För att möta det ökande energibehovet samtidigt som utsläppsmål uppnås krävs fortsatt utveckling av bioenergisystem med avskiljning och lagring av koldioxid (CO₂). Denna studie undersöker syrgasberikad förbränning, ett lovande alternativ till förbränning med ren syrgas, som möjliggör uppgradering av befintliga kraftvärmeverk. Fokus ligger på Stockholm Exergis biobränsleeldade anläggning, KVV8. Genom att integrera en syrgasseparerande enhet i systemet och driva KVV8 med ekvivalent berikning, ökar syrehalten i förbränningsluften. Till följd av detta ökar även partialtrycket av CO₂ i rökgasen. Detta bidrar till en mer energieffektiv koldioxidavskiljning, eftersom absorptionen kan köras vid lägre tryck.

Denna studie modellerar och utvärderar ett system bestående av syrgasseparation, förbränningsprocessen i KVV8 samt en CO₂-avskiljningsenhet, där avskiljningen baseras på absorption med varm kaliumkarbonatlösning. Fyra olika fall analyseras: (1) kryogen luftseparation med konstant syrgasproduktion, (2) kryogen luftseparation med flexibel drift anpassad till variationer i elpris, (3) vakuumbaserad trycksvängadsorption med konstant syrgasproduktion, samt (4) användning av ilmenit som bäddmaterial i pannan för att minska syrebehovet. Tekniska simuleringar har genomförts för syrehalter mellan 21% och 46%, och den ekonomiska genomförbarheten har bedömts utifrån investeringskostnader, driftskostnader och finansiella nyckeltal. Resultaten visar på märkbara elbesparingar av 10-12% redan vid måttliga syrehalter av 26% i förbränningsluften. De ekonomiska resultaten visar däremot att de höga investeringskostnaderna för syrgasproduktion i samtliga fall överstiger värdet av energibesparingarna. Även om de studerade konfigurationerna därmed inte är ekonomiskt lönsamma under dagens förutsättningar, kan genomförbarheten för syrgasberikad förbränning förbättras genom framtida utveckling såsom politiska incitament, systemintegration eller tekniska framsteg som minskar kostnaden för syrgasproduktion. Därmed förblir syrgasberikad förbränning en lovande väg för att minska energibehovet vid koldioxidavskiljning, särskilt om yttre förutsättningar förändras i en riktning som stödjer dess implementering.

Addressing rising energy demands while meeting emission reduction targets requires continued development of bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) systems. This study investigates oxygen-enriched combustion (OEC), a promising alternative to oxyfuel combustion that enables retrofitting with existing combined heat and power (CHP) plants, in this case Stockholm Exergi's biomass-fired CHP plant, KVV8. When integrating an oxygen separation unit and operating KVV8 under equivalent enrichment conditions, the oxygen concentration in the combustion air increases. As a result, the partial pressure of carbon dioxide (CO₂) in the flue gas stream also rises. This facilitates more energy-efficient carbon capture, as the absorber can be operated at lower pressures.

This study models and evaluates a BECCS system comprising an oxygen production unit, the KVV8 combustion process and a CO₂ purification unit (CPU), where CO₂ separation is performed using the hot potassium carbonate absorption process. Four cases are analyzed: (1) cryogenic air separation unit (ASU) with constant oxygen production, (2) ASU with flexible operation to take advantage of electricity price variability, (3) vacuum pressure swing adsorption (VPSA) system with constant oxygen production and (4) the use of ilmenite as bed material to reduce oxygen demand. Technical modeling is conducted for oxygen enrichment levels between 21% and 46%, and economic performance is assessed using capital expenditures (CAPEX), operational expenditures (OPEX) and key financial indicators. The results show notable electricity savings of 10-12% even at modest oxygen enrichment levels of 26%. However, economic results indicate that the high CAPEX associated with oxygen production offsets the energy savings in all cases. While the investigated configurations are not currently economically viable, the feasibility of OEC could improve through future developments such as policy incentives, system integration or technological advancements that lower the cost of oxygen production. As such, OEC remains a promising pathway for reducing the energy demand of carbon capture, particularly if external conditions shift to support its implementation.