro Jahr, was der Erzeugungsleistung eines modernen Steinkohlekraftwerks entspricht. Fachpublikationen gehen von Energieeinsparpotenzialen auf einzelnen Anlagen von bis zu 70 Prozent aus. Der DWA-Leistungsnachweis zeigt zwar einen leichten Rückgang des Gesamtstromverbrauchs in den letzten Jahren – doch das ist ein bundesweiter Mittelwert. Wie viel auf der eigenen Anlage tatsächlich möglich wäre, zeigt erst eine systematische Auswertung der eigenen Betriebsdaten.
Chemikalien. Fällmittel zur Phosphorelimination sind nicht nur ein Kostenfaktor, sondern – wie die Lieferengpässe 2022 gezeigt haben – auch ein Versorgungsrisiko. Wer die Dosierung nicht datenbasiert und lastabhängig steuert, sondern nach Erfahrungswerten oder festen Sollwerten fährt, verbraucht in aller Regel mehr, als der Prozess eigentlich braucht. Echtzeitgesteuerte, an Messwerte gekoppelte Dosierung senkt den Verbrauch nachweislich, ohne die Reinigungsleistung zu gefährden.
Betriebssicherheit und Personal. Der Fachkräftemangel ist in der Wasserwirtschaft längst angekommen: Laut Bundesagentur für Arbeit und Institut der deutschen Wirtschaft ist inzwischen in rund 44 Prozent aller Berufsgruppen in Deutschland ein Engpass zu verzeichnen, und die Abwasserbranche gilt als besonders betroffen. Weniger Personal muss dieselbe – oder wegen alternder Anlagen sogar wachsende – Aufgabenlast bewältigen. Gerade hier könnten Daten entlasten: vorausschauende Wartung statt reaktiver Störungsbehebung, automatisierte Frühwarnung statt manueller Kontrollgänge, Mustererkennung statt Bauchgefühl bei der Störungssuche. Der Bundestag hat in einer aktuellen Stellungnahme genau diese Felder – vorausschauende Wartung und verschmutzungsabhängiger Betriebsmitteleinsatz – als zentrale Digitalisierungspotenziale für Kläranlagen benannt.
Verfahren, aber auch Methoden wie Random Forest, XGBoost oder Zeitreihenmodelle (z. B. Prophet) können aus historischen Betriebsdaten herausarbeiten:
- welche Prozessgröße den größten Einfluss auf eine Zielgröße hat (z. B. auf den Stromverbrauch der Gebläse oder auf Ablaufwerte),
- ob und wie sich saisonale oder tageszeitliche Muster gezielt für den Betrieb nutzen lassen,
- an welchen Stellen sich Abweichungen ankündigen, bevor sie zum Problem werden.
Das sind keine Modellexperimente für die Wissenschaft, sondern sehr konkrete Antworten auf sehr konkrete Betriebsfragen – vorausgesetzt, jemand nimmt sich der eigenen Anlagendaten systematisch an.
Wo ich ansetze
Genau hier sehe ich meine Rolle: als externer Datenpartner, der bestehende Betriebsdaten aus Prozessleitsystem, Laborwerten und Energiemessung zusammenführt und mit statistischen und Machine-Learning-Methoden auswertet – mit dem Ziel, konkrete Hebel für OPEX-Senkung und Betriebssicherheit sichtbar zu machen. Losgelöst vom Tagesgeschäft der Anlage, mit dem Blick von außen und dem Werkzeugkasten der Datenanalyse.
In den kommenden Beiträgen zeige ich anhand konkreter Fragestellungen, wie das in der Praxis aussehen kann.
Quellen: Umweltbundesamt (Energieeffizienz kommunaler Kläranlagen), BMUKN (Statistik Abwasserentsorgung), DWA-Leistungsnachweis kommunaler Kläranlagen, Bundesagentur für Arbeit (Fachkräftebedarf), Institut der deutschen Wirtschaft (IW), Deutscher Bundestag (Anlagenkonvolut zur Digitalisierung der Kreislaufwirtschaft/Wasserwirtschaft, 2023), Handelsblatt (Fällmittel-Lieferengpässe 2022).