Überschussluft

Überschussluft bezeichnet den Anteil der zugeführten Luft bei einer Verbrennung, der den für eine vollständige Reaktion erforderlichen stöchiometrischen Luftbedarf übersteigt. Er wird häufig durch das Verhältnis der tatsächlich zugeführten Luft zur stöchiometrischen Luft beschrieben, das als Lambda (λ) ausgedrückt wird. Ein λ größer als 1 bedeutet Überschussluft; λ = 1 entspricht der stöchiometrischen Bedingung.

Berechnung und Messung: Der stöchiometrische Luftbedarf hängt vom Brennstoff ab. Der Überschussluftgehalt wird meist als Prozentsatz angegeben: Überschussanteil = (tatsächlich zugeführte Luft / stöchiometrische Luft − 1) × 100 %. In der Praxis lässt sich der Überschuss aus der Abgaszusammensetzung ableiten, etwa über Sauerstoff- oder CO2-Anteile oder mit Lambda-Sensoren.

Auswirkungen: Überschussluft hat sowohl positive als auch negative Effekte. Sie sorgt für eine sichere, vollständige Verbrennung und verhindert Brennstoffüberschüsse, führt jedoch in der Regel zu Wärmeverlusten über das Abgas und sinkender Brennstoffwirkungsgrad. Höherer Überschussluftanteil reduziert die Verbrennungstemperatur und verändert das Abgasprofil (CO2-Anteil im Abgas sinkt, O2-Anteil steigt). Je nach Betriebsweise können sich Emissionen wie NOx ebenfalls verändern, abhängig von Temperaturverlauf und Reaktionskinetik.

Anwendungen: Überschussluft wird in Heiz- und Industrieverbrennung, Kraft-Wärme-Kopplung und Motoren durch Regler und Sensorik kontrolliert. Typische Werte liegen in Heizkesseln oft im Bereich von 5–15 % Überschussluft; Motoren arbeiten je nach Betrieb mit 1–20 % Überschuss, moderne Systeme streben Lambda nahe 1 an. Die genaue Menge hängt von Brennstoff, Brennertechnik und Emissionszielen ab.