Fossila bränslen har sedan de upptäcktes konkurrerat ut biomassa som den huvudsakliga energikällan. Framförallt i trafiksektorn har drivmedel som härstammar från fossil olja varit dominerande. Främst på grund av deras fördelar mot biomassan såsom tillgänglighet, pris, energidensitet och enkelhet att användas i en förbränningsmotor. Men dessa drivmedel innehåller kolatomer som inte längre är en del av det naturliga kretsloppet och vid förbränning leder detta till nettotillskott av koldioxid till atmosfären. Utsläpp av koldioxid utgör den största antropogena inverkan på den accelererande växthuseffekt världen upplever vilket kommer att medföra förödande klimatändringar. Det är mot den bakgrunden nödvändigt att istället framställa drivmedel från en förnybar källa, som innebär en koldioxidneutral förbränning, nämligen biomassa. Samtidigt måste även hänsyn tas till vilken typ av biomassa som används, produktion av biodrivmedel får inte konkurrera med livsmedelproduktion. Därför är det viktigt att ”träaktigt” biomassa används som råvara vilket inte utgör någon konkurrens. Ett lovande sätt att omvandla biomassa till drivmedel är via förgasning där biomassa upphettas tills dess att en gas erhålls, bland annat bestående av kolmonoxid, vätgas, metan och diverse spårämnen. Denna gas genomgår sedan rening och bearbetning där partiklar, tjäror, alkalimetaller och spårämnen renas till dess att gasen endast består av kolmonoxid och vätgas, kallat syntesgas (ofta förkortat som syngas). Syngasen kan sedan i en process omvandlas till en rad olika bränslen, såsom bensin och metan. När gasen renas och bearbetas uppstår stora mängder termisk överskottsenergi. Om anläggningen är fristående kan överskottsenergi inte nyttjas vilket innebär relativ låga verkningsgrader. Men om anläggningen integreras mot till exempel ett massa- och pappersbruk kan överskottsenergi komma väl till pass och på så vis erhålls högre verkningsgrader. I arbetet presenteras en sammanställning av renings- och bearbetningsmetoder. Utifrån denna sammanställning har åtta processlösningar simulerats i processmodellerings-programmet CHEMCAD. De åtta fallen som ingår i studien är för produktion av bensin, diesel, metanol och metan, samtliga med rening vid relativ låga temperaturer (kall gasrening) respektive vid relativ höga temperaturer (het gasrening). Utifrån simuleringsresultateten har det varit möjligt att genomföra en så kallad Pinch-analys där det är möjligt att grafiskt avläsa potential för värmeintegration mot ett typiskt massa- och pappersbruk. Slutligen har en utvärdering av samtliga fall gjorts utifrån olika verkningsgradsberäkningar. Klart står att möjligheterna till värmeintegration är stora, på användbara temperaturnivåer, och uppgår i vissa fall till nästan 40 MW för en 100 MWth–anläggning. Verkningsgraderna är definierade på fyra olika sätt vilket möjliggör djupare tolkning och utvärdering av resultaten men samtidigt kräver det en viss försiktighet från läsaren. Dock framgår det tydligt ur resultaten från verkningsgradsberäkningar att totala effektiviteten för processen kan öka med 10-tals procentenheter om värmeöverskotten tillvaratas.   Resultaten framhåller vikten av värmeintegration och indikerar samtidigt möjligheten till effektivare produktion av bio-drivmedel. Detta innebär med stor sannolikhet också ett ekonomiskt sundare alternativ som i sin tur ökar intresset för investeringar på förnybara bränslen. Investeringar av denna typ är en absolut nödvändighet för en hållbar drivmedelskonsumtion i framtiden. / Fossil fuels have since their discovery replaced biomass as the main source of energy. Especially in the transportation sector, fuels derived from fossil oil have been the dominant source of energy, mainly due to their advantages compared to biomass such as availability, price, energy density and easiness of use in an internal combustion engine. Unfortunately these fuels contain carbon atoms that no longer are part of the natural cycle and combustion leads to net addition of carbon dioxide to the atmosphere. Carbon dioxide has the largest anthropogenic impact on the accelerated greenhouse effect that the world is experiencing, which will lead to devastating climate changes. In this context it is necessary to instead produce fuel from a renewable source, which means a carbon neutral combustion, namely biomass. At the same time it is necessary to also take into account the type of biomass used, the production of biofuels should not compete with food production. Therefore it is important that “woody” biomass is being used as the raw material, which poses no competition. A promising way to convert biomass into fuels is with gasification where biomass is heated until a gas is obtained, mainly consisting of carbon monoxide, hydrogen, methane and various trace elements. This gas then undergoes purification and processing, where particles, tars, alkali metals and trace elements are purged until only a gas consisting of carbon monoxide and hydrogen remains, called syngas (synthesis gas). The syngas can then be converted into a variety of fuels such as petrol and methane. When the gas is being purified and processed large amounts of excess thermal energy are released. If it is a stand-alone plant, excess energy cannot be utilized, which leads to relatively low efficiencies. But if the plant is integrated with, for example, a pulp and paper mill, the excess energy can be utilized, thus resulting in higher overall efficiencies. This work presents a compilation of purification and processing methods. This compilation was used as the basis for the modelling of eight process solutions that were simulated in the flow-sheeting program CHEMCAD. The eight cases included in the study aim to produce gasoline, diesel, methanol and methane, all with purification at relatively low temperatures (cold gas cleaning) or at relative high temperatures (hot gas cleaning). Based on simulation results, a so-called Pinch analysis has been carried out where it is possible to graphically read off the potential for heat integration with a typical pulp and paper mill. Finally, overall assessments of the eight cases have been made based on different efficiency calculations. The results clearly show that the potential for process integration is great, with useful temperature levels, and amounts in up to almost 40 MW when the biomass input is 100 MWth. The efficiencies are defined in four different ways allowing for deeper interpretation and evaluation of the results, but require a certain amount of caution from the reader. However, it is evident from the results of efficiency calculations that overall efficiency of the process can be increased by 10's of percentage points if surplus heat is utilized. The results emphasize the importance of heat integration and simultaneously indicate the possibility of increased efficiency in production of biofuels. Which most likely also means a more economically sound alternative, which in turn increases the interest from investors in renewable fuels. Investments of this type are an absolute necessity for sustainable fuel consumption in the future.

The fossil hydrocarbons are not inexhaustible, and their use is not without impact in our need of energy, fuels and hydrocarbons as building blocks for organic materials. The quest for renewable, environmentally more friendly technologies are in need and woody biomass is a promising candidate, well provided in the boreal parts of the world. To convert the constituents of wood into valuable gaseous products, suitable for the end use required, we need a reliable gasification technology. But to become an industrial application on full scale there are still a few issues to take into account since the presence of contaminants in the process gas will pose several issues, both technical and operational, for instance by corrosion, fouling and catalyst deactivation. Furthermore the downstream applications may have very stringent needs for syngas cleanliness depending on its use. Therefore, the levels of contaminants must be decreased by gas cleanup to fulfil the requirements of the downstream applications. One of the most prominent problems in biomass gasification is the formation of tars – an organic byproduct in the degradation of larger hydrocarbons. So, tar degrading catalysts are needed in order to avoid tar related operational problems such as fouling but also reduced conversion efficiency. Deactivation of catalysts is generally inevitable, but the process may be slowed or even prevented. Catalysts are often very sensitive to poisonous compounds in the process gas, but also to the harsh conditions in the gasifier, risking problems as coke formation and attrition. Alongside with having to be resistant to any physical and chemical damage, the catalyst also needs to have high selectivity and conversion rate, which would result in a more or less tar-free gas. Commercial tar reforming catalysts of today often contain nickel as the active element, but also often display a moderate to rapid deactivation due to the causes mentioned.

På grund av det stundande ökade elektricitetsbehovet vill Växjö Energi AB utreda möjligheter för utökad kapacitet för elektricitetsproduktion i samband med att ett av deras befintliga kraftvärmeblock börjar nå sin livslängd. En av de tekniker som Växjö Energi, genom detta examensarbete, granskar är Biomass fired Top Cycle. Denna teknik står företaget Phoenix BioPower AB för, där tekniken är specifikt inriktad på att kunna få ut ett högre elutbyte än vad befintliga kraftvärmeverk kan idag. Genom två olika scenarion, där ett Biomass fired Top Cycle block ingår, jämför arbetet bränsleförbrukning, värme- och elproduktion emot VEAB:s befintliga anläggning under ett år. I Scenario 1 var BTC-blocket i drift självt under sommarperioden, medan det i scenario 2 var avstängt och SV3 istället var i drift. Resultatet för de två scenariona visade på en stor ökning för elektricitetsproduktionen, men också en ökning för bränsleförbrukningen. Utifrån elektricitetsproduktionen och bränsleförbrukningen analyserades intäkter och kostnader för ett exempel år 2022. Arbetet konstaterar att välja mellan hög elektricitetsproduktion alternativt hög bränsleförbrukning är en komplex fråga, där både faktorer så som tillgänglighet på biomassa och världens energiläge läggs till.

Utsläppen av växthusgaser ökar över hela världen och nya tekniker används för att minska utsläppen. 7% av utsläppen kommer från stålsektorn. 25% av världens stålproduktion görs via återvinningstekniken ljusbågsugn. Genom återvinningsprocessen släpps det ut 500kg CO2 per ton producerat flytande stål. En möjlighet att sänka dessa direkta utsläppär att koppla ljusbågsugnsprocessen med biomassa förgasnings och koldioxidavskiljning. Den föreslagna lösningen i denna avhandling är att utnyttja avgaserna från stålsmältningen i förgasningsprocessen och skapa värdefulla produkter. Projektet utvärderar den tekniska genomförbarheten i form av energieffektivitet och kolutnyttjande. Den föreslagna processen simulerades med Aspen Plus. Ett problem med ljusbågsugnens avgaser är fluktuationen i sammansättningen. Tre fall avavgassammansättning undersöktes. Fall 1 var den genomsnittliga avgassammansättningen, medan fall 2 och 3 var extrema med högt CO- respektive CO2-innehåll. Resultatet visade att syntetsgassammansättningen starkt beror på förgasningsmedlet. I samtliga fall ökade energieffektiviteten och de direkta utsläppen minskade, jämfört med nuvarande process. Fall 1 visade generellt högst effektivitet och kolutnyttjande, medan det CO2 rika fallet (fall 3) hade lägst. Ett kontinuerligt flöde av förgasningsmedel krävs för att driva förgasningsprocessen. Eftersom ljusbågsugn är en satsvis process, sker luftförgasning när avgaser inte är tillgängliga. Det önskade resultatet av luftförgasning är att producera syntetsgas som liknar avgasförgasningens syntesgas. Resultaten visade att luftinfiltration i avgaser är gynnsamt för mer liknande syntesgas . / Greenhouse gas emissions are increasing worldwide, and new techniques are being adopted to suppress the emissions. The steel sector is responsible for 7% of the emissions. 25% ofthe world’s steel production is made through the recycling technique EAF. Throughout the recycling process, 500 kg CO2 gets emitted per ton of liquid steel produced. An opportunity to lower these direct emissions is to couple the EAF process to biomass gasification and CO2 utilisation process. The proposed solution in this thesis is to utilise the off-gases in the gasification process and create high-valuable products. The project evaluates the technical feasibility via energy efficiency and carbon utilisation. The proposed process was simulated using Aspen Plus. A problem with the off-gases from EAF gasification is the fluctuation in composition. Three cases of off-gas composition were therefore investigated. Case 1 was the average off-gas composition, while cases 2 and 3 were extreme with high CO and CO2 content, respectively. The result showed that the syngas composition strongly depends on the gasifying agent. In all cases, the energy efficiency increased, and the direct emissions decreased. Case 1 generally showed the highest efficiency and carbon utilisation, while the CO2 heavily case (case 3) had the lowest. A continuous flow of gasifying agents is required to run the gasification process. Since EAF is a batch process, air gasification runs when off-gases are unavailable. The desired outcome of air gasification is to produce syngas similar to off-gas gasification. The results showed that air infiltration in off-gases is favourable for more similar syngas composition.

In  Kenya, lack of clean cooking services affect around 80 % of the population. A range of improved cookstoves (ICS) have been produced to address this. This study aims to investigate the long-term usage of an improved stove, the biochar producing gasifier. The stove was distributed to 150 rural households divided between three regions in Kenya, in a research project in 2016. This follow-up study looked at areas of stove satisfaction and dissatisfaction among participants, as well as identifying key factors which separate users from non-users. All 150 were asked a few questions over the phone and 30 were visited for in-depth, survey-based interviews. Most households used the traditional three stone open fire stove for everyday purposes, sometimes complemented by the gasifier or other ICSs[CS1] [CS2] . 60 % of households used the gasifier at least monthly. Users and non-users rated the gasifier stove similarly. They varied in terms of stove ownership with users owning on average half a stove more than non-users. User households were generally larger. The gasifier was a fuel efficient stove and created little smoke, but was considered too small and required tiresome fuel preparation. The reported problems cannot be fixed unless thoroughly changing the stove design and possibly the gasification process itself, and without addressing them the gasifier is unlikely to replace the three stone stove. The study recognizes the potential of the gasifier as an improved stove, but calls for creative redesign in order to achieve mass adoption. / I Kenya påverkar bristen på matlagningsutrustning som är säker ur hälso- och miljösynpunkt runt 80 % av befolkningen. Traditionellt lagas mat över öppen  eld. En mängd spisar har producerats i syfte att förändra detta. I denna studie undersöktes långtidsanvändningen av en spis, en biokolsproducerande förgasningsspis. Spisen delades ut till 150 hushåll på landsbygden, jämnt fördelade på tre regioner i landet i ett forskningsprojekt år 2016-7. Denna uppföljningsstudie tittar på vilka aspekter hos spisen som forskningsdeltagarna tyckt om respektive funnit utmanande, samt vad som skiljde användare från de som slutat använda spisen. En kort telefonintervju gjordes med alla, och med 30 gjordes djupgående, enkätbaserade intervjuer. Resultaten visade att de flesta hushåll lagade mat över öppen eld till vardags, ibland kompletterat med förgasningsspisen eller andra spisar. 60 % av hushållen använde förgasningsspisen  minst en gång i månaden. Användare och icke-användare hade liknande åsikter om förgasningsspisen. Användare ägde i genomsnitt en halv spis mer än icke-användare. Hushåll som använde förgasningsspisen var generellt sett större. Förgasningsspisen ansågs vara en bränslesnål spis och bara skapa en liten mängd rök, men ansågs vara för liten. Den krävde också mer ansträngande bränsleförberedning. De rapporterade problemen går inte att åtgärda utan att ändra förgasningsspisens design i grunden och eventuellt själva förgasningprocessen, och utan att åtgärda dem kommer förgasningsspisen sannolikt inte att ersätta matlagning över öppen eld. Studien understryker förgasningsspisen potential, men kräver kreativ omdesign för att uppnå massanvändning.

Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are presented within this study for super-cooled liquid oxygen atomisation and gasification in a subcritical chamber operating at 1MPa. Relatively low cost simulation techniques have been used and their accuracy evaluated. Gasification efficiency expected from theory is compared with simulation results and physical limitation in addition to modelling limitations are discussed. Impinging jets have been used within the simulations with the intent of atomising the incoming liquid oxygen, followed by injection of hot water vapour perpendicularly, to increase turbulent mixing, residence time and in turn expected gasification efficiency. A computational fluid dynamics heating analysis is also included in order to highlight constraints on the chamber geometry imposed by transient rapid oxidation material limits. 316 stainless steel and 3D printed Inconel 718 were investigated experimentally to identify their transient macroscopic rapid oxidation limits. This information supplements existing published literature for operation at high temperatures for a transient period of time in oxygen rich environments. ANSYS Fluent 2020R1, and its newly included Volume of Fluid to Discrete Particle (VOF-DPM) Model, is used for CFD simulation of LOx atomisation and vaporisation. The CFD simulation technique is discussed in detail in order to allow the reader to gain knowledge into areas where computational power can be saved while still allowing assessment of trends for conducting relatively quick feasibility reviews e.g. for different chamber configurations. The CFD simulation results are compared with published experimental data and its accuracy when extended to this application is discussed. Results indicate that gasification of LOx within a compact chamber may be feasible if sufficient turbulence, resulting in longer residence times is present providing sufficient time for heat and mass transfer from the continuous phase. Simulations indicate that due to the mixing and gasification process the LOx particles within the chamber that have not entered the gaseous phase are smaller than that from pure atomisation and therefore more susceptible to gasification if injected into the main motor combustion chamber. Results hint at the potential benefit of swirl injection of hot gases to increase residence time and in turn the gasification efficiency, therefore, this is recommended for the topic of future research. / Computational Fluid Dynamics (CFD) simuleringar presenteras i denna studie för superkyld flytande syreförstoftning och förgasning i en underkritisk kammare som arbetar vid SI 1 MPa. Relativt billiga simuleringstekniker har använts och deras noggrannhet utvärderats. Förgasningseffektivitet som förväntas från teorin jämförs med simuleringsresultat och fysisk begränsning utöver detta diskuteras modelleringsberäkningarna. Stötstrålar har använts inom simuleringarna med avsikt att finfördela det inkommande flytande syret, följt av injektion av varm vattenånga vinkelrätt, för att öka turbulent blandning, uppehållstid och i sin tur förväntad förgasningseffektivitet. En beräkningsenhetsanalys för uppvärmningsdynamik ingår också för att belysa begränsningar för kammargeometri som införs genom övergående gränser för snabb oxidation. 316 rostfritt stål och 3D-printad Inconel 718 undersöktes experimentellt för att identifiera deras övergående makroskopiska snabba oxidationsgränser. Denna information kompletterar befintlig publicerad litteratur för drift vid höga temperaturer under en kort tid i syrgasrika miljöer. ANSYS Fluent 2020R1, och dess nyligen inkluderade volym av vätska till diskret partikel (VOF-DPM) -modell, används för CFD-simulering av LOxatomisering och förångning. CFD-simuleringstekniken diskuteras i detalj för att göra det möjligt för läsaren att få kunskap om områden där beräkningskraft kan sparas medan man fortfarande tillåter bedömning av trender för att göra relativt snabba genomförbarhetsgranskningar, t.ex. för olika kammarkonfigurationer. CFD-simuleringsresultaten jämförs med publicerade experimentella data och dess noggrannhet när den utvidgas till denna applikation diskuteras. Resultaten indikerar att förgasning av LOx i en kompakt kammare kan vara möjlig vid tillräcklig turbulens, vilket resulterar i längre uppehållstider är närvarande som ger tillräcklig tid för värme och massöverföring från den kontinuerliga fasen. Simuleringar indikerar att på grund av blandnings- och förgasningsprocessen är LOx-partiklarna i kammaren som inte har gått in i gasfasen mindre än den från ren förgasning och därför mer mottagliga för förgasning om de injiceras i huvudmotorns förbränningskammare. Resultat antyder den potentiella fördelen med virvelinjektion av heta gaser för att öka uppehållstiden och i sin tur förgasningseffektivitet, därför rekommenderas detta för ämnet för framtida forskning.

Sweden has the goal of reaching a fossil independent transportation sector by 2030. Two ways to reach the goal is to increase the use of electric vehicles or produce more biofuels. Both alternatives could be powered by forest residue, which is an underutilized resource in the country. Electricity could be produced in a biomass fired Combined Heat and Power (CHP) plant, and biofuel could be produced in a biorefinery through gasification of biomass and Fischer-Tropsch process. When located in Stockholm County, both system can also distribute heat to the district heating system. It is however important to use the biomass in an energy-efficient way. The scope of this work has been to analyze the efficiency together with environmental and economic aspects of the two systems.  To assess the efficiency and environmental impact of the two systems a forest to wheel study was made of the systems where the product was studied from harvesting of forest residue to driving the vehicle. The studied functional units were: kilometers driven by vehicle, kWh of district heating, CO2-equivalents of greenhouse gases and MWh of forest residue. The system using CHP technology and electric vehicles outperformed the biorefinery system on the two first functional units. Using the same amount of forest residue more than twice as much district heating and almost twice as many driven kilometers were produced in this system. The study also showed that both systems avoids significant greenhouse gas emissions and can be part of the solution to decrease emissions from road transportation.  The profitability of investing in a CHP plant or a biorefinery was calculated through the net present value method. It showed that the expected energy prices are too low for the investments to be profitable. The CHP plant investment has a net present value of -1.6 billion SEK and the biorefinery investment has a net present value of -4.6 billion SEK. Furthermore, the biorefinery investment entails higher risk due to the high investment cost and uncommercialized technology. Both systems face barriers for implementation, these barriers have been studied qualitatively. / Sverige har som mål att skapa en fossiloberoende fordonsflotta till år 2030. Två vägar som pekats ut för att nå målet är att öka användningen av eldrivna fordon eller att producera mer biobränsle. Båda alternativen kan drivas av skogsavfall, en råvara som det finns gott om i Sverige. Elektricitet kan produceras av skogsavfallet i ett kraftvärmeverk, och biobränsle i ett bioraffinaderi genom användning av förgasning och Fischer-Tropschmetoden. I Stockholms län skulle båda systemen dessutom kunna producera värme till Stockholms fjärrvärmesystem. Det är dock viktigt att använda skogsavfallet på ett resurseffektivt sätt. Därför undersöker detta arbete effektiviteten av de två olika systemen tillsammans med en analys av växthusgasutsläpp och ekonomiska förutsättningar.  För att kunna utvärdera effektiviteten och klimatpåverkan av de två olika systemen utfördes en ”skog-till-hjul”-analys där produkten undersöktes från ursprunget, till drivandet av ett fordon. För att utföra studien definierades fyra funktionella enheter. De funktionella enheterna var: körsträcka med bil mätt i kilometer, kWh fjärrvärmeproduktion, CO2 ekvivalenter av växthusgasutsläpp och MWh skogsavfall. Studien visade att systemet där skogsavfallet används i ett kraftvärmeverk för att producera elektricitet och ladda elbilar hade bättre resultat i de två första funktionella enheterna. Systemet producerade nästan dubbelt så lång körsträcka och mer än dubbelt så mycket fjärrvärme som systemet där skogsavfallet används i ett bioraffinaderi och biobränslet används i dieselbilar. Studien visade även att båda system kan bidra till att sänka växthusgasutsläppen från transportsektorn.  Lönsamheten att investera i ett kraftvärmeverk eller bioraffinaderi beräknades med nuvärdesmetoden. Studien visade att de förväntade framtida energipriserna är för låga för att investeringarna ska bli lönsamma. Kraftvärmeanläggningen hade ett nuvärde på -1.6 miljarder kronor, och bioraffinaderiet ett nuvärde på -4.6 miljarder kronor. Dessutom ansågs investeringen i ett bioraffinaderi vara en hög risk på grund av den höga investeringskostnaden och att tekniken idag inte är kommersialiserad. Det finns även en rad andra barriär för att genomföra de två olika systemen, dessa barriärer har studerats kvalitativt i arbetet.

IPCC reported in its climate change report 2013 that the atmospheric concentrations of the greenhouse gases (GHG) carbon dioxide (CO2), methane, and nitrous oxide now have reached the highest levels in the past 800,000 years. CO2 concentration has increased by 40% since pre-industrial times and the primary source is fossil fuel combustion. It is vital to reduce anthropogenic emissions of GHGs in order to combat climate change. Industry accounts for 20% of global anthropogenic CO2 emissions and the iron and steel industry accounts for 30% of industrial emissions. The iron and steel industry is at date highly dependent on fossil fuels and electricity. Energy efficiency measures and substitution of fossil fuels with renewable energy would make an important contribution to the efforts to reduce emissions of GHGs. This thesis studies energy efficiency measures and fuel substitution in the iron and steel industry and focuses on recovery and utilisation of excess energy and substitution of fossil fuels with biomass. Energy systems analysis has been used to investigate how changes in the iron and steel industry’s energy system would affect the steel plant’s economy and global CO2 emissions. The thesis also studies energy management practices in the Swedish iron and steel industry with the focus on how energy managers think about why energy efficiency measures are implemented or why they are not implemented. In-depth interviews with energy managers at eleven Swedish steel plants were conducted to analyse energy management practices. In order to show some of the large untapped heat flows in industry, excess heat recovery potential in the industrial sector in Gävleborg County in Sweden was analysed. Under the assumptions made in this thesis, the recovery output would be more than three times higher if the excess heat is used in a district heating system than if electricity is generated. An economic evaluation was performed for three electricity generation technologies for the conversion of low-temperature industrial excess heat. The results show that electricity generation with organic Rankine cycles and phase change material engines could be profitable, but that thermoelectric generation of electricity from low-temperature industrial excess heat would not be profitable at the present stage of technology development. With regard to fossil fuels substituted with biomass, there are opportunities to substitute fossil coal with charcoal in the blast furnace and to substitute liquefied petroleum gas (LPG) with bio-syngas or bio synthetic natural gas (bio-SNG) as fuel in the steel industry’s reheating furnaces. However, in the energy market scenarios studied, substituting LPG with bio-SNG as fuel in reheating furnaces at the studied scrap-based steel plant would not be profitable without economic policy support. The development of the energy market is shown to play a vital role for the outcome of how different measures would affect global CO2 emissions. Results from the interviews show that Swedish steel companies regard improved energy efficiency as important. However, the majority of the interviewed energy managers only worked part-time with energy issues and they experienced that lack of time often was a barrier for successful energy management. More efforts could also be put into engaging and educating employees in order to introduce a common practice of improving energy efficiency at the company. / Halterna av växthusgaserna koldioxid (CO2), metan och kväveoxider har under de senaste 800 000 åren aldrig varit högre i atmosfären än vad de är idag. Detta resultat redovisades i IPCCs klimatrapport år 2013. CO2-koncentrationen har ökat med 40 % sedan förindustriell tid och denna ökning beror till största delen på förbränning av fossila bränslen. Ökade koncentrationer av växthusgaser leder till högre global medeltemperatur vilket i sin tur resulterar i klimatförändringar.  För att bromsa klimatförändringarna är det viktigt att vi arbetar för att minska utsläppen av växthusgaser. Industrin står för 20 % av de globala utsläppen av CO2 och järn- och stålindustrin står för 30 % av industrins utsläpp. Järn- och stålindustrin är i dag till stor del beroende av fossila bränslen och el för sin energiförsörjning. Energieffektiviseringsåtgärder och byte av fossila bränslen mot förnybar energi i järn- och stålindustrin skulle kunna bidra till minskade utsläpp av växthusgaser. Denna avhandling studerar åtgärder för effektivare energianvändning och möjligheter för bränslebyte i järn- och stålindustrin. Avhandlingen fokuserar på återvinning och utnyttjande av överskottsenergier och ersättning av fossila bränslen med biomassa. Energisystemanalys har använts för att undersöka hur förändringar i järn- och stålindustrins energisystem skulle påverka ekonomin och de globala utsläppen av CO2. Avhandlingen studerar också betydelsen av energiledning och nätverkande för att uppnå en effektivare energianvändning. Fokus har här varit på att studera hur energiansvariga resonerar kring varför energieffektiviseringsåtgärder genomförs eller varför de inte genomförs. Djupintervjuer med energiansvariga vid elva svenska stålverk genomfördes för att analysera denna fråga. För att ge ett exempel på den stora outnyttjade potentialen av överskottsvärme från industrin analyserades potentialen i Gävleborgs län. Möjligheterna att använda överskottsvärmen som fjärrvärme eller för att producera el analyserades. Här visar resultaten att fjärrvärmeproduktionen skulle bli mer än tre gånger så stor som elproduktionen. En ekonomisk utvärdering gjordes där tre tekniker för produktion av el från lågtempererad industriell överskottsvärme jämfördes. Resultaten visar att elproduktion med organisk Rankine-cykel eller en så kallad fasändringsmaterialmotor kan vara lönsam, men att termoelektrisk elproduktion inte är lönsam med dagens teknik och prisnivåer. Det är möjligt att ersätta en del av det fossila kolet i masugnen med träkol och på detta sätt introducera förnybar energi i stålindustrin. Man kan också ersätta gasol som används som bränsle i stålindustrins värmningsugnar med syntesgas eller syntetisk naturgas (SNG) som produceras genom förgasning av biomassa. Under de antaganden som gjorts i avhandlingen skulle det dock inte vara lönsamt för det skrotbaserade stålverk som studerats att ersätta gasolen med bio-SNG. För att uppnå lönsamhet behövs i detta fall ekonomiska styrmedel. Hur olika åtgärder påverkar de globala utsläppen av CO2 beror till stor del på hur framtidens energimarknad ser ut. Elproduktion från industriell överskottsvärme skulle minska de globala CO2-utsläppen i alla scenarier som studerats, men för de andra åtgärderna varierar resultaten beroende på vilka antaganden som gjorts. Resultaten från intervjustudien visar att svensk stålindustri anser att energifrågan är viktig, men det finns fortfarande mycket att göra för att effektivisera energianvändningen i denna sektor. Flera av de intervjuade arbetade bara deltid med energifrågor och de upplevde att tidsbrist hindrade dem från ett effektivt energiledningsarbete. En rekommendation till företagen är därför att anställa en energiansvarig på heltid och/eller fler personer som kan arbeta med energifrågor. Det bör också läggas mer resurser på att engagera och utbilda anställda för att på så sätt introducera en företagskultur som främjar effektiv energianvändning.