Minden koncentráló napenergia-technológia (CSP) tükörkonfigurációval koncentrálja a napfény energiáját egy vevőre és alakítja át hővé. A hő ezután gőz előállítására használható, amely egy turbinát hajt meg az elektromos energia előállításához, vagy ipari folyamatok hőjeként használható.
A koncentráló naperőművek integrálhatnak hőenergia-tároló rendszereket, amelyeket felhős időszakokban vagy napnyugta utáni, illetve napfelkelte előtti órákban villamos energia előállítására használhatnak.A napenergia tárolásának képessége a koncentráló napenergiát a megújuló energia rugalmas és diszpozícionálható forrásává teszi.
A CSP-rendszerek kombinálhatók kombinált ciklusú erőművekkel is, így hibrid erőművek jönnek létre, amelyek nagy értékű, diszpozícionálható energiát biztosítanak. A CSP-hez hasonló energiablokkot használó meglévő hőerőművekbe is integrálhatók, például szén-, földgáz-, bioüzemanyag- vagy geotermikus erőművekbe.
A CSP-erőművek fosszilis tüzelőanyagot is használhatnak a napenergia kiegészítésére az alacsony napsugárzású időszakokban. Ilyenkor földgáztüzelésű hő- vagy gázgőzkazánt/előmelegítőt használnak.
A CSP-technológiáknak négy típusa létezik, a legkorábban alkalmazott a vályús, 2017-től pedig a leggyorsabban fejlődő a tornyos. Mindegyiknél léteznek különböző konstrukciós változatok vagy különböző konfigurációk, attól függően, hogy tartalmaznak-e hőenergia-tárolót, és milyen módszereket alkalmaznak a napenergia termikus tárolására.
Parabolikus vályúrendszerek:
A parabolikus vályú CSP-rendszerben a napenergiát parabolikusan ívelt, vályú alakú tükrök koncentrálják a tükrök ívelt felülete felett körülbelül egy méterrel végigfutó befogadócsőre – a hőelnyelő csőre -. A csőben áramló hőátadó folyadék – általában termálolaj – hőmérsékletét 293ºC-ról 393ºC-ra emelik, majd a hőenergiát a hőerőmű blokkban egy hagyományos gőzfejlesztőben villamos energia előállítására használják fel.
A vályú napkollektormező több parabolikus vályú alakú tükröt tartalmaz párhuzamos sorokban, amelyek úgy vannak összehangolva, hogy ezek az egytengelyű vályú alakú tükrök a nap folyamán keletről nyugatra kövessék a napot, hogy a nap folyamatosan a befogadó csövekre fókuszáljon. 2018-ban a kereskedelmi forgalomban lévő CSP-k 90%-a vályús rendszerű. Trough telepítési adatbázis.
Toronyrendszerek:
A torony vagy központi vevőkészülék rendszerekben a napfényt követő tükrök, úgynevezett heliosztátok segítségével a napfényt a torony tetején lévő vevőre fókuszálják. A befogadóban mintegy 600ºC-ra felmelegített hőátadó folyadékot gőz előállítására használják, amelyet viszont egy hagyományos turbinagenerátorban villamos energia előállítására használnak.
A legkorábbi energiatornyok hőátadó folyadékként gőzt használtak, amely nem alkalmas tárolásra. A dél-afrikai Khi Solar One és a kaliforniai Ivanpah kereskedelmi forgalomban úgy működik, hogy a vizet közvetlenül gőzzé melegíti. A Gemasolar (2011), a Crescent Dunes (2013) és a Noor III (2018) azonban olvasztott sókat használ, mivel azok kiváló hőátadási és energiatárolási képességekkel rendelkeznek.
A kutatások nagy része különböző más hőátadó vagy energiatároló anyagokat vizsgál, mivel azokkal magasabb hőmérsékletet lehet elérni, ami alacsonyabb költségeket eredményező hatékonyságnövekedéssel jár. Ezek a lehetséges energiatároló anyagok a levegőtől a homokszemcséken át a vegyi anyagok alternatív keverékeiig terjednek. Torony telepítési adatbázis.
Lineáris Fresnel-rendszerek:
A parabolikus vályús CSP-rendszerek hosszú tömbjeihez hasonlóan a lineáris koncentráló kollektormező nagyszámú, párhuzamos sorban elhelyezett kollektorból áll. Ezek jellemzően észak-déli tájolásban vannak elhelyezve az éves és nyári energiagyűjtés maximalizálása érdekében. A tükrök laposan a talajra vannak fektetve, és a napfényt a fenti csőre verik vissza. A vályúhoz és a toronyhoz hasonlóan a Fresnel is képes tárolót építeni egy energiablokkba, vagy gőzt termelni közvetlen felhasználásra. Fresnel telepítési adatbázis.
Parabolikus tányérrendszerek:
A parabolikus tányérrendszer egy parabola alakú, tányér alakú pontfókuszú koncentrátorból áll, amely a napsugárzást a fókuszpontban elhelyezett vevőre veri vissza. Ezek a koncentrátorok egy olyan szerkezetre vannak felszerelve, amely kéttengelyes követőrendszerrel követi a Napot. Az összegyűjtött hőt jellemzően közvetlenül a tányérszerkezettel együtt mozgó vevőre szerelt hőmotor hasznosítja. A tányér rendkívül magas hőmérsékletet képes elérni, és ígéretesnek tűnik a nagyon magas hőmérsékletet igénylő napenergia-üzemanyagok előállítására szolgáló napreaktorokban való felhasználás szempontjából. Jelenleg a Stirling- és Brayton-ciklusú motorokat részesítik előnyben az energiaátalakításban, bár a tányérhőt ritkán alkalmazzák kereskedelmi forgalomban energiatermelésre. Tányértelepítési adatbázis.
