Kläranlage Contracting: Energie-Contracting für Klärgas-BHKW und Energieeffizienz

Warum Kläranlagen oft der größte kommunale Stromverbraucher sind

Schulen, Rathäuser, Straßenbeleuchtung, Bäder – eine Kommune betreibt viele Energieverbraucher. Die Kläranlage sticht darunter heraus: Das Umweltbundesamt beschreibt Kläranlagen seit Langem als den größten einzelnen Stromverbraucher kommunaler Einrichtungen; als Größenordnung wird häufig rund ein Fünftel des kommunalen Stromverbrauchs genannt. Der Grund liegt im Verfahren: Die biologische Reinigung im Belebungsbecken funktioniert nur, wenn Mikroorganismen ständig mit Sauerstoff versorgt werden. Dazu drücken Gebläse Tag und Nacht Luft in die Becken. Hinzu kommen Pumpwerke im Zulauf, Rücklaufschlamm- und Rezirkulationspumpen, Rührwerke, Schlammentwässerung und die Beheizung der Faulung.

Für ein Contracting ist das eine ideale Ausgangslage. Der Energiebedarf ist hoch, gut vorhersagbar und fällt an 8.760 Stunden im Jahr an – ohne Wochenend- oder Ferienpause. Gleichzeitig besitzt jede Anlage mit Schlammfaulung einen eigenen erneuerbaren Energieträger: Klärgas. Wer dieses Gas vollständig und mit hohem Wirkungsgrad verstromt und parallel den Verbrauch der Belüftung senkt, kann einen großen Teil des Strombedarfs selbst decken. Warum das trotzdem vielerorts nicht passiert, hat meist drei Ursachen: knappe Investitionsbudgets, fehlendes Personal für den Betrieb komplexer Energietechnik und veraltete Aggregate, die längst über ihren wirtschaftlichen Lebenszyklus hinaus laufen. Genau diese drei Engpässe adressiert Contracting-Modelle.

Energiequellen auf der Kläranlage – vom Klärgas-BHKW bis zur Abwasserwärme

Eine Kläranlage ist nicht nur Verbraucher, sondern auch Energiestandort. Je nach Größe und Verfahrenstechnik stehen mehrere Quellen zur Verfügung, die sich im Contracting bündeln lassen:

Klärgas und BHKW

In der Faulung bauen Mikroorganismen unter Luftabschluss und bei beheizten Temperaturen – meist im mesophilen Bereich um 35 bis 38 °C – organische Bestandteile des Klärschlamms ab. Dabei entsteht Klärgas, das typischerweise zu etwa 60 bis 65 Prozent aus Methan besteht, der Rest ist überwiegend CO₂. Ein Blockheizkraftwerk verbrennt dieses Gas in einem Gasmotor und erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme. Die Wärme wird zu einem erheblichen Teil gleich wieder gebraucht: Der Faulbehälter muss auf Temperatur gehalten, der zugeführte Rohschlamm aufgeheizt werden. Damit schließt sich auf der Kläranlage ein Kreislauf, wie er für BHKW-Contracting kaum günstiger sein könnte – Brennstoff, Stromverbraucher und Wärmesenke liegen auf demselben Gelände.

Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist, wie viel des erzeugten Gases tatsächlich im BHKW landet. Jede Stunde, in der Gas über die Fackel abgebrannt werden muss – weil das BHKW gewartet wird, gestört ist oder der Gasspeicher zu klein ist –, ist verlorene Energie. Moderne Gasmotoren erreichen zudem deutlich höhere elektrische Wirkungsgrade als Aggregate, die vor zwei Jahrzehnten installiert wurden. Ein Austausch lohnt sich deshalb oft schon aus dem Wirkungsgradgewinn heraus.

Abwasserwärme und Photovoltaik

Gereinigtes Abwasser im Ablauf ist ganzjährig vergleichsweise temperaturstabil und eignet sich als Wärmequelle für eine Wärmepumpe. Der Engpass ist fast immer der Abnehmer: Die Kläranlage selbst hat durch die BHKW-Abwärme oft genug Wärme; interessant wird Abwasserwärme, wenn in der Nähe ein Wohngebiet, ein Gewerbegebiet oder ein Wärmenetz liegt. PV wiederum passt gut zum Lastprofil, weil der Grundlastbedarf der Anlage den Solarstrom tagsüber praktisch vollständig aufnimmt. Anlagen auf Betriebsgebäuden, Freiflächen am Rand des Geländes oder Überdachungen von Becken sind möglich; bei Letzteren sind Statik, Korrosion und die Zugänglichkeit für Betrieb und Wartung sorgfältig zu planen.

Contracting-Modelle für Kläranlagen im Vergleich

„Kläranlage Contracting“ ist kein einzelnes Produkt, sondern eine Familie von Vertragsmodellen. Welche passt, hängt davon ab, ob in erster Linie Erzeugung (BHKW), Betrieb (Personal, Know-how) oder Verbrauch (Belüftung, Pumpen) das Problem ist. Häufig werden Bausteine kombiniert.

Beim Energieliefer-Contracting stellt der Aufgabenträger das Klärgas bereit, der Contractor wandelt es um und verkauft Strom und Wärme zurück – oder er wird für die Verfügbarkeit und den Wirkungsgrad der Anlage bezahlt, wenn das Gas ohnehin der Kommune gehört. Wie die Vergütung in solchen Modellen aufgebaut ist und welche Laufzeiten üblich sind, erklärt unser Beitrag zum BHKW-Contracting. Beim Einspar-Contracting refinanziert sich die Investition aus der gemessenen Einsparung gegenüber einer vorab festgelegten Referenz (Baseline). Das Modell ist besonders geeignet für die Belüftung, weil deren Verbrauch sich gut messen und über Zulauffracht und Temperatur bereinigen lässt.

Energieeffizienz Kläranlage: Belüftung als größter Hebel

In Anlagen mit Belebungsverfahren entfällt häufig mehr als die Hälfte des Stromverbrauchs auf die Belüftung der biologischen Stufe. Wer die Energieeffizienz einer Kläranlage verbessern will, beginnt deshalb fast immer hier. Typische Ansatzpunkte sind:

• Gebläse: Ersatz alter Drehkolbengebläse durch effizientere Aggregate (etwa Turbo- oder Schraubengebläse) mit Drehzahlregelung, abgestimmt auf den realen Luftbedarf statt auf den Auslegungsfall.
• Belüfterelemente: Membranen altern, verstopfen und erhöhen den Druckverlust. Rechtzeitiger Tausch und feinblasige Belüftung verbessern den Sauerstoffeintrag je Kilowattstunde.
• Regelung: Sauerstoffregelung nach Bedarf, ergänzt um ammoniumbasierte Regelung oder Zonenregelung, vermeidet Überbelüftung in Schwachlastzeiten.
• Luftverteilung: Druckoptimierte Ventilstellungen („Most-open-valve“-Strategie) senken den Systemdruck und damit die Gebläseleistung.
• Pumpen und Antriebe: Hocheffiziente Motoren, Frequenzumrichter und passend ausgelegte Pumpen für Zulauf, Rücklaufschlamm und Rezirkulation.

Als methodische Grundlage hat sich in Deutschland das DWA-Arbeitsblatt A 216 („Energiecheck und Energieanalyse“) etabliert, das Kennwerte zum Vergleich mit anderen Anlagen liefert. Eine solche Analyse ist zugleich die ideale Baseline für ein Einspar-Contracting: Sie zeigt, wo die Anlage steht, welche Maßnahmen welchen Effekt versprechen und wie die Einsparung später sauber nachgewiesen wird. Wichtig: Effizienz darf nie zulasten der Reinigungsleistung gehen. Jede Maßnahme an der Belüftung wird deshalb mit der Betriebsleitung abgestimmt und so geregelt, dass die Einleitwerte jederzeit eingehalten bleiben.

Rechtsrahmen und Förderung für Energie-Contracting auf Kläranlagen

Der Rechtsrahmen für Energieprojekte auf Kläranlagen ist vielschichtig. Die folgenden Punkte gehören in jedes Konzept, Details prüfen wir für jede Anlage einzeln:

• EEG: Klärgas ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz als eigener Energieträger erfasst. Für Strom, der eingespeist wird, kommt eine Vergütung nach dem EEG in Betracht.
• KWKG: Das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz fördert KWK-Strom über Zuschläge, auch für eigenverbrauchten Strom unter bestimmten Voraussetzungen. EEG- und KWKG-Förderung für dieselbe Strommenge schließen sich aus – welche Schiene sinnvoller ist, ist eine Rechenfrage.
• Kommunalrichtlinie (NKI): Die Förderrichtlinie der Nationalen Klimaschutzinitiative enthält Förderschwerpunkte für Kläranlagen, darunter Potenzialstudien und investive Maßnahmen. Konditionen und Fristen ändern sich; wir prüfen den aktuellen Stand.
• Landesprogramme: Mehrere Bundesländer fördern Energieanalysen und Effizienzmaßnahmen in der Abwasserwirtschaft zusätzlich.
• Registrierung und Meldungen: Erzeugungsanlagen wie BHKW und PV sind im Marktstammdatenregister einzutragen; im Contracting übernimmt das der Contractor.
• Klärschlammverordnung (AbfKlärV): Sie verpflichtet größere Anlagen in den kommenden Jahren zur Phosphorrückgewinnung und schränkt die landwirtschaftliche Verwertung ein. Das verändert die Schlammstrategie – etwa Trocknung oder Monoverbrennung – und damit auch den Wärmebedarf. Ein Energiekonzept sollte diese Entwicklung von Anfang an mitdenken.

Im Contracting übernimmt Green Contracting das Fördermittel-Management – von der Auswahl des passenden Programms über den Antrag bis zum Verwendungsnachweis – und lässt die Förderwirkung in den Energiepreis einfließen. Wichtig bei allen Programmen: Anträge müssen in der Regel vor Beginn der Maßnahme gestellt werden.

Vergaberecht: Kläranlagen-Contracting für Kommunen und Zweckverbände

Gemeinden, Städte, Abwasserzweckverbände, Eigenbetriebe und Anstalten öffentlichen Rechts sind öffentliche Auftraggeber im Sinne von § 99 GWB. Ein Contracting-Vertrag ist deshalb grundsätzlich auszuschreiben. Oberhalb der EU-Schwellenwerte gelten Teil 4 des GWB und die Vergabeverordnung (VgV); unterhalb die Unterschwellenvergabeordnung (UVgO) oder das jeweilige Landesvergaberecht. Da Contracting-Verträge Planung, Bau, Lieferung und Betrieb über viele Jahre bündeln, wird der geschätzte Gesamtauftragswert über die Laufzeit schnell groß – er ist für die Wahl des Verfahrens maßgeblich.

In der Praxis bewährt sich eine funktionale Leistungsbeschreibung: Die Kommune beschreibt, was sie braucht (Strom- und Wärmeversorgung, Verfügbarkeit, Einsparziel), und überlässt den Bietern das Wie. Das fördert technische Innovation und macht Angebote über die Lebenszykluskosten vergleichbar. Wie ein solches Verfahren aufgebaut ist und welche Wertungskriterien sich eignen, beschreibt unser Beitrag zur Contracting-Ausschreibung.

Beispielrechnung: Klärgas-BHKW im Contracting

Die folgende Rechnung ist ein Beispiel mit offengelegten Annahmen, keine Zusage und kein Angebot. Sie zeigt, wie sich die Wirtschaftlichkeit eines Klärgas-BHKW zusammensetzt. Ihre eigenen Werte können deutlich abweichen.

Drei Einordnungen gehören dazu. Erstens: Die Wärme ist in dieser Rechnung nicht als Erlös angesetzt, weil sie überwiegend für die Faulturmbeheizung gebraucht wird – ohne BHKW müsste das Klärgas ohnehin in einem Kessel verbrannt werden. Der eigentliche Mehrwert des BHKW ist der Strom. Zweitens: Existiert bereits ein BHKW, zählt nur die Differenz – also zusätzlicher Strom durch höheren Wirkungsgrad, weniger Fackelstunden und höhere Verfügbarkeit. Drittens: Förderung nach KWKG oder EEG, Zuschüsse aus der Kommunalrichtlinie und steuerliche Effekte sind nicht eingerechnet und würden das Ergebnis je nach Einzelfall verändern. Ein belastbares Ergebnis liefert erst die Auswertung Ihrer realen Gasmengen, Gasanalysen und Lastgänge.

Checkliste: Diese Daten brauchen wir für den Energiecheck

Je vollständiger diese Unterlagen vorliegen, desto schneller und genauer wird das Konzept:

• Ausbaugröße und tatsächliche Belastung in Einwohnerwerten (EW), Größenklasse
• Stromverbrauch der letzten drei Jahre, möglichst mit Lastgang (15-Minuten-Werte)
• Klärgasmengen, Gasanalysen (Methan, Schwefelwasserstoff, Siloxane), Größe des Gasspeichers
• Fackelstunden bzw. abgefackelte Gasmengen pro Jahr
• Bestehendes BHKW: Baujahr, Leistung, Betriebsstunden, Wirkungsgrade, Wartungsvertrag
• Wärmebedarf von Faulung, Schlammbehandlung und Gebäuden; vorhandene Kessel
• Belüftungssystem: Gebläsetyp, Belüfteralter, Regelungskonzept, Sauerstoffsollwerte
• Vorhandene Energieanalyse (z. B. nach DWA-A 216) und geplante Investitionen
• Zeitliche Rahmenbedingungen: Klärschlammstrategie, anstehende Sanierungen, Haushaltsplanung

Ablauf: So wird Ihre Kläranlage zum Contracting-Projekt

1. Energiecheck: Aufnahme von Verbrauch, Gasbilanz, Wärmebedarf und Anlagenzustand; Vergleich mit Kennwerten; erste Einschätzung der Potenziale.
2. Konzept und Wirtschaftlichkeit: Varianten für BHKW, Belüftung, PV und Wärme, Lebenszykluskosten, Förderoptionen, Vergleich Eigenbetrieb gegenüber Contracting.
3. Vergabeweg klären: Schätzung des Auftragswerts, Wahl des Verfahrens, funktionale Leistungsbeschreibung und Wertungskriterien.
4. Vertrag: Leistungsgrenzen, Schnittstellen zum Klärbetrieb, Gasbereitstellung, Verfügbarkeit, Preisgleitung, Laufzeit, Messkonzept und Rückgabe der Anlagen am Vertragsende.
5. Umsetzung im laufenden Betrieb: Montage und Inbetriebnahme so geplant, dass Reinigungsleistung und Faulturmbeheizung ohne Unterbrechung gesichert bleiben.
6. Betrieb und Monitoring: Fernüberwachung, Wartung, Störungsdienst, jährlicher Bericht zu Erzeugung, Verfügbarkeit und Einsparung.

Fallstricke beim Klärgas-BHKW und beim Kläranlagen-Contracting

• Gasqualität unterschätzt: Siloxane aus Kosmetik- und Reinigungsmitteln bilden bei der Verbrennung abrasive Ablagerungen im Motor, Schwefelwasserstoff wirkt korrosiv. Ohne passende Gasreinigung (Entschwefelung, Aktivkohle, Trocknung) steigen Verschleiß und Ausfallzeiten erheblich. Gasanalysen gehören an den Anfang jedes Projekts.
• Fackelbetrieb als Dauerzustand: Ein zu kleiner Gasspeicher, ein einzelnes BHKW ohne Reserve oder lange Wartungsfenster führen dazu, dass regelmäßig Gas abgefackelt wird. Das kostet Strom, der dann zugekauft werden muss.
• Fehlende Redundanz für die Faulung: Die Faulturmbeheizung muss auch bei BHKW-Ausfall gesichert sein. Ein Reserve- oder Zweistoffkessel ist Pflichtbestandteil des Konzepts.
• Überdimensioniertes BHKW: Ein Aggregat, das auf eine optimistische Gasprognose ausgelegt ist, läuft im Teillastbetrieb oder taktet – mit schlechterem Wirkungsgrad und mehr Verschleiß. Mehrere kleinere Module sind oft robuster.
• Unklare Schnittstellen: Wer betreibt Gasstrecke, Speicher und Fackel? Wer haftet bei Explosionsschutz-Themen? Ungenaue Leistungsgrenzen sind der häufigste Grund für Streit im Vertrag.
• Vergabe übersprungen: Eine Direktvergabe ohne Vergabeverfahren kann zur Unwirksamkeit des Vertrags führen. Das Verfahren gehört in den Zeitplan.
• Baseline ohne Bereinigung: Beim Einspar-Contracting muss die Referenz um Zulauffracht, Temperatur und Regenwetter bereinigt werden, sonst ist die Einsparung nicht fair messbar.

Für wen sich Kläranlage Contracting lohnt – und für wen nicht

Auch für angrenzende Betriebe ist das Thema relevant: Industrielle Abwasserbehandlung, Lebensmittel- und Getränkeindustrie mit eigener Vorbehandlung oder Vergärung stehen vor ähnlichen Fragen. Mehr dazu auf unserer Seite zum Energie-Contracting für die Industrie.

Häufige Fragen zum Kläranlage Contracting