Resiliente Wasserwirtschaft 4.0: Digitalisierung, Finanzierung und Klimaanpassung in der kommunalen Wasserversorgung

Mehr denn je kommt es darauf an, Risiken frühzeitig zu erkennen und Infrastrukturen so zu gestalten, dass sie auch unter veränderten Bedingungen zuverlässig funktionieren. Dies bedarf eines Transformationsprozesses in der Wasserwirtschaft. Digitalisierung ist ein zentraler Hebel, um sie erfolgreich zu bewältigen.

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Digitalisierung als Grundlage moderner Resilienz

Der Klimawandel verändert die natürlichen Rahmenbedingungen. Trockenperioden und, sinkende Grundwasserstände einerseits sowie Starkregen und andere Extremwetterereignisse andererseits erschweren die jederzeit sichere Versorgung. Zugleich zwingt dieser Wandel die Branche, effizienter und transparenter zu werden. Eine robuste Wasserversorgung benötigt heute vor allem eines: belastbare Daten.

Moderne Sensorik, Smart Metering und vernetzte Steuerungssysteme (Internet of Things (IoT)) machen den Zustand der Netze sichtbar und erlauben ein präziseres und vorausschauendes Arbeiten. So lassen sich Leckagen schneller finden, Verbräuche besser prognostizieren und Anlagen effizienter betreiben. Digitale Zwillinge¹, automatisierte Auswertungssysteme und GIS-basierte Analysen helfen zudem bei Investitionsentscheidungen, beispielsweise wenn es darum geht, Sanierungen zu priorisieren oder Engpässe frühzeitig zu erkennen. Kurz: Digitalisierung schafft den Überblick, den eine resiliente Infrastruktur braucht.

Datenkompetenz – der oft unterschätzte Erfolgsfaktor

Jedoch genügt Technik allein nicht. Damit die gewonnenen Daten zielführend genutzt werden können, müssen Versorger technische, organisatorische und strategische Kompetenzen aufbauen. Dies umfasst:

• Die Fähigkeit, Daten auszuwerten und zu interpretieren,
• klare Zuständigkeiten und Rollen in der Organisation,
• Wissen über Datenschutz, IT-Sicherheit sowie Schnittstellen
• und nicht zuletzt eine verständliche Kommunikation gegenüber Kunden und Politik.

Die Daten werden Grundlage für Investitionsentscheidungen, einen wirtschaftlichen Betrieb und zielgerichtete Entgelte.
Gerade kleinere und mittlere Versorger können Digitalisierung allein kaum stemmen. Interkommunale Zusammenarbeit – ob durch gemeinsame Plattformen, Personalpools oder regionale Kompetenzzentren – wird deshalb zunehmend zum Erfolgsmodell. Sie senkt Kosten, reduziert Risiken und schafft Zugang zu Fachwissen, das vor Ort oft knapp ist. Dabei ist der Aufbau technischer und datenorientierter Kompetenzen eine Daueraufgabe. Hier sind Weiterbildungen, duale Studienangebote oder geteilte Fachstellen zentrale Werkzeuge.

Neue Entgeltmodelle: Signale für Nutzer und stabiles Fundament für Investitionen

Die deutsche Wasser- und Abwasserwirtschaft steht vor enormen Investitionsherausforderungen. Eine Studie im Auftrag des Verbands kommunaler Unternehmen (VKU) ermittelt einen Investitions- und Finanzierungsbedarf für den zweiten Lebenszyklus der Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsnetze für die kommenden zwei Jahrzehnte von rund 800 Milliarden Euro. Von den notwendigen Investitionen sind rund 10 bis 15 Prozent auf die zukünftigen Anpassungen an den Klimawandel und andere unvorhersehbare Ereignisse zurückzuführen.² Dabei ist Digitalisierung ein zentrales Werkzeug der Klimaanpassung. Für Versorger bedeutet dies, Investitionen frühzeitig in die Finanzplanung aufzunehmen. Gerade im Hinblick auf den Klimawandel müssen notwendige Investitionen transparent kommuniziert werden, denn sonst gerät die Finanzierung schnell ins Hintertreffen.

Jedoch stellt die Schaffung von resilienten, digital unterstützten Wasserversorgungssystemen eine große finanzielle Herausforderung für Kommunen und Versorgungsunternehmen dar. Hier können Fördermittel helfen, die Finanzierungsbelastung zu reduzieren. Zudem sind die Entgelte so zu gestalten, dass sie die tatsächlichen Anforderungen der Infrastruktur abbilden.

Die heutige Entgeltgestaltung bildet weder den Klimawandel noch die tatsächlichen Belastungen des Netzes vollständig ab. Digitale Messtechnik eröffnet neue Wege, Entgelte zielgerichteter zu gestalten. Denn durch die Einführung dynamischer Tarifmodelle können Versorgungsunternehmen und Kommunen ihre Entgeltstrukturen stärker an tatsächlichem Verbrauch, Leistung und Infrastrukturkosten ausrichten und damit gleichzeitig Transparenz schaffen und Anreize für einen sparsamen Umgang mit Wasser setzen.³ Dabei könnte neben dem mengenabhängigen Anteil ein differenzierter Grundpreis für Vorhalteleistung (Netz, Druckhaltung, Infrastruktur) eingeführt werden, ergänzt durch Komponenten, die wetter-, bedarfs- oder netzqualitätsabhängig variieren.

Beispiele für wetter-, bedarfs- und netzqualitätsabhängige Komponenten

Wetterabhängige Komponenten

Ziel: Anreiz zum sparsamen Verbrauch in Trockenzeiten und gerechtere Kostenverteilung bei erhöhtem Aufwand.

Dürre-/Hitzekomponente:
In besonders trockenen Monaten oder bei regionalen Wasserknappheiten kann ein temporärer Zuschlag aktiviert werden, der den zusätzlichen Aufwand für Wasserförderung und -aufbereitung abbildet.
Beispiel: 5 Prozent Aufschlag auf den Verbrauchspreis bei Unterschreiten bestimmter Grundwasserpegel oder Trockenperioden.

Bedarfsabhängige Komponenten

Ziel: Netzbelastung und Verbrauchsspitzen glätten, um Kosten für Kapazitätsvorhaltung zu reduzieren.

• Spitzenlasttarif:
  Höhere Preise bei überdurchschnittlichem Verbrauch im gesamten Netz zu bestimmten Tageszeiten oder Jahresphasen (z. B. Sommerbewässerung).
• Leistungspreiskomponente:
  Differenzierte Grundpreise nach Vorhalteleistungskomponenten (z. B. notwendiger Druckbedarf, benötigter Durchfluss, technische Dimensionierung der Anschlussleitung, besondere Spitzenlastanforderungen).
• Verbrauchsintensitätskomponente:
  Steigende Preisstufen bei überproportionalem Wasserverbrauch, um hohe Einzelverbräuche (z. B. Gartenbewässerung, Pools) stärker zu bepreisen.

Netzqualitätsabhängige Komponenten

Ziel: Investitionen in Infrastruktur und Qualitätssicherung verursachungsgerecht abbilden.

• Qualitätskomponente:
  Bei erhöhtem Aufwand für Aufbereitung (z. B. Nitratbelastung, Wasserhärte, mikrobiologische Nachbehandlung) kann eine Qualitätskomponente (variabel) in Abhängigkeit vom realen Mehraufwand erhoben werden.
• Versorgungssicherheitskomponente:
  Bei Netzen mit höherer Redundanz (z. B. zusätzliche Speicher, Reservebrunnen) können die anteiligen Kosten ausgewiesen werden – Transparenz über „Sicherheitskosten“ fördert Akzeptanz.

Allerdings lassen sich solche dynamischen Tarife nur entwickeln, wenn Versorger heute beginnen, die notwendigen Daten zu erheben und zu analysieren. Hierzu bedarf es der Schaffung von rechtlichen Rahmenbedingungen und der Möglichkeit zur Erprobung solcher dynamischer Entgeltmodelle, damit die Digitalisierung auch den wirtschaftlichen Gestaltungsspielraum erweitert.

Fazit:

Jetzt handeln, um den Vorsprung zu sichern

Die Transformation der Wasserwirtschaft erfordert eine umfassende Digitalisierung der Infrastruktur, einschließlich des Einsatzes von Sensorik, Smart Metering und IoT-Systemen, dem Aufbau zentraler Datenplattformen und digitaler Zwillinge sowie der Nutzung von Künstlicher Intelligenz zur Prognose von Netzbelastungen, Leckagen und Extremereignissen. Parallel dazu müssen Verwaltungs- und Kundenprozesse digitalisiert werden.

Gleichzeitig gewinnt die Klimaanpassung an Bedeutung: Systematische Risikoanalysen, eine resiliente Planung von Trinkwassernetzen sowie Notfall- und Versorgungssicherheitskonzepte sind zentrale Bausteine.

Eine nachhaltige Finanzierung bildet das Fundament dieser Entwicklungen und umfasst strategische, mehrjährige Investitionsplanungen, die Nutzung von Fördermitteln sowie langfristig tragfähige Gebühren- und (dynamische) Tarifstrukturen.

Schließlich sind eine starke Organisation und klare Strukturen entscheidend. Dies gelingt mit interdisziplinären Teams, interkommunaler Zusammenarbeit, Qualifizierungsmaßnahmen und aktivem Change Management. Weitere Erfolgsfaktoren sind die Einbindung von Bürgern und Stakeholdern sowie die Etablierung von Key Performance Indicators (KPIs) und digitalem Monitoring zur kontinuierlichen Steuerung.

1 Ein Digitaler Zwilling entspricht der digitalen Darstellung eines physischen Objekts oder eines Prozesses auf Basis von leistungsstarker, physikbasierter Simulation – von kleinen Produkten bis zu großen Maschinen oder sogar gesamten Anlagen (vgl. hierzu: Die Transformation der Industrie beschleunigen – mit dem umfassenden Digitalen Zwilling; unter: Whitepaper-Digital-Twin-DE.pdf.
2 Ermittlung des Investitions- und Finanzierungsbedarfs für den zweiten Lebenszyklus der Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsnetze und -anlagen in den nächsten 10 bzw. 20 Jahren; unter: https://www.vku.de/studie-investitionen-wasserwirtschaft/.
3 vgl. hierzu: „Tarifmodelle – Sichere Wasserversorgung setzt richtige Finanzierung voraus“, Fokus Public Sector, Ausgabe Oktober 2020.

Aus dem Newsletter „Fokus Public Sector“