Všechny technologie koncentrace sluneční energie (CSP) využívají konfiguraci zrcadel k soustředění sluneční světelné energie na přijímač a její přeměně na teplo. Toto teplo pak může být použito k výrobě páry pro pohon turbíny k výrobě elektrické energie nebo použito jako teplo pro průmyslové procesy.
Koncentrační solární elektrárny mohou integrovat systémy pro ukládání tepelné energie, které se používají k výrobě elektřiny během období se zataženou oblohou nebo po dobu několika hodin po západu nebo před východem slunce.Tato schopnost ukládat sluneční energii činí z koncentrované solární energie flexibilní a dispečerský zdroj obnovitelné energie.
Systémy CSP lze také kombinovat s elektrárnami s kombinovaným cyklem, čímž vznikají hybridní elektrárny, které poskytují vysoce hodnotnou, dispečerskou energii. Mohou být také integrovány do stávajících tepelných elektráren, které využívají energetický blok jako CSP; například uhelné elektrárny, elektrárny na zemní plyn, biopaliva nebo geotermální elektrárny.
Elektrárny CSP mohou také využívat fosilní paliva k doplnění slunečního výkonu v obdobích nízkého slunečního záření. V takovém případě se využívá vytápění zemním plynem nebo plynový parní kotel/ohřívač.
Existují čtyři typy technologií CSP, přičemž nejstarší používanou technologií je korytová a nejrychleji rostoucí od roku 2017 je věžová. Pro každou z nich existují různé konstrukční varianty nebo různé konfigurace v závislosti na tom, zda je zahrnuto ukládání tepelné energie a jaké metody se používají k tepelnému ukládání sluneční energie.
Systémy s parabolickým žlabem:
V systému CSP s parabolickým žlabem je sluneční energie soustředěna parabolicky zakřivenými reflektory ve tvaru žlabu na trubku přijímače – trubku absorbéru tepla – probíhající asi metr nad zakřiveným povrchem zrcadel. Teplota teplonosné kapaliny proudící trubkou, obvykle termálního oleje, se zvýší z 293 °C na 393 °C a tepelná energie se pak využívá v tepelném bloku k výrobě elektřiny v běžném parním generátoru.
Pole žlabového solárního kolektoru se skládá z několika parabolických žlabových zrcadel v paralelních řadách seřazených tak, aby tato jednoosá žlabová zrcadla během dne sledovala slunce od východu k západu a zajistila tak nepřetržité zaměření slunečního záření na potrubí přijímače. Od roku 2018 je 90 % CSP v komerčním provozu žlabových. Databáze žlabového nasazení.
Věžové systémy:
Věžové nebo centrální přijímací systémy využívají zrcadla sledující slunce nazývaná heliostaty, která zaměřují sluneční světlo na přijímač na vrcholu věže. Teplonosná kapalina zahřátá v přijímači na teplotu kolem 600 °C se používá k výrobě páry, která se následně využívá v konvenčním turbogenerátoru k výrobě elektřiny.
První elektrárenské věže využívaly jako teplonosnou kapalinu páru, která se nedá skladovat. Khi Solar One v Jižní Africe a Ivanpah v Kalifornii fungují komerčně díky přímému ohřevu vody na páru. Společnosti Gemasolar (2011), Crescent Dunes (2013) a Noor III (2018) však využívají roztavené soli kvůli jejich lepším schopnostem přenosu tepla a skladování energie.
V rámci výzkumu se zkoumají různé jiné materiály pro přenos tepla nebo skladování energie, protože mají potenciál dosáhnout vyšší teploty s následným zvýšením účinnosti, což vede ke snížení nákladů. Tyto možné materiály pro skladování energie sahají od vzduchu přes částice písku až po alternativní směsi chemických látek. Databáze nasazení věží.
Lineární Fresnelovy systémy:
Podobně jako dlouhá pole systému CSP s parabolickým žlabem se lineární pole koncentračních kolektorů skládá z velkého počtu kolektorů v paralelních řadách. Ty jsou obvykle uspořádány v severojižní orientaci, aby se maximalizoval roční a letní odběr energie. Zrcadla jsou položena naplocho na zemi a odrážejí sluneční světlo do potrubí nad nimi. Stejně jako žlabové a věžové kolektory mohou i Fresnelovy kolektory obsahovat akumulaci v energetickém bloku nebo vyrábět páru pro přímé použití. Databáze nasazení Fresnelových systémů.
Parabolické talířové systémy:
Parabolický talířový systém se skládá z bodového koncentrátoru parabolického tvaru v podobě talíře, který odráží sluneční záření na přijímač umístěný v ohnisku. Tyto koncentrátory jsou namontovány na konstrukci s dvouosým sledovacím systémem, který sleduje Slunce. Získané teplo se obvykle využívá přímo tepelným motorem namontovaným na přijímači, který se pohybuje spolu s konstrukcí talíře. Displej může dosahovat extrémně vysokých teplot a je slibný pro použití v solárních reaktorech pro výrobu solárních paliv, která vyžadují velmi vysoké teploty. V současné době se pro přeměnu energie upřednostňují motory se Stirlingovým a Braytonovým cyklem, ačkoli talíře byly pro výrobu energie komerčně využívány jen zřídka. Databáze nasazení talířů.
