Hauptziel bei der Entwicklung verbesserter Verbrennungstechnologien ist neben der Steigerung der Effizienz und Verringerung von Schadstoffemissionen auch der wirtschaftliche Einsatz von Brennstoffen in unterschiedlicher Qualität. Je nach Designkonzept eines Verbrennungsprozesses muss die Zusammensetzung des Brennstoffes innerhalb fester Spezifikationen liegen, damit die Verbrennung optimal hinsichtlich des Emissionsverhaltens oder des Brennstoffverbrauches verläuft, aber auch, damit die Brennkammer nicht beschädigt wird. Letzteres ist naturgemäß von enormer wirtschaftlicher Bedeutung, für Hersteller und Betreiber.
Brennstoffqualität
Am Beispiel des „einfachen“ Brennstoffes Erdgas kann man schon nachvollziehen, welche Bedeutung „Brennstoffqualität“ für moderne Energieerzeugungsprozesse hat. Die Zusammensetzung des Erdgases variiert sehr stark in Abhängigkeit seines Ursprungs. Die Erdgaslieferanten reinigen das Erdgas und mischen u.a. Erdgas verschiedener Quellen im Hinblick auf den Brennwert, bevor sie es an die Energieerzeuger weitergeben. Trotzdem ist die genaue Zusammensetzung variabel, welches sofort die Frage für einen Hersteller von z.B. Gasturbinen aufwirft, wie die Spezifikationen aussehen müssen, die das lokale Erdgas an dem Einsatzort der Gasturbine erfüllen muss. Welchen Anteil an Methan muss es haben, welchen Anteil an Ethan und höheren Kohlenwasserstoffen darf es noch haben? Denn je höher der Anteil an Ethan und höheren Kohlenwasserstoffen, desto größer ist die Gefahr eines Flammenrückschlages oder einer Selbstzündung des mit Luft vorgemischten Erdgases.
Um diese Grenzen festzulegen, sind letztendlich auch teure Komponententests notwendig, aber schon in der Auslegungsphase wird mit Hilfe validierter Reaktionsmechanismen geprüft, inwieweit die Verbrennungseigenschaften unter den gegebenen technischen Randbedingungen wie Vorheiztemperatur, Druck etc. durch die Zusammensetzung des Erdgases beeinflusst werden. Dies ist ein wesentlicher Schritt für die Auslegung eines Brennkammerkonzeptes und hilft, kritische Betriebspunkte bei vorgegebener Brennstoffzusammensetzung schon zu diesem frühen Zeitpunkt zu identifizieren.
Deshalb gehört die Bereitstellung gesicherter und validierter chemischer Reaktionsmechanismen für Erdgasmodellbrennstoffe zu den zentralen Aufgaben der chemischen Kinetik mit dem Ziel, eine verbesserte rechnergestützte Auslegung und Optimierung technischer Verbrennungsprozesse im Hinblick auf die Brennstoffqualität von konventionellen aber auch alternativen Brennstoffen oder Brennstoffadditiven zu erreichen.