Der globale Klimawandel wirkt sich auch in Deutschland zunehmend aus: Im letzten Jahrzehnt häuften sich ausgeprägte Wetterextreme; auf anhaltende Trockenperioden folgten ungewöhnlich hohe lokale Niederschlagsmengen. Diese Entwicklung stellt viele Abwassersysteme vor neue Herausforderungen. Um Kanalnetze widerstandsfähiger gegenüber Starkregen und Trockenwetter zu machen, gewinnt die Digitalisierung der Abwasserwirtschaft zunehmend an Bedeutung. Die VDI-Expertenempfehlung 4900 zeigt, wie dabei vorzugehen ist.

Warum Abwassersysteme digitaler werden müssen

Trockenperioden und heftige Regenfälle gab es schon immer. Doch die Häufigkeit, Dauer und Intensität dieser Ereignisse am Rand des Normalbereichs nehmen in den letzten Jahren zu. Dies stellt die Abwassersysteme vor Probleme:

• In Trockenphasen sinkt die Fließgeschwindigkeit in den Rohren, Feststoffe können sich ablagern und den Abfluss zusätzlich beeinträchtigen. Ohne Verdünnung durch Regen intensivieren sich zudem bakterielle Zerfallsprozesse und damit die Geruchsentwicklung.
• Starke Regenfälle hingegen überlasten die Kanalsysteme, sorgen für Rückstau und Überschwemmungen. Bei starken Regenfällen können die Speicherkapazitäten von Regenüberlaufbecken überschritten werden. Mischwasserentlastungen in Gewässer können die Folge sein und erhebliche ökologische Schäden verursachen.

Verschärft wird die Lage durch Rohrsysteme, die vielerorts bereits etliche Jahrzehnte alt sind und dringend eine Sanierung benötigen: rund ein Fünftel der Leitungen in Deutschland ist deutlich sanierungsbedürftig.

Die Digitalisierung der Systeme ersetzt keine baulichen Maßnahmen. Sie hilft jedoch dabei, Risiken frühzeitig zu erkennen und vorhandene Kapazitäten durch gezielte Kanalnetzsteuerung besser zu nutzen. Damit wird sie zu einem wichtigen Baustein der Klimaanpassung in der Abwasserwirtschaft.

Was bietet die VDI-EE 4900?

Die VDI-Expertenempfehlung 4900 „Digitalisierung und Steuerung von Abwassersystemen“ beschreibt einen strukturierten Prozess zur Optimierung und Digitalisierung von Abwassersystemen. Sie begleitet Planende und Betreibende von der Bestandsaufnahme bis zur Umsetzung und Bewertung von Maßnahmen.

Schritt für Schritt zeigt sie den Weg zum digitalisierten System:

• Ausgangslage erfassen
• Ziele definieren
• Bestand analysieren
• Potenziale bewerten
• Maßnahmen priorisieren
• Umsetzung überprüfen und laufend verbessern

Damit bietet die Expertenempfehlung Orientierung für die systematische Digitalisierung und Steuerung von Abwassersystemen.

Vom Kanalbestand zur erfolgreichen Digitalisierungsstrategie

Die Möglichkeiten und Maßnahmen zur Digitalisierung von Kanalisationsabschnitten sind vielfältig und stark von der Ausgangslage abhängig: Während in modernen, neu gebauten Systemen oft nur kleine Anpassungen erforderlich sind, können in den historisch gewachsenen Kanalisationen mancher Großstädte umfangreiche Arbeiten notwendig werden.

Grundlage für alle Tätigkeiten ist eine sorgfältige Bestandsaufnahme nach VDI-EE 4900:

• bauliche Infrastruktur
• technische und digitale Infrastruktur
• personelle Ressourcen

Auf dieser Grundlage lassen sich konkrete Bedarfe erkennen, Ziele festlegen und Maßnahmen sinnvoll priorisieren. Die VDI-EE 4900 liefert den Rahmen für eine systematische Bestandsaufnahme und schafft das Fundament für die weitere Digitalisierungsstrategie.

Das Reifegradmodell – sechs Stufen zum intelligenten Abwassersystem

Die Expertenempfehlung VDI-EE 4900 orientiert sich am Reifegradmodell Abwasserentsorgung 4.0 mit sechs Stufen. Sie stellen eine Einstufung des Digitalisierungsgrads dar und bauen aufeinander auf:

Das Modell zeigt auch: Digitalisierung muss nicht in einem einzigen umfassenden Projekt umgesetzt werden. So kann beispielsweise zunächst Sensorik an besonders relevanten Punkten ergänzt werden. Mittelfristig sollte dann der Ausbau der digitalen Infrastruktur folgen und kritische Bereiche gezielt saniert werden. Das langfristige Ziel ist ein digitaler Zwilling, der die digitale Kontrolle und Steuerung des gesamten Systems ermöglicht.

Die Reifegrade und Technologien im Überblick:

Abwassernetz-Digitalisierung braucht die richtige Infrastruktur

Eine Handvoll Sensoren ist noch kein digitales Abwassersystem. Für eine erfolgreiche Digitalisierung müssen bauliche, technische, digitale und personelle Voraussetzungen zusammenspielen.

Die bauliche Infrastruktur bildet die Grundlage und umfasst Zustand, Leistungsfähigkeit und Aufbau des Kanalnetzes. Die technische Infrastruktur besteht aus Sensoren, Aktoren sowie Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik. Hinzu kommt die digitale Infrastruktur mit Kommunikationswegen, Datenmanagement und Cybersicherheitsmaßnahmen. Die Digitalisierung erfordert zudem qualifizierte Mitarbeitende mit Kompetenzen in Bereichen wie Messtechnik, Automatisierung, Datenanalyse und IT-Sicherheit.

VDI-EE 4900: Checklisten und Arbeitshilfen für die Praxis

Die VDI-EE 4900 enthält mehrere Arbeitshilfen für die praktische Umsetzung von Digitalisierungsprojekten:

• Umfrageergebnisse zur Reduzierung von Mischwasserentlastungen
• Schulungsempfehlungen für unterschiedliche Zielgruppen
• Datenerfassungsbögen für die bauliche, technische und digitale Infrastruktur
• Checkliste für Umsetzung und Implementierung

Fazit: Mit der neuen VDI-EE 4900 Kanalnetze resilienter betreiben

Klimawandel und Sanierungsbedarf stellen viele Abwassersysteme vor neue Anforderungen. Mit den richtigen Maßnahmen lassen sich die zunehmenden Extremwetterereignisse auffangen. Gefährliche Mischwasserüberläufe, hygienische Missstände, Geruchsbelastung und Schäden an Anlagen und Gebäuden können reduziert und vermieden werden. 

Die VDI-EE 4900 beschreibt einen strukturierten Weg, um diesen Wandel schrittweise umzusetzen. Digitale Kanalnetzsteuerung, datenbasierte Entscheidungen und perspektivisch auch digitale Zwillinge werden dabei zunehmend zu wichtigen Werkzeugen einer resilienten Abwasserinfrastruktur.