Oxy-Fuel ist die Verbrennung von Kraftstoff mit reinem Sauerstoff anstelle der Mischung aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid in der Luft. Wenn Brennstoff mit reinem Sauerstoff verbrannt wird, kann jeglicher Kohlendioxidgehalt gespeichert werden, ohne dass Stickstoff entfernt werden muss, was ein entscheidender Schritt bei der Reinigung von Abfallprodukten in Kraftwerken ist. Die von Kraftwerken freigesetzten Gase bestehen zu 75 % aus Stickstoff, der aus jeglichem Kohlendioxiddampf entfernt werden muss. Die vielversprechendste Anwendung sind Kohlekraftwerke, aber auch Gasturbinen-, Sauerstofferzeugungs- und Schweißanwendungen können davon profitieren.
Kohlekraftwerke können umkonfiguriert werden, um Oxy-Fuel zu verbrennen, ohne die Kesselkonstruktion zu ändern, obwohl die Verbrennungstemperatur bei den meisten Kesseln hoch ist. Der Oxy-Fuel-Verbrennungsprozess führt zu Kohle mit einer viel höheren Verbrennungstemperatur, die jedoch durch Mischen von Sauerstoff mit Dampf oder Rauchgas aus anderen Anlagenprozessen gesteuert werden kann. Stickstoff ist im Kessel nur in geringen Mengen vorhanden, und es wird wenig Stickstoff oder Stickoxid produziert, um die Luft zu verunreinigen.
Rauchgas, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe mit Oxy-Fuel entsteht, ist stickstofffrei. Kohlendioxid und Wasser sind die Hauptbestandteile des Gases, das zu Strömen von nahezu reinem Kohlendioxid konzentriert werden kann. Der Vorteil besteht darin, dass das verbleibende Gas vor der Einlagerung viel schneller und kostengünstiger als herkömmliche Verfahren komprimiert, getrocknet und gereinigt werden kann.
Der Gasturbinenzyklus wird durch die Verwendung von Oxy-Brennstoff verbessert, aber da Gasturbinenschaufeln hohe Temperaturen nicht gut vertragen, erfordern die Turbinen eine Neukonstruktion, um mit sauerstoffangereichertem Brennstoff zu arbeiten. Hochtemperatur-Rauchgas, das eine modifizierte Turbine verlässt, macht den Dampfkreislauf tatsächlich effizienter. Das Autogenschweißen und -schneiden bietet Schweißern außerdem eine bessere Kontrolle darüber, wie viel Wärme erzeugt wird, sodass die Temperatur einer Schweißzone auf einem sicheren Niveau gehalten werden kann. Sowohl die Größe als auch die Form der Schweißnaht lassen sich leichter kontrollieren, und die Änderungen, die erforderlich sind, um Autogen beim Schweißen zu verwenden, sind ziemlich einfach.
Vollständige Anwendungen von Oxy-Fuel werden noch entwickelt. Die Technologie wurde in den Vereinigten Staaten, Kanada, Europa und Japan getestet, und die geringere Komplexität und die geringeren Risiken der Technologie sind ansprechend. Die Forderung nach sauberer Verbrennung von Kohlekraftwerken und umweltfreundlicheren Stromerzeugungsanlagen könnte mit fortschreitender Technologie einen starken Anstieg sauerstoffbasierter Brennstoffsysteme auslösen. Möglich wäre auch die Herstellung von Sauerstoff und dessen Abtrennung aus der Luft zu geringeren Kosten als bei kryogenen Verfahren.