Umweltwirtschaft NRW
Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
Nordrhein-Westfalen ist das Land der innovativen Pumpentechnologie

Wasserwirtschaft

Wasser ist eine essenzielle Ressource für das Leben auf der Erde und für die Erhaltung biologischer und ökologischer Systeme ebenso obligat wie für die menschliche Zivilisation. Dementsprechend ist es eine grundlegende und fortwährende Aufgabe, Wasser stets verfügbar zu halten.

Diese mündet in der Bundesrepublik Deutschland in die Daseinsvorsorge der öffentlichen Hand für die Gewässerbewirtschaftung, die Wasserversorgung und die Abwasserentsorgung. Die deutsche Wasserwirtschaft und ihre Leistungsfähigkeit sind dabei in über zwei Jahrhunderten mit den Siedlungs- und Wirtschaftsstrukturen gewachsen. Dies gilt ganz besonders für Nordrhein-Westfalen: Die hier eingesetzten Verfahren, Prozesse und Technologien sowie die professionellen Kompetenzen haben sich im internationalen Vergleich stets auf Spitzenniveau bewegt.

Traditionell war das Wertschöpfungssystem der Wasserwirtschaft überall vorherrschend regional ausgerichtet. Im Zuge von Industrialisierung, Bevölkerungswachstum, Ernährungsengpässen und Agglomerationsprozessen wurden die natürlichen Wasserressourcen weltweit immer stärker genutzt; die anthropogenen Belastungen haben deutlich zugenommen. Verstärkt durch die geostrategische Bedeutung des Wassers und die Folgen des Klimawandels hat mittlerweile eine Internationalisierung der Wasserwirtschaft eingesetzt: Der Weg zu einer Bewirtschaftung des Wassers in einem globalisierten Wertschöpfungssystem ist vorgezeichnet.

Grafik zeigt Erwerbstätige und Umsätze (in Mio. Euro) im Teilmarkt Wasserwirtschaft in Nordrhein-Westfalen 2012 nach Marktsegementen. 67% sind im Bereich Wasser- und Abwasserinfrastruktur tätig, nur 1% in Monitoring und Analyseverfahren, Wasser- und Abwassermanagement; beide Marktbereiche weisen Umsatzsteigerungen zwischen 13% und 17% auf. Der Umsatz des mittleren Segmentes Wassergewinnung, -aufbereitung und Abwasserbehandlung sinkt um 22%.

Der Teilmarkt Wasserwirtschaft teilt sich in drei Marktsegmente auf. Das Segment Wasser- und Abwasserinfrastruktur bezieht sich auf die Netzinfrastruktur für Wasser und Abwasser, also zum einen auf die Herstellung von Wasserrohrleitungen und Kanalisationssystemen sowie auf den Tiefbau; zum anderen zählen Dienstleistungen und Wirtschaftsgüter zu diesem Segment, die für die Wasserverteilung und den Kanalisationsbetrieb benötigt werden, einschließlich Herstellung und Installation. Wesentliche Produkte und Komponenten sind hier Pumpen, Ventile und Armaturen.

Das Marktsegment Wassergewinnung, -aufbereitung und Abwasserbehandlung umfasst die Wasserversorgung einschließlich Wassergewinnung und -aufbereitung sowie die Abwasserbehandlung und -entsorgung. Dazu gehören die Dienstleistungen der kommunalen Wasserwerke und Klärwerke samt Verfahrens- und Prozesstechnik. Das Segment wird ergänzt durch die Herstellung von Produkten, die für die kommunale und industrielle Wassergewinnung, -aufbereitung und Abwasserbehandlung notwendig sind. Aktuelle Herausforderungen wie die die Schadstoff- und Spurenstoffelimination könnten perspektivisch einen Technologieschub und erweiterte Absatzmöglichkeiten bewirken.

Der Teilmarkt der Wasserwirtschaft wird komplettiert durch die Produkte und Dienstleistungen im Segment Monitoring und Analyseverfahren, Wasser- und Abwassermanagement. Bei den Wasserverbänden in NRW liegt großes Know-how, das auch national und international genutzt werden könnte. Zum Einsatz kommen dabei elektrische und nicht-elektrische Mess- und Kontrollinstrumente sowie Apparate, Instrumente und Geräte für die physikalischen und chemischen Untersuchungen, für die Überwachung und Steuerung der Netze, für Verbrauchs- und Durchlussmessung, Leckageortung und Druckmanagement.

Wertschöpfungssystem
Wertschöpfungssystem des Teilmarkts Wasserwirtschaft
Regionale Bedeutung des Teilmarktes
Regionale Bedeutung des Teilmarkts Wasserwirtschaft sowie Erwerbstätige 2012 nach Marktsegmenten. Den höchsten Lokalisationsquotient hat das Münsterland und Metropole Ruhr; die meisten Erwerbstätigen ebenso die Region Metropole Ruhr.
Unternehmen und Märkte

Der Teilmarkt Wasserwirtschaft in Nordrhein-Westfalen ist durch seine duale Struktur geprägt.

Ein Strukturelement bilden die kommunalen Wasserversorger (zumeist eine Sparte der Stadtwerke) und Abwasserentsorger (Regie-, Eigenbetriebe und -gesellschaften, AÖR). Hinzu kommen die neun Wasserverbände – ein Spezifikum des Landes Nordrhein-Westfalen – mit übergeordneten Bewirtschaftungsfunktionen für die Gewässer.

Das zweite Strukturelement bilden die gewerblichen Unternehmen aus dem Fertigungsbereich und der Prozess- und Verfahrenstechnik, Bauunternehmen sowie Dienstleister wie z. B. Ingenieur- und Planungsbüros. Die gewerblichen Unternehmen der Wasserwirtschaft, überwiegend KMUs, sind stark diversifiziert und bieten spezialisierte Produkte, Verfahren und Dienstleistungen an. Sofern sie exportorientiert sind, befinden sich diese Unternehmen mit ihren Angeboten im Wettbewerb mit großen, international agierenden Unternehmen z. B. aus Frankreich und Großbritannien. Die Unternehmen der Wasserwirtschaft in öffentlich-rechtlicher Trägerschaft sind geschäftlich – mit wenigen Ausnahmen – nicht auf internationalen Märkten, sondern nur in ihrem jeweiligen Versorgungsgebiet aktiv. Insgesamt ist der Teilmarkt Wasserwirtschaft, gemessen an seinem Anteil an der Gesamtwirtschaft in Nordrhein-Westfalen, stärker spezialisiert als im Bundesdurchschnitt.

Die Unternehmenslandschaft ist vor allem geprägt durch die dominierende Stellung des Marktsegments der Wasser- und Abwasserinfrastruktur, das mehr als die Hälfte des Umsatzes generiert und durch eine hohe Erwerbstätigkeit (35.200 Erwerbstätige) gekennzeichnet ist. Ursächlich hierfür: Nordrhein-Westfalen besitzt als dicht besiedeltes, bevölkerungsreichstes Bundesland und Industriestandort mit zahlreichen Ballungsräumen eine hohe Dichte an Infrastrukturen im Wasser- und Abwasserbereich. Diese müssen fortwährend unterhalten und regelmäßig erneuert werden.

Die Wertschöpfung in Nordrhein-Westfalen erfolgt mit einem, gemessen an der deutschen Umweltwirtschaft insgesamt, überdurchschnittlichen Anteil im Bereich der Grundstoffverarbeitung. Dies umfasst Stahlrohre und diverse Anschlusssysteme, andere Metallwaren, Folien, Schläuche, Profile u. a. m. aus Kunststoff, Ziegel und sonstige Baukeramik. Zudem ist die Wertschöpfung bei den Komponenten Pumpen, Kompressoren und Armaturen stark. Nordrhein-Westfalen ist das Land der innovativen Pumpentechnologie. Geografisch fallen vor allem die Metropole Ruhr und das Münsterland durch überdurchschnittlich hohe Beschäftigungsanteile des Teilmarkts auf. Dem Marktsegment der Wassergewinnung, -aufbereitung und Abwasserbehandlung kommt mit rund 16.900 Erwerbstätigen und über der Hälfte der Bruttowertschöpfung des Teilmarkts ebenfalls eine bedeutende Rolle zu. Die Wertschöpfung wird insbesondere durch die Herstellung von wesentlichen Grundstoffen und Chemikalien generiert, die bei der Wasseraufbereitung und bei der Abwasserbehandlung eingesetzt werden. Überdurchschnittlich hoch sind die Anteile der nordrhein-westfälischen Unternehmen im bundesdeutschen Vergleich in den Bereichen Filterquarzkies, Dolomitsplitt, Sandfilter, technische Textilien, Industriegase (u. a. zur Chlorierung und Ozonung), anorganische Grundstoffe und Aktivkohle.

Nachholbedarf besteht in der Wasserwirtschaft von Nordrhein-Westfalen im Segment der Monitoring- und Analyseverfahren bzw. im Wasser- und Abwassermanagement. Sowohl Umsätze als auch die Beschäftigung kennzeichnen das Segment als bislang vergleichsweise randständig. Instrumente, Apparate und Geräte für physikalische und chemische Analysen, insbesondere Messgeräte (wie ph- und rh-Messer, Durchflussmessgeräte u. a. m.) werden jedoch im Hinblick auf Smart Grids und Onlinesteuerung von wasserwirtschaftlichen Anlagen immer wichtiger werden.

Vernetzung, Forschung und Innovation

Die deutsche Wasserwirtschaft ist traditionell innovationsfreundlich. Bei den Versorgungsstandards (Anschlussdichte, Versorgungssicherheit) liegt sie zusammen mit der Schweiz und den Niederlanden an der Weltspitze.

Die Öffentlichkeit ist bezogen auf das Gut Wasser äußerst sensibel; die Qualitätsstandards sind dementsprechend in den letzten Jahrzehnten fortlaufend erhöht worden. Auch die veränderten Rahmenbedingungen im Zuge von Urbanisierung, demographischer Entwicklung und Klimawandel sowie ordnungspolitischen Eingriffe wie die Wasserrahmenrichtlinie der EU schaffen Notwendigkeiten für neue Technologien. Als Innovationsplattformen fungieren im Abwasserbereich die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) und im Wasserbereich der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) sowie das Kompetenzzentrum Mikroschadstoffe.NRW mit ihren/seinen Facharbeitskreisen, in denen Experten aus Wissenschaft und Praxis eng zusammenarbeiten. Die Facharbeitskreise erarbeiten technische Regelwerke und setzen Standards. Den Austausch von Wasserwirtschaft und Wissenschaft unterstützen auf Herstellerebene auch der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), für den Bereich industrielles Prozesswasser, und auf Seiten der kommunalen Anwender der Verband kommunaler Unternehmen (VKU).

Flankierend dazu ist die öffentliche Förderung von Forschung und Entwicklung an Universitäten, Forschungsinstituten und in Unternehmen aufgestellt. Fördergeber sind vor allem das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) und das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen. Die interdisziplinäre Forschungsarbeit bündelt die Kompetenzen und forciert die Entwicklung flexibler und innovativer Konzepte, die auf die Herausforderungen der Wasserwirtschaft in Deutschland und in den Regionen gerichtet sind und gleichzeitig Exportpotenziale beinhalten. Der Fokus liegt auf spezialisierten, Hightechorientierten und zugleich nachhaltigen Technologien und Lösungen.

Das BMBF hat im Bereich des Nachhaltigen Wassermanagements (NaWaM) des Rahmenprogramms FONA (Forschung für Nachhaltigkeit) verschiedene Innovationsfelder adressiert und setzt dabei auch Akzente für die mittelständische Wirtschaft (KMU-Innovativ). Alljährlich findet das Innovationsforum Wasserwirtschaft statt, das wissenschaftliche und wirtschaftliche Akteure zusammenbringt.

In der Wasserwirtschaft sind Innovationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette identifizierbar. Gegenwärtige Schwerpunktbereiche sind insbesondere die Optimierung der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung im  Hinblick  auf  Energieeffizienz, z. B. durch Reduzierung des Stromverbrauchs, Mehrphasenpumpen und Eigenenergiebereitstellung durch Klärgase, Klärschlämme u. a. m., im  Hinblick  auf  ressourcenschonende Verfahren und stoffliche Wiederverwertung, z. B. durch Recyceln von Metallen, anderen Wertstoffen, Konzentraten und Schlämmen, und durch die Entfernung von anthropogenen Spurenstoffen, z. B. Medikamentenresten und Düngemitteln.

So werden auch in den Bereichen Membrantechnologien, Absorptionsverfahren, Ozonung, Entsalzung, Ionenaustausch und Umkehrosmose Innovationen vorangetrieben. Außerdem stehen intelligente und multifunktionale Infrastruktursysteme im Fokus, z. B. zur Trennung und semizentralen bzw. dezentralen Behandlung verschiedener Abwasserströme. Auch das regionale Wasserressourcenmanagement wird weiterentwickelt, z. B. im Kontext des Emscherumbaus, aber auch mit internationaler Ausrichtung, z. B. water reuse in der Landwirtschaft und in Ballungsräumen. Neuartige Formen der Kühlwasserbehandlung, Technologien, Infrastruktur und angepasste Konzepte des Hochwasserschutzes sowie die Bereiche Smart Grids, Prozessleittechnik, Online-Mess-Systeme und Echtzeitsteuerung runden das Forschungsprofil ab.

Gemessen an den Patenten liegt Nordrhein-Westfalens Innovationsschwerpunkt im Marktsegment Monitoring und Analyseverfahren, Wasser- und Abwassermanagement. 2012 wurden hier über 130 Patente/1.000 Erwerbstätige angemeldet. Die Segmente Wassergewinnung, -aufbereitung und Abwasserbehandlung mit knapp 4 Patenten/ 1.000 Erwerbstätige sowie Wasser- und Abwasserinfrastruktur mit knapp 2 Patenten/1.000 Erwerbstätige zeigen ein deutlich geringeres Innovationspotenzial.

Technologische Innovationsprozesse erhalten durch den Kompetenzaustausch zwischen Wasserwirtschaft und Wissenschaft wichtige Impulse. Ein Beispiel ist die Verwendung von technischen Membranen eine zukünftige Schlüsseltechnologie in der Wasserwirtschaft mit weitreichenden Einsatzgebieten.

Die Wasserwirtschaft Nordrhein-Westfalens ist einer der zentralen Treiber im Innovationsprozess der deutschen Wasserwirtschaft. Mit den Landesverbänden von DWA – Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW), des Verbands kommunaler Unternehmen e. V. (VKU) u. a. m. ist die Akteurslandschaft in Nordrhein-Westfalen analog zur bundesdeutschen aufgestellt. Ein relevanter Teil der oben angesprochenen Schwerpunkte des Innovationsgeschehens findet in Nordrhein-Westfalen statt und wird vom Land insbesondere durch die Umweltforschung seitens des Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen und des Landesamts für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen  vorangetrieben.  Das Programm „Reine Ruhr“, der Masterplan Wasser und das Kompetenzzentrum Mikroschadstoffe sind zentrale Instrumente der Forschungsförderung mit Transfereffekten für Siedlungswasserwirtschaft, Landwirtschaft und Industriewasser. Der Landescluster Umwelttechnologien.NRW ergänzt die Forschung strukturpolitisch und adressiert die gewerblichen Unternehmen, insbesondere die KMU der Wasserwirtschaft.

Die mit der deutschen Wasserwirtschaft vernetzte Forschungslandschaft hat an den Hochschulen des Landes Nordrhein-Westfalen traditionell ein starkes Standbein und weist eine Vielzahl spezialisierter Forschungseinrichtungen und Institute auf. Zu nennen ist hierbei zum einen die RWTH Aachen, u. a. mit dem Netzwerk acwa – Aachen Wasser, bestehend aus dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA), dem Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft (FiW) und dem Prüf- und Entwicklungsinstitut für Abwassertechnik (PIA). Zum anderen hat sich über die letzten zehn Jahre im Ruhrgebiet ein zweites Netzwerk etabliert. Dieses umfasst das Zentrum für Wasser- und Umweltforschung der Universität Duisburg-Essen (ZWU) und der Ruhr-Universität Bochum, das Institut für Wasserwirtschaft (IWW), das Institut für Unterirdische Infrastruktur (IKT) in Gelsenkirchen sowie weitere Institute und hat z. B. im Rahmen der Forschungsstrategie Fortschritt NRW das Fortschrittskolleg „FUTURE WATER – Urbane Wasserforschung Metropole Ruhr“ eingerichtet.

Die oben ausgewiesenen originär wasserwirtschaftlichen Innovationsschwerpunkte werden in immer stärkerer Weise interdisziplinär bearbeitet. Gewässerbiologie, organische und anorganische Chemie, Maschinenbau, Verfahrens-, Energie- und Nachrichtentechnik sowie sozialwissenschaftliche Forschung (zu Capacity Development, Governance und Akzeptanz) sind integriert.

Ordnungspolitische Eingriffe (insbesondere die Wasserrahmenrichtlinie WRRL) und Infrastrukturprojekte haben eine Katalysatorfunktion. Ein herausragendes Beispiel für die Kooperation von wasserwirtschaftlicher Praxis und Forschung ist der Emscherumbau, das derzeit größte infrastrukturelle Investitionsprojekt im Ruhrgebiet. Bislang wurden Abwässer offen über die Emscher und deren Nebengewässer abgeleitet. Diese Funktion übernimmt zukünftig ein neues unterirdisches Kanalnetz. Das Flussgebiet der Emscher wird vollständig ökologisch verbessert und sowohl als Ökosystem als auch sozialräumlich (Arbeit, Wohnen, Freizeit) neu aufgestellt. Der Emscherumbau eröffnet der wasserwirtschaftlichen Forschung Möglichkeiten der Grundlagen- und Begleitforschung, zum Freiland- und Laborexperiment.

Außenhandel

Der Teilmarkt Wasserwirtschaft trägt einen wichtigen Anteil zur Exportleistung der Umweltwirtschaft Nordrhein-Westfalens bei und kommt auf ein jährliches Exportvolumen von ca. 1,22 Mrd. Euro. Infolgedessen besitzt Nordrhein-Westfalen einen Anteil von 4,3 % am Weltmarkt: Dies ist der höchste Wert für alle betrachteten Teilmärkte.

Das Marktsegment Wasser- und Abwasserinfrastruktur macht auch den Großteil des Exportvolumens mit ca. 1,01 Mrd. Euro aus. Dies bedeutet einen Weltmarktanteil von 4,4 % und zudem einen Wert von 2,11 beim Spezialisierungsindikator RXA. Dementsprechend dominieren auch Güter für die (Ab-)Wasserinfrastruktur wie Pumpen (340 Mio. Euro), Rohre und Schlauch- und Dichtungssysteme (zusammen ca. 570 Mio. Euro) die Liste der Gütergruppen mit den größten Exportvolumina des Teilmarktes (2012). Wichtigste Handelspartner des Teilmarktes sind die Vereinigten Staaten, das Europa der 28 (zentral Frankreich) und China.

Neben den Außenwirtschaftsaktivitäten des Landes kommt dem exportorientierten Dachverband der deutschen Wasserwirtschaft German Water Partnership (GWP) eine zentrale Rolle bei der Vernetzung von Schlüsselakteuren der deutschen Wasserwirtschaft (Unternehmen, Stakeholder und Wissenschaft) zu. Das Netzwerk koordiniert die Akteure, organisiert Delegationsreisen und bündelt Informationen zu verschiedenen Zielregionen.

Markttreiber und Trends

Bis 2050 werden 40 % der Erdbevölkerung im sogenannten „Wasserstress“ leben, der Wasserverbrauch könnte Schätzungen zufolge um rund 55 % zunehmen. In der Gegenwart haben bereits etwa 1,1 Milliarden Menschen keinen verlässlichen Zugang zu sauberem Trinkwasser und 2,5 Milliarden Menschen fehlt es an ausreichender Sanitärversorgung. Die Wasserwirtschaft ist ein zukunftsträchtiger Markt, auch weil die Nationen weltweit dieser Daseinsvorsorge-Aufgabe mit hoher Priorität nachkommen müssen. Wegen des erhöhten Wasserbedarfs und der defizitären Infrastruktur sowie infolge der Megatrends Urbanisierung und Klimawandel ist mit einem stark steigenden Marktvolumen zu rechnen.

Unbehandeltes Siedlungs- und insbesondere industrielles Prozesswasser belastet die Gewässer und die Umwelt in vielen Regionen der Welt. Durch eine Behandlung nach Stand der Technik könnten die Umwelt entlastet und wertvolle Inhaltsstoffe recycelt und nachhaltig genutzt werden. Kläranlagen haben in allen Städten weltweit große Energiebedarfe, sind häufig sogar der lokal größte Energieverbraucher. Eine energieeffiziente Abwasserbehandlung könnte daher einen erheblichen Beitrag zur Verminderung von Energieverbrauch und -kosten leisten. Wachsende Ballungsräume und Megacities benötigen innovative wasserwirtschaftIiche Anlagen und Komponenten, die auf neuen, dezentralen und semizentralen Systemkonzepten basieren. Aufgrund der häufiger auftretenden Starkregenniederschläge sind dabei auch neue städtebauliche Konzepte für Kanalisation und Regenwasserbewirtschaftung notwendig. Darüber hinaus zieht der Anstieg des Meeresspiegels enorme Investitionen beim Hochwasserschutz nach sich und der weltweite Anstieg der Durchschnittstemperaturen und Hitzeperioden forcieren Lösungen für konkurrierende Wassernutzungen (water reuse in Ballungsräumen, Tröpfchenbewässerung in der Landwirtschaft).

Hohe Marktpotenziale für die Wasserwirtschaft bestehen insbesondere in den BRIC-Staaten, in den asiatischen Schwellenländern, aber auch in Osteuropa und der Türkei. Insbesondere in Ländern mit ariden klimatischen Verhältnissen (Naher Osten, Nordafrika etc.) kommt der Wasserversorgung zusätzlich geostrategische Bedeutung zu. Dabei ist die Wasserwirtschaft weltweit im Kontext der öffentlichen Daseinsvorsorge kein freier, sondern ein zumeist regulierter Markt mit z. T. politisch gelenkten Preisen für die Verbraucher. Entsprechend besteht ein erheblicher Bedarf an neuen Geschäftsmodellen und Dienstleistungen für den Aufbau von Water Governance, handlungsfähigen Institutionen und bei der Einführung von administrativen Prozessen, z. B. bei der Verbrauchsmessung und -abrechnung.

Neben den wachstumstreibenden Herausforderungen der Megatrends wirken ordnungspolitische Rahmenbedingungen wie die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) der EU als Katalysator der Wasserwirtschaft. Die sich daraus ergebenden Anforderungen an die Wasserwirtschaft Nordrhein-Westfalens werden von gewerblichen Unternehmen, die ihr Export- und Internationalisierungspotenzial wahrnehmen möchten, und von den öffentlichen Wasserversorgern und Abwasserentsorgern aufgegriffen, die damit der Daseinsvorsorge im dicht besiedelten Nordrhein-Westfalen nachkommen.