DE10033736A1 - Klein-Gasturbine zum Antrieb eines Generators in einem Kraftfahrzeug-Hybridantrieb - Google Patents

Klein-Gasturbine zum Antrieb eines Generators in einem Kraftfahrzeug-Hybridantrieb

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Abstract

Klein-Gasturbine (300) zum Antrieb eines Generators in einem Kraftfahrzeug-Hybridantrieb, insbesondere für einen Personenkraftwagen oder ein Zweirad, mit Mitteln (300B) zur Wirkungsgradoptimierung durch Umwandlung von thermischer Energie der Abgase in kinetische Energie.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinturbine - also eine Gasturbine in leichter und kompakter Bauart - zum Einsatz in einem Kraft­ fahrzeug-Hybridantrieb.
Gasturbinen sind Wärmekraftmaschinen zur Abgabe von mechani­ scher Leistung als Wellenleistung bzw. Schubkraft und bestehen aus einem oder mehreren Verdichtern und Laufrädern bzw. Turbi­ nen sowie Einrichtung zur Erhitzung eines Arbeitsfluids.
In der baulichen Ausführung unterscheidet man grundsätzlich zwischen leichten und kompakten Fluggasturbinen mit einfachem Prozeß und Gasturbinen in Schwerbauweise mit offenen und ge­ schlossenem Prozeß, bei denen Gewicht und Raumbedarf eine un­ tergeordnete Rolle spielen.
Bei Fluggasturbinen steht die Erzeugung von Schubkraft im Vor­ dergrund; seit längerem sind aber auch Propellerluftstrahl- Triebwerke (PTL), die Wellenleistung abgeben, und Turboluft­ strahl-Triebwerke (TL) bekannt. Von Fluggasturbinen abgeleitete Aggregate werden auch zum Antrieb von Hubschraubern und in un­ bemannten Flugkörpern sowie außerhalb des Bereiches der Luft­ fahrt zum Antrieb von schnellen, relativ kleinen Schiffen (Tor­ pedobooten, Luftkissenfahrzeugen und Tragflächenbooten) sowie von schweren Landfahrzeugen, insbesondere schweren Lkw und Pan­ zern, eingesetzt.
In der Energiewirtschaft werden oft kombinierte Gas-Dampf-Tur­ binenanlagen eingesetzt. Deren bekannteste Ausführung sind Gas- Dampf-Anlagen mit Abhitzekessel, bei denen die die Turbine ver­ lassenden heißen Verbrennungsgase in einen Abhitzekessel ein­ treten und dort Frischdampf erzeugen, der einer zusätzlichen Dampfturbine mit separatem elektrischen Generator zugeführt wird. Bei einer modifizierten Ausführung dieser Anlagen ist ei­ ne Nachverbrennung im Dampferzeuger vorgesehen, wodurch die Dampfturbine bis über 80% der Gesamtleistung des Kraftwerks erzeugen kann. Bei Anlagen der genannten Art ist in der Regel vorgesehen, daß sowohl die Gasturbine bzw. Gasturbinengruppe als auch der Dampfkreislauf voneinander getrennt arbeiten kön­ nen. Bei den Gasturbinen handelt es sich um solche in Schwer­ bauweise.
Gas-Dampf-Turbinenanlagen dieser Art sowie Verfahren zu deren Betrieb sind beispielsweise in der DE 196 19 470 C1 und der WO 99/57421 beschrieben.
Aus der WO 98/55335 ist eine Gas-Dampf-Turbinenanlage als Fahr­ zeugantrieb bekannt, bei der die Dampfturbine und die Gasturbi­ ne auf einer gemeinsamen Welle sitzen und mechanisch mit der angetriebenen Achse eines Fahrzeugs gekoppelt sind.
Neben diesen Anlagen sind auch Gasturbinen mit Wassereinsprit­ zung bekannt, etwa aus der EP 0 961 079 A1 (die sich speziell mit einer Anordnung zur wahlweisen Einleiten von Brennstoff und/oder Wasser in eine Brennkammer einer Gasturbine befaßt), der US 6,012,279 und der WO 00/11323. Die in den beiden erstge­ nannten Druckschriften beschriebenen Anlagen sind große statio­ näre Gasturbinen zum Einsatz in Kraftwerken und haben - wie insbesondere aus der US 6,012,279 deutlich wird - einen kompli­ zierten Aufbau mit mehreren Verdichter- und Turbinenstufen. Die aus der WO 00/11323 bekannte Gasturbine mit Wassereinspritzung ist eine Flugzeugturbine und soll insbesondere eine Schuberhö­ hung in der Startphase des Flugzeugs erbringen.
Die durch herkömmliche Verbrennungskraftmaschinen als Antriebs­ quelle von Kraftfahrzeugen verursachten Umweltbelastungen haben bereits vor längerem eine intensive Suche nach neuen Antriebs­ konzepten ausgelöst. Das Spektrum der vorgeschlagenen Lösungen reicht dabei von relativ geringfügigen Modifizierungen des klassischen Ottomotor-Konzeptes, etwa zum Betrieb mit Erdgas, bis zum vollständigen Ersatz der Verbrennungskraftmaschine durch einen emissionsfreien Elektroantrieb. Eine Zwischenstel­ lung zwischen diesen Konzepten nehmen die sogenannten Hybridan­ triebe ein. Unter diesen ist im allgemeinen Sinne ein Fahrzeug­ antrieb mit mehr als einer Antriebsquelle zu verstehen, wobei mehrere (insbesondere verschiedenartige) Energiespeicher und/­ oder Leistungswandler vorgesehen sind.
Das allgemeine Entwicklungsziel eines Kraftfahrzeug-Hybridan­ triebs besteht darin, zwei verschiedenartige Antriebskomponen­ ten so zu kombinieren, daß die jeweiligen Vorteile bei unter­ schiedlichen Betriebszuständen zum Tragen kommen und insgesamt gegenüber dem erhöhten technischen Aufwand überwiesen. Im Hin­ blick auf die wesentlichen Nachteile des Verbrennungsmotors als Fahrzeugantrieb - nämlich dem Absinken des Wirkungsgrades bei Teillast und dem nicht emissionsfreien Betrieb - wird beim ur­ sprünglichen Hybridantriebskonzept der Verbrennungsmotor für eine mittlere Fahrleistung ausgelegt, und die Leistungsdiffe­ renzen zur momentan benötigten Fahrleistung werden durch einen zusätzlichen mechanischen oder elektrischen Energiespeicher ge­ deckt bzw. in diesen überführt.
Unter den Hybridantrieben haben bislang lediglich diejenigen gewisse Bedeutung erlangt, die aus der Kombination eines Ver­ brennungsmotors und eines Elektroantriebs bestehen, der entwe­ der aus einer mitgeführten Batterie oder über einen Stromabneh­ mer aus einem Stromnetz versorgt wird. Bekannt ist dabei - spe­ ziell für Busse - auch der sogenannte serielle Hybridantrieb, bei dem die Antriebskomponenten Verbrennungsmotor, Generator, Batterie und Elektromotor wirkungsmäßig aufeinanderfolgend "ge­ reiht" sind.
Bei Pkw liegt der Schwerpunkt der bisherigen Entwicklung und des praktischen (versuchsweisen) Einsatzes jedoch bei Konzep­ ten, die einen alternativen direkten Einsatz des Verbrennungs­ motors (Otto- oder Dieselmotors) und des Elektromotors - insbe­ sondere auch an verschiedenen angetriebenen Rädern - vorsehen. Diese bekannten Antriebslösungen sind darauf ausgelegt, daß der Pkw mit dem Verbrennungsmotor im Überlandbetrieb annähernd die üblichen Fahrleistungen, im Stadtbetrieb aber im wesentlichen emissionsfrei mit wesentlich reduzierter Fahrleistung betrieben werden kann. Nachteilig sind dabei insbesondere der hohe kons­ truktive Gesamtaufwand, der große Platzbedarf und das hohe Ge­ wicht des Antriebes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Bereitstellung einer Ver­ brennungsmaschine für einen Kraftfahrzeug-Hybridantrieb zugrun­ de, die sich durch geringe Baugröße und geringes Gewicht so insbesondere durch geringen Energieverbrauch auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Klein-Gasturbine mit den Merkma­ len des Anspruchs 1 gelöst.
Mit dieser Lösung wird ein in mehrfacher Hinsicht neuer Weg zur Realisierung eines umweltfreundlichen und energiesparenden An­ triebes für kleine Kraftfahrzeuge beschritten. Zum einen wird der Einsatz einer Gasturbine, der bei Landfahrzeugen wegen des relativ hohen Kraftstoffverbrauches bisher auf ausgesprochen schwere Fahrzeuge beschränkt war, nunmehr für kleine und leich­ te Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. Weiterhin wird der Einsatz dieser Gasturbine in einer besonders umweltfreundlichen Gesamt­ anordnung vorgeschlagen. Schließlich wird in diesem Kontext ei­ ne spezielle Ausführung mit erhöhtem Gesamtwirkungsgrad be­ schrieben.
In einer bevorzugten Auslegung hat die Kleinturbine eine Aus­ gangsleistung im Bereich zwischen 1 kW und 100 kW, insbesondere zwischen 3 kW und 15 kW. Eine Auslegung nahe der Untergrenze des genannten Bereiches wird dabei insbesondere für Zweiräder in Betracht kommen, während für einen Pkw-Antrieb Turbinen mit einer Ausgangsleistung ab etwa 5 kW bevorzugt sind. Je nach konkreter Auslegung wird die Kleinturbine im wesentlichen nur als Energiequelle zur Nachladung des Batteriesatzes oder als echte (Hilfs-)Antriebsquelle im Fahrbetrieb dienen.
In Verfolgung des Entwicklungsziels eines möglichst kompakten und leichten Antriebes ist der elektrische Generator vorzugs­ weise baulich mit der Kleinturbine integriert, insbesondere stromaufwärts von deren Brennkammer in ihr Gehäuse eingebaut und auf der Turbinenwelle angeordnet.
Im Sinne des weiteren primären Entwicklungsziels eines mög­ lichst niedrigen Brennstoffverbrauchs weist die Kleinturbine vorzugsweise Mittel zur Wirkungsgradoptimierung durch Umwand­ lung thermischer Energie der Abgase in kinetische Energie (der Turbinenwelle) auf und ist hierzu insbesondere als kombinierte Gas-/Dampf-Turbine ausgebildet. Im Hinblick auf infrastruktu­ relle Randbedingungen der Nutzung eines mit dem vorgeschlagenen Hybridantrieb ausgestatteten Personenkraftwagens oder Zweirades ist die Kleinturbine für einen Betrieb mit Flüssigbrennstoff und/oder Erdgas ausgelegt und dem Hybridantrieb ein entspre­ chender Brennstoffvorratsbehälter zugeordnet. Bei der bevorzug­ ten Auslegung als kombinierte Gas-/Dampf-Turbine ist zudem ein Wasservorratsbehälter vorgesehen.
In einem ersten Ausführungsprinzip hat die Turbinenanordnung eine Brennkammer bzw. einen Verbrennungstunnel, die bzw. der der eigentlichen Turbine (dem Laufrad) vorgelagert ist und Was­ ser-Einspritzdüsen zur Wassereinspritzung aufweist. Mit der Wassereinspritzung wird einerseits eine Innenkühlung der Brenn­ kammer bzw. des Verbrennungstunnels und zum anderen eine Druck­ erhöhung des Arbeitsfluids (Verbrennungsgas und Wasserdampf) bewirkt. Diese Maßnahmen erbringen - geeignete Detailausführung der Konstruktion und Materialwahl vorausgesetzt - eine Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades und eine Lebensdauererhöhung.
Gemäß einem alternativen Ausführungskonzept ist die Brennkammer bzw. der Verbrennungstunnel von einer ringförmigen äußeren Kam­ mer umgeben, in die das Wasser eingespritzt wird. Die Brennkam­ mer wird somit von außen gekühlt und zugleich Wasserdampf als Arbeitsmedium für einen parallel zur eigentlichen Gasturbine geschalteten sekundären Energiewandler erzeugt. Dieser sekundä­ re Energiewandler ist speziell eine Dampfturbine, die insbeson­ dere mit dem Laufrad der Gasturbine auf einer gemeinsamen Welle sitzt und einen gemeinsamen Generator antreibt.
Die erwähnten vorteilhaften Maßnahmen beim Materialeinsatz und konstruktiven Lösungen umfassen eine kalkabweisende und korro­ sionsbeständige Ausführung der mit den Verbrennungsgasen in Kontakt kommenden Oberflächen der erstgenannten Anordnung bzw. der mit dem Wasserdampf in Berührung kommenden Flächen bei der zweiten Ausführung. Weiterhin ist zweckmäßigerweise eine Kon­ densatoreinrichtung zur Rückgewinnung und Sammlung von zum Be­ trieb eingesetztem Wasser vorgesehen, um den Frischwasserbedarf und damit die Größe des für Frischwasser benötigten Vorratsbe­ hälters wesentlich zu verringern.
Den besonderen Einsatzbedingungen eines Kraftfahrzeugantriebes entsprechend, ist die Klein-Gasturbine mit Mitteln zur, insbe­ sondere katalytischen, Abgasreinigung ausgerüstet, die den be­ sonderen Verbrennungsbedingungen und der hierdurch bedingten speziellen Schadstoffzusammensetzung der Abgase angepaßt sind. Besonderes Augenmerk ist auch in diesem Zusammenhang der Hand­ habung des in der oben genannten ersten grundsätzlichen Ausfüh­ rungsart in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfanteils zu schenken.
Die vorgeschlagene Anordnung umfaßt eine Turbinensteuereinheit zur Steuerung mindestens eines Betriebsparameters der Klein- Gasturbine zur Beeinflussung ihrer Ausgangsleistung, wobei die Turbinensteuereinheit insbesondere Brennstoffzufuhr-Steuermit­ tel und Wasserzufuhr-Steuermittel sowie eine Verarbeitungsein­ heit zur Bestimmung eines einen Zusammenhang zwischen der Brennstoffzufuhr und der Wasserzufuhr repräsentierenden Steuer­ kennlinie aufweist.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb­ rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Klein-Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Klein-Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Klein-Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 4 eine Prinzipskizze einer Klein-Gasturbine gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Klein-Gasturbinen 100 bzw. 200 gemäß dem oben erwähnten ersten Ausführungsprinzip der Erfindung, nämlich mit Wassereinspritzung in eine Brennkammer bzw. einen Verbrennungstunnel.
Die Klein-Gasturbine 100 gemäß Fig. 1 hat eine weitgehend ku­ gelförmige Brennkammer 101 mit einem steuerbaren Lufteinlaßven­ til 103, einer Brennstoff-Einspritzdüse 105 und einer Wasser­ einspritzdüse 107. An die Brennkammer 101 schließt sich der ei­ gentliche Arbeitsbereich 109 mit einem Laufrad 111 (der Turbine im engeren Sinne bzw. Arbeitsturbine) an. Die Darstellung ist insoweit stark vereinfacht, als sämtliche peripheren Einrich­ tungen, insbesondere Vorratsbehälter und Zufuhrleitungen für Brennstoff und Wasser, eine Turbinensteuereinheit, ein Konden­ sator und ein Abgaskatalysator sowie der mit der Turbinenwelle 113 verbundene elektrische Generator für einen Kraftfahrzeug- Hybridantrieb weggelassen sind.
In die Brennkammer 101 wird zusammen mit dem über die Brenn­ stoff-Einspritzdüse(n) 105 eingespritzten Brennstoff - bevor­ zugt nach einem vorbestimmten Zeitregime, das einen geringfügi­ gen zeitlichen Versatz gegenüber der Brennstoffeinspritzung realisieren kann - über die Wassereinspritzdüse(n) 107 fein zerstäubt Wasser injiziert. Durch die schlagartige Verdampfung des Wassers wird einerseits die Brennkammer 101 von Innen ge­ kühlt und zum anderen ein zusätzlicher Gasdruck erzeugt, der die Leistung der Klein-Gasturbine 100 erhöht.
Analog arbeitet die Klein-Gasturbine 200 nach Fig. 2, die sich aber in ihrem Aufbau von der Ausführungsform nach Fig. 1 unter­ scheidet. Sie umfaßt eine annähernd zylindrische Brennkammer 201 mit mehreren Brennstoff-Einspritzdüsen 205 und Wasserein­ spritzdüsen 207 und zwei eingangs- bzw. ausgangsseitig der Brennkammer 201 angeordnete Laufräder 210 (Verdichter) bzw. 211 (Arbeitsturbine), die auf einer gemeinsamen, durchgehenden Tur­ binenwelle 213 sitzen. Im Bereich des vorderen Laufrades (Ver­ dichters) 210 sitzt auf der Turbinenwelle 213 ein Generator 215 eines Hybridantriebes. Der Generator 215 ist somit derart ange­ ordnet, daß er eine geringe thermische Belastungen erfährt und dennoch eine kompakte Bauweise der Gesamtanordnung realisiert wird.
Die für die Ausführungen nach Fig. 1 und 2 zweckmäßige kalkab­ weisende und korrosionsfeste Oberflächenbeschaffenheit der mit dem Verbrennungsgas/Wasserdampf-Gemisch in Kontakt kommenden Flächen läßt sich weitgehend mit keramischen bzw. keramikbe­ schichteten Bauteilen realisieren. Um eine Ansammlung von Rest­ wasser im System zu vermeiden, sollte dieses im Fahrzeug vor­ zugsweise "hängend" eingebaut sein.
In Fig. 3 und 4 sind Klein-Turbinenanordnungen 300 bzw. 400 ge­ zeigt, die jeweils aus einer miteinander integrierten Klein- Gasturbine 300A bzw. 400A und einer Klein-Dampfturbine 300B, 400B zusammengesetzt sind.
Der Aufbau der Gasturbinen-Komponente 300A der Turbinenanord­ nung 300 nach Fig. 3 ähnelt demjenigen der Klein-Gasturbine 100 nach Fig. 1 und umfaßt eine annähernd kugelförmige Brennkammer 301 und Brennstoff-Einspritzdüsen 305 sowie ein Laufrad bzw. eine Arbeitsturbine 311 auf einer Turbinenwelle 313. Die Brenn­ kammer 301 und der die Arbeitsturbine 311 umgebende Gehäuseab­ schnitt der Gasturbine 300A sind von einer im wesentlichen ringförmigen Außenkammer 302 umgeben. In deren vorderem, die Brennkammer 301 umgebenden Bereich sind Wassereinspritzdüsen 307 vorgesehen, und im hinteren Bereich ist ein Dampfturbinen- Laufrad 312 vorgesehen, das ebenfalls auf der Turbinenwelle 313 sitzt.
Der Betrieb der Klein-Gasturbine 300A entspricht weitgehend demjenigen einer herkömmlichen Gasturbine. Der Verbrennungsvor­ gang innerhalb der Brennkammer 301 sollte dabei so gesteuert werden, daß (beispielsweise infolge Einstellung eines relativ mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches) relativ hohe Temperaturen entstehen.
In die Außenkammer (Dampfkammer) 302 wird über die Wasserein­ spritzdüsen 307 ausschließlich Wasser eingespritzt. Der auf die heiße Brennkammerwand auftreffende Wassernebel verdampft schlagartig und erzeugt in der Dampfkammer einen Dampfdruck, der als Arbeitsdruck für die Klein-Dampfturbine 300B genutzt wird. Die eingespritzte Wassermenge wird so dosiert, daß einer­ seits eine günstige Arbeitstemperatur für die Gas- wie die Dampfturbine eingestellt und das System andererseits ausrei­ chend gekühlt wird. Stellgrößen hierfür sind die eingespritzte Wassermenge und das eingestellte Kraftstoff-Luft-Gemisch.
Die Klein-Turbinenanordnung 400 nach Fig. 4 arbeitet auf grund­ sätzlich dieselbe Weise wie die in Fig. 3 gezeigte und vorste­ hend beschriebene Anordnung, wobei der Aufbau der Gasturbine 400A - einschließlich der Anordnung eines elektrischen Genera­ tors 415 - weitgehend dem Aufbau nach Fig. 2 entspricht. Er um­ faßt demnach ein erstes Laufrad (Verdichter) 410 und ein zwei­ tes Laufrad (Arbeitsturbine) 411 auf einer gemeinsamen Ab­ triebswelle 413, deren entsprechende Gehäuseabschnitte durch eine tunnelartig ausgebildete Brennkammer 401 voneinander ge­ trennt sind. Die Brennkammer 401 ist hier nur mit Brennstoff- Einspritzdüsen 405 versehen.
Die gesamte Gasturbine 400A ist von einer langgestreckten Au­ ßenkammer 402 umgeben, in deren vorderem, dem Lufteinlaß nächstliegenden Bereich ein Dampfturbinen-Verdichterrad 414 und in dessen hinterem, dem Abgasauslaß nächstliegenden Bereich ein Dampfturbinen-Laufrad (Arbeitsturbine) 412 angeordnet ist. Der Raum zwischen beiden Laufrädern 412, 414 weist Wassereinspritz­ düsen 407 auf.
Auch bei dieser Anordnung ist eine weitgehend kalkresistente und korrosionsfeste Ausführung der mit dem Wasserdampf in Kon­ takt kommenden Oberflächen, beispielsweise aus Keramik, Email oder Edelstahl, zweckmäßig.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die den Figuren (die lediglich als Prinzipskizzen zu verstehen sind) zu entnehmenden und oben beschriebenen Ausführungen beschränkt, sondern im Rah­ men der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.
Der Begriff "Kraftfahrzeug-Hybridantrieb" soll hier auch Boots­ antriebe einschließen.
Bezugszeichenliste
100
;
200
;
300
A;
400
A Klein-Gasturbine
101
;
201
;
301
;
401
Brennkammer
103
Lufteinlaßventil
105
;
205
;
305
;
405
Brennstoff-Einspritzdüse
107
;
207
;
307
;
407
Wassereinspritzdüse
109
Arbeitsbereich
111
;
211
;
311
;
411
Laufrad (Arbeitsturbine)
113
;
213
;
313
;
413
Turbinenwelle
210
Laufrad (Verdichter)
215
;
415
Generator
300
;
400
Klein-Turbinenanordnung
300
B;
400
B Klein-Dampfturbine
302
;
402
Außenkammer (Dampfkammer)
312
;
412
Dampfturbinen-Laufrad
414
Dampfturbinen-Verdichterrad

Claims (16)

1. Klein-Gasturbine (100; 200; 300; 400) zum Antrieb eines Generators (215; 415) in einem Kraftfahrzeug-Hybridan­ trieb, insbesondere für einen Personenkraftwagen oder ein Zweirad, mit Mitteln (107; 207; 300B; 400B) zur Wirkungs­ gradoptimierung durch Umwandlung von thermischer Energie der Abgase in kinetische Energie.
2. Klein-Gasturbine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung als integrierte Gas-/Dampf-Turbine (100; 200; 300; 400).
3. Klein-Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ausgangsleistung im Bereich zwischen 1 kW und 100 kW, insbesondere im Bereich zwischen 3 kW und 15 kW.
4. Klein-Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die bauliche Integration des Generators (215; 415) zur Er­ zeugung mindestens eines wesentlichen Teils der Antriebs­ energie für das Fahrzeug.
5. Klein-Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (215; 415) in ein Gehäuse der Klein-Gastur­ bine (200; 400), insbesondere stromaufwärts einer Brenn­ kammer (201; 401), integriert und auf der Turbinenwelle (213; 413) angeordnet ist.
6. Klein-Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung zum wahlweisen Betrieb mit einem Flüssig­ kraftstoff-Luft-Gemisch oder Erdgas.
7. Klein-Gasturbine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine einer Arbeitsturbine (111; 211) vorgeschaltete Brenn­ kammer (101; 201) bzw. einen Verbrennungstunnel, an der bzw. dem Wassereinspritzdüsen (107; 207) zur Wasserein­ spritzung vorgesehen sind, mit der die Brennkammer bzw. der Verbrennungstunnel von Innen gekühlt und der Gasdruck erhöht wird.
8. Klein-Gasturbine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine einer Arbeitsturbine (311; 411) vorgeschaltete Brenn­ kammer (301; 401) bzw. einen Verbrennungstunnel, die bzw. der von einer Außenkammer (302; 402) umgeben ist, welche Wasser-Einspritzdüsen (307; 407) zur Wassereinspritzung aufweist, mit der die Brennkammer bzw. der Verbrennungs­ tunnel von außen gekühlt und Wasserdampf als Arbeitsmedium für einen parallel geschalteten sekundären Energiewandler (300B; 400B) erzeugt wird.
9. Klein-Gasturbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Energiewandler als Dampfturbine (312; 412) ausgebildet ist.
10. Klein-Gasturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufrad (312; 412) der Dampfturbine (300B; 400B) auf einer Hauptwelle (313; 413) der Arbeitsturbine (311; 411) sitzt.
11. Klein-Gasturbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Verbrennungsgasen in Kontakt kommenden Ober­ flächen kalkabweisend und korrosionsbeständig ausgeführt sind.
12. Klein-Gasturbine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Wasserdampf in Berührung kommenden Flächen der Außenkammer und des sekundären Energiewandlers kalkabwei­ send und korrosionsbeständig ausgeführt sind.
13. Klein-Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur, insbesondere katalytischen, Abgasreinigung.
14. Klein-Gasturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 13, gekennzeichnet durch eine Kondensatoreinrichtung zur Rückgewinnung und Sammlung von zum Betrieb eingesetztem Wasser.
15. Klein-Gasturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Turbinensteuereinheit zur Steuerung mindestens eines Betriebsparameters der Klein-Gasturbine zur Beeinflussung von deren Ausgangsleistung.
16. Klein-Gasturbine nach Anspruch 15 und einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinensteuereinheit Brennstoffzufuhr-Steuermittel und Wasserzufuhr-Steuermittel sowie eine Verarbeitungsein­ heit zur Bestimmung einer einen Zusammenhang zwischen der Brennstoffzufuhr und der Wasserzufuhr repräsentierenden Steuerkennlinie aufweist.
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