Wszystkie technologie koncentrowania energii słonecznej (CSP) wykorzystują konfigurację luster, aby skoncentrować energię słoneczną na odbiorniku i przekształcić ją w ciepło. Ciepło to może być następnie wykorzystane do wytworzenia pary napędzającej turbinę do produkcji energii elektrycznej lub jako ciepło w procesach przemysłowych.
Skoncentrowane elektrownie słoneczne mogą integrować systemy magazynowania energii cieplnej w celu generowania energii elektrycznej w okresach zachmurzenia lub w godzinach po zachodzie i przed wschodem słońca.Ta zdolność do magazynowania energii słonecznej sprawia, że koncentrująca energia słoneczna jest elastycznym i dyspozycyjnym źródłem energii odnawialnej.
Systemy CSP mogą być również łączone z elektrowniami pracującymi w cyklu kombinowanym, tworząc w ten sposób elektrownie hybrydowe, które dostarczają wysokowartościowej energii dyspozycyjnej. Mogą one być również zintegrowane z istniejącymi elektrowniami cieplnymi, które wykorzystują blok energetyczny taki jak CSP, takimi jak elektrownie węglowe, na gaz ziemny, biopaliwa lub elektrownie geotermalne.
Instalacje CSP mogą również wykorzystywać paliwa kopalne w celu uzupełnienia energii słonecznej w okresach niskiego promieniowania słonecznego. W takim przypadku stosuje się ogrzewanie gazem ziemnym lub gazowy kocioł parowy/podgrzewacz.
Istnieją cztery rodzaje technologii CSP, z których najwcześniejszą w użyciu jest technologia korytkowa, a najszybciej rozwijającą się w 2017 r. jest technologia wieżowa. Dla każdej z nich istnieją różne warianty projektowe lub różne konfiguracje, w zależności od tego, czy magazynowanie energii termicznej jest uwzględnione i jakie metody są stosowane do przechowywania energii słonecznej termicznie.
Systemy rynny parabolicznej:
W parabolicznym systemie rynnowym CSP energia słoneczna jest skupiana przez parabolicznie zakrzywione, nieckowate reflektory na rurze odbiorczej – rurze absorbera ciepła – biegnącej wzdłuż około metra ponad zakrzywioną powierzchnią luster. Temperatura płynu pośredniczącego w wymianie ciepła przepływającego przez rurę, zwykle oleju termalnego, wzrasta z 293ºC do 393ºC, a energia cieplna jest następnie wykorzystywana w bloku cieplnym do wytwarzania energii elektrycznej w konwencjonalnym generatorze pary.
Korytowe pole kolektora słonecznego składa się z wielu parabolicznych luster w kształcie koryta w równoległych rzędach ustawionych tak, aby umożliwić tym jednoosiowym lustrom w kształcie koryta śledzenie słońca ze wschodu na zachód w ciągu dnia, aby zapewnić, że słońce jest stale skupione na rurach odbiornika. W 2018 roku 90% CSP w komercyjnej eksploatacji to instalacje korytkowe. Trough deployment database.
Systemy wieży energetycznej:
Systemy wieży energetycznej lub centralnego odbiornika wykorzystują lustra śledzące słońce zwane heliostatami, aby skupić światło słoneczne na odbiorniku na szczycie wieży. Ciecz grzewcza podgrzewana w odbiorniku do około 600ºC jest używana do wytwarzania pary, która z kolei jest wykorzystywana w konwencjonalnym turbogeneratorze do produkcji energii elektrycznej.
Najwcześniejsze wieże energetyczne wykorzystywały parę jako ciecz grzewczą, która nie nadaje się do magazynowania. Khi Solar One w RPA i Ivanpah w Kalifornii działają komercyjnie poprzez bezpośrednie podgrzewanie wody do pary. Jednak Gemasolar (2011), Crescent Dunes (2013) i Noor III (2018) używają stopionych soli ze względu na ich lepsze możliwości wymiany ciepła i magazynowania energii.
Wiele badań dotyczy różnych innych materiałów do wymiany ciepła lub magazynowania energii ze względu na potencjał osiągnięcia wyższej temperatury z wynikającym z tego wzrostem wydajności prowadzącym do niższych kosztów. Te możliwe materiały do magazynowania energii sięgają od powietrza, poprzez cząsteczki piasku, aż po alternatywne mieszanki chemiczne. Baza danych rozmieszczenia wież.
Liniowe systemy Fresnela:
Podobnie jak długie tablice systemu CSP z rynną paraboliczną, liniowe pole kolektorów koncentrujących składa się z dużej liczby kolektorów w równoległych rzędach. Zwykle są one ustawione w orientacji północ-południe, aby zmaksymalizować roczny i letni pobór energii. Lustra są ułożone płasko na ziemi i odbijają światło słoneczne do rury znajdującej się powyżej. Podobnie jak koryto i wieża, Fresnel może również obejmować magazynowanie w bloku energetycznym lub generować parę do bezpośredniego użytku. Baza danych rozmieszczenia Fresnela.
Systemy anten parabolicznych:
System anten parabolicznych składa się z koncentratora punktowego o kształcie parabolicznym w postaci anteny, która odbija promieniowanie słoneczne na odbiornik zamontowany w punkcie centralnym. Koncentratory te są zamontowane na strukturze z dwuosiowym systemem śledzenia, aby śledzić słońce. Zebrane ciepło jest zazwyczaj wykorzystywane bezpośrednio przez silnik cieplny zamontowany na odbiorniku poruszającym się wraz z konstrukcją talerza. Dish może osiągać ekstremalnie wysokie temperatury i jest obiecujący do wykorzystania w reaktorach słonecznych do produkcji paliw słonecznych, które wymagają bardzo wysokich temperatur. Silniki Stirlinga i Braytona są obecnie preferowane do konwersji energii, chociaż dish był rzadko stosowany komercyjnie do wytwarzania energii. Dish deployment database.
