พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ ( STE ) เป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานและเทคโนโลยีสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างพลังงานความร้อนสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมรวมถึงภาคที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์แผงรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ ถูกจำแนกโดย สำนักงานข้อมูลพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกาเป็นแผงรับความร้อนอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิปานกลาง และอุณหภูมิสูง แผงรับความร้อนอุณหภูมิต่ำโดยทั่วไปจะไม่มีกระจกและใช้สำหรับทำความร้อนสระว่ายน้ำหรือทำความร้อนอากาศระบายอากาศ แผงรับความร้อนอุณหภูมิปานกลางก็มักจะเป็นแผ่นเรียบเช่นกัน แต่ใช้สำหรับทำความร้อนน้ำหรืออากาศสำหรับที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์

แผงรับแสงอาทิตย์อุณหภูมิสูงจะรวมแสงอาทิตย์โดยใช้กระจกหรือเลนส์และโดยทั่วไปใช้เพื่อตอบสนองความต้องการความร้อนได้ถึง 300 ° C (600 °F) / ความดัน 20  บาร์ (300 psi) ในภาคอุตสาหกรรม และสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ ระบบความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CST) สำหรับการตอบสนองความต้องการความร้อนในภาคอุตสาหกรรม และระบบผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) เมื่อความร้อนที่รวบรวมได้ถูกนำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า CST และ CSP ไม่สามารถใช้ทดแทนกันได้ในแง่ของการใช้งาน

ต่างจาก เซลล์ แสงอาทิตย์ที่แปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าโดยตรง ระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์จะแปลงแสงแดดเป็นความร้อน โดยใช้กระจกหรือเลนส์เพื่อรวมแสงแดดไปยังตัวรับ ซึ่งจะทำให้น้ำร้อนขึ้นในอ่างเก็บน้ำ จากนั้นน้ำร้อนสามารถนำไปใช้ในบ้านได้ ข้อดีของพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์คือสามารถเก็บน้ำร้อนไว้จนกว่าจะต้องการใช้ ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีระบบเก็บพลังงานแยกต่างหาก^{[ 1 ]}พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ยังสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้โดยใช้ไอน้ำที่เกิดจากน้ำร้อนเพื่อขับเคลื่อนกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าด้วยวิธีนี้มีราคาแพงกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มาก จึงมีการใช้งานน้อยมากในปัจจุบัน^{[ 2 ]}

Augustin Mouchotได้สาธิตเครื่องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมเครื่องยนต์ทำความเย็นสำหรับทำไอศกรีมในงานนิทรรศการโลกปี 1878 ที่ปารีสการติดตั้งอุปกรณ์พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ครั้งแรกเกิดขึ้นในทะเลทรายซาฮาราราวปี 1910 โดยFrank Shuman เมื่อใช้เครื่องยนต์ไอน้ำที่ผลิตจากแสงอาทิตย์ เนื่องจากมีการพัฒนาเครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวและพบว่าสะดวกกว่า โครงการในทะเลทรายซาฮาราจึงถูกยกเลิกไป แต่ก็ได้รับการฟื้นฟูขึ้นมาอีกครั้งในอีกหลายทศวรรษต่อมา^{[ 3 ]}ณ ปี 2023 โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ความร้อนที่ใหญ่ที่สุดในโลกตั้งอยู่ในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์^{[ 4 ]}

ระบบสำหรับการใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์อุณหภูมิต่ำประกอบด้วยวิธีการรวบรวมความร้อน โดยทั่วไปคือการจัดเก็บความร้อน ไม่ว่าจะเป็นระยะสั้นหรือระหว่างฤดูกาล และการกระจายภายในโครงสร้างหรือเครือข่ายทำความร้อนส่วนกลาง ในบางกรณี คุณสมบัติเดียวสามารถทำได้มากกว่าหนึ่งอย่าง (เช่น แผงรับแสงอาทิตย์บางชนิดยังสามารถจัดเก็บความร้อนได้ด้วย) บางระบบเป็นแบบพาสซีฟ บางระบบเป็นแบบแอคทีฟ (ต้องใช้พลังงานภายนอกอื่นในการทำงาน) ^{[ 5 ]}

การทำความร้อนเป็นการใช้งานที่เห็นได้ชัดที่สุด แต่การทำความเย็นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำได้สำหรับอาคารหรือสำหรับการทำความเย็นในเขตเมืองโดยใช้ เครื่องทำความเย็น แบบดูด ซับ หรือแบบดูดความร้อน (ปั๊มความร้อน) มีความบังเอิญที่น่าสนใจคือ ยิ่งความร้อนจากแสงอาทิตย์มากเท่าไร ผลผลิตการทำความเย็นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในปี พ.ศ. 2321 Auguste Mouchoutได้บุกเบิกการทำความเย็นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์โดยการทำน้ำแข็งโดยใช้เครื่องยนต์ไอน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ที่ต่อกับอุปกรณ์ทำความเย็น^{[ 6 ]}

ในสหรัฐอเมริกา ระบบ ทำความร้อนการระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศ ( HVAC ) คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 25% (4.75 EJ) ของพลังงานที่ใช้ในอาคารพาณิชย์ (50% ในเมืองทางตอนเหนือ) และเกือบครึ่งหนึ่ง (10.1 EJ) ของพลังงานที่ใช้ในอาคารที่พักอาศัย^{[ 7 ] [ 8 ]}เทคโนโลยีการทำความร้อน การทำความเย็น และการระบายอากาศด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำมาใช้เพื่อชดเชยพลังงานส่วนหนึ่งนี้ได้ เทคโนโลยีการทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการทำความร้อนอาคารคือระบบเก็บรวบรวมอากาศพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการกับอาคาร ซึ่งเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ HVAC ของอาคาร ตามข้อมูลของสมาคมอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ มีแผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้มากกว่า 500,000 ตารางเมตร⁽ 5,000,000 ตารางฟุต) ที่ใช้งานอยู่ในอเมริกาเหนือ ณ ปี 2015

ในยุโรป ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 มีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ประมาณ 125 แห่ง แต่ละแห่งมีพื้นที่แผงรับแสงอาทิตย์มากกว่า 500 ตารางเมตร (5400 ตารางฟุต) โรงไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดมีพื้นที่ประมาณ 10,000 ตารางเมตร⁽ 2.5 ^{เอเคอร์)}มีกำลังการผลิต 7 เมกะวัตต์ความร้อน และต้นทุนความร้อนจากแสงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 4 เซ็นต์ยูโร/กิโลวัตต์ชั่วโมงโดยไม่ได้รับเงินอุดหนุน^{[ 9 ]} 40 แห่งมีกำลังการผลิต 1 เมกะวัตต์ความร้อนหรือมากกว่า โครงการพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการทำความร้อนส่วนกลาง (SDH) มีประเทศในยุโรป 14 ประเทศและคณะกรรมาธิการยุโรปเข้าร่วม และกำลังดำเนินการพัฒนาด้านเทคนิคและตลาด และจัดการประชุมประจำปี^{[ 10 ]}

แผงรับแสงอาทิตย์แบบกระจกได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในการทำความร้อนในอาคารเป็นหลัก โดยจะหมุนเวียนอากาศภายในอาคารผ่านแผงรับแสงอาทิตย์แบบใช้ลมร้อน ซึ่งอากาศจะถูกทำให้ร้อนแล้วจึงส่งกลับเข้าไปในอาคาร ระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เหล่านี้จำเป็นต้องมีช่องเจาะอย่างน้อยสองช่องในอาคาร และจะทำงานได้ก็ต่อเมื่ออากาศในแผงรับแสงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องภายในอาคาร แผงรับแสงอาทิตย์แบบกระจกส่วนใหญ่ใช้ในภาคที่อยู่อาศัย

แผงรับแสงอาทิตย์แบบไม่มีกระจกส่วนใหญ่ใช้สำหรับอุ่นอากาศหมุนเวียนในอาคารพาณิชย์ อุตสาหกรรม และสถาบันที่มีภาระการระบายอากาศสูง โดยจะเปลี่ยนผนังอาคารหรือส่วนต่างๆ ของผนังให้เป็นแผงรับแสงอาทิตย์แบบไม่มีกระจกที่มีต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูง เรียกอีกอย่างว่า "แผงรับแสงอาทิตย์แบบระบายอากาศ" หรือ " ผนังพลังงานแสงอาทิตย์ " โดยใช้แผ่นโลหะเจาะรูทาสีเป็นตัวดูดซับความร้อนจากแสงอาทิตย์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นผิวผนังภายนอกของอาคารด้วย การถ่ายเทความร้อนไปยังอากาศเกิดขึ้นบนพื้นผิวของตัวดูดซับ ผ่านแผ่นโลหะ และด้านหลังตัวดูดซับ อากาศที่ได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์จะถูกดึงเข้าไปในรูเจาะที่อยู่ใกล้เคียงก่อนที่ความร้อนจะหนีออกไปสู่อากาศภายนอกโดยการพาความร้อน จากนั้นอากาศที่ร้อนขึ้นจะถูกดึงจากด้านหลังแผ่นดูดซับเข้าสู่ระบบระบายอากาศของอาคาร

ผนังTrombe เป็น ระบบทำความร้อนและระบายอากาศพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟประกอบด้วยช่องอากาศที่อยู่ระหว่างหน้าต่างและมวลความร้อนที่หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ ในระหว่างรอบการระบายอากาศ แสงแดดจะเก็บความร้อนไว้ในมวลความร้อนและทำให้ช่องอากาศอุ่นขึ้น ทำให้เกิดการไหลเวียนผ่านช่องระบายอากาศที่ด้านบนและด้านล่างของผนัง ในระหว่างรอบการทำความร้อน ผนัง Trombe จะแผ่ความร้อนที่เก็บไว้^{[ 11 ]}

บ่อเก็บน้ำบนหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการทำความร้อนและความเย็นได้รับการพัฒนาโดย Harold Hay ในช่วงทศวรรษ 1960 ระบบพื้นฐานประกอบด้วยถังเก็บน้ำที่ติดตั้งบนหลังคาพร้อมฝาครอบฉนวนที่เคลื่อนย้ายได้ ระบบนี้สามารถควบคุมการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสภาพแวดล้อมภายในและภายนอกอาคารได้โดยการปิดและเปิดถังเก็บน้ำระหว่างกลางวันและกลางคืน เมื่อต้องการทำความร้อน ถังเก็บน้ำจะถูกเปิดออกในเวลากลางวันเพื่อให้แสงแดดทำให้น้ำในถังอุ่นขึ้นและเก็บความร้อนไว้ใช้ในตอนเย็น เมื่อต้องการทำความเย็น ถังเก็บน้ำที่ปิดอยู่จะดึงความร้อนจากภายในอาคารในเวลากลางวันและจะถูกเปิดออกในเวลากลางคืนเพื่อแผ่ความร้อนไปยังบรรยากาศที่เย็นกว่า บ้าน Skytherm ใน Atascadero รัฐแคลิฟอร์เนียใช้บ่อเก็บน้ำบนหลังคาต้นแบบสำหรับการทำความร้อนและความเย็น^{[ 12 ]}

การทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ แผงรับ ความร้อนจากอากาศเป็นที่นิยมมากกว่าการทำความร้อนด้วยแผงรับความร้อนจากของเหลวในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา เนื่องจากอาคารส่วนใหญ่มีระบบระบายอากาศเพื่อทำความร้อนและทำความเย็นอยู่แล้ว แผงรับความร้อนจากอากาศมีสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบมีกระจกและแบบไม่มีกระจก

จากพื้นที่ 21,000,000 ตารางฟุต (2,000,000 ตารางเมตร) ของแผงรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาในปี 2550 มีพื้นที่ 16,000,000 ตารางฟุต (1,500,000 ตารางเมตร) เป็นแผงรับความร้อนอุณหภูมิต่ำ^{[ 13 ] โดย ทั่วไปแล้ว แผงรับ ความ}ร้อนอุณหภูมิต่ำจะติดตั้งเพื่อทำความร้อนให้กับสระว่ายน้ำ แม้ว่าจะสามารถใช้สำหรับการทำความร้อนในพื้นที่ได้เช่นกัน แผงรับความร้อนสามารถใช้อากาศหรือน้ำเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนไปยังปลายทาง พลังงานฟรีจากดวงอาทิตย์ยังสามารถนำมาใช้ทำความร้อนให้กับน้ำเพื่อตอบสนองความต้องการน้ำร้อนในครัวเรือน เช่น น้ำร้อนที่ไหลออกมาจากก๊อกน้ำ ระบบทำความร้อนน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถจัดหาน้ำร้อนได้ประมาณ 50% ของความต้องการน้ำร้อนประจำปีของที่พักอาศัย (ขึ้นอยู่กับขนาดของที่พักอาศัย สถานที่ตั้ง ฯลฯ) ซึ่งจะช่วยให้เจ้าของบ้านประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้^{[ 14 ]}

ชุดเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้วที่เรียกว่าการจัดเก็บพลังงานความร้อนตามฤดูกาล (STES) สามารถจัดเก็บความร้อนได้นานหลายเดือน ดังนั้นความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่เก็บรวบรวมได้ส่วนใหญ่ในช่วงฤดูร้อนจึงสามารถนำมาใช้ในการทำความร้อนได้ตลอดทั้งปี เทคโนโลยี STES ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการพัฒนาเป็นหลักในเดนมาร์ก^{[ 15 ]}เยอรมนี^{[ 16 ]}และแคนาดา^{[ 17 ]}และการใช้งานรวมถึงอาคารแต่ละหลังและเครือข่ายทำความร้อนส่วนกลางชุมชนพลังงานแสงอาทิตย์ Drake Landingในอัลเบอร์ตา ประเทศแคนาดา มีระบบส่วนกลางขนาดเล็กและในปี 2012 ได้สร้างสถิติโลกในการจัดหาความร้อนสำหรับพื้นที่ตลอดทั้งปีของชุมชนได้ถึง 97% จากพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 18 ]}สื่อกลางในการจัดเก็บความร้อน STES ได้แก่ ชั้นหินอุ้มน้ำลึก หินธรรมชาติที่ล้อมรอบกลุ่มของบ่อเจาะขนาดเล็กที่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน บ่อตื้นขนาดใหญ่ที่บุด้วยกรวดและมีฉนวนกันความร้อนด้านบน และถังเก็บน้ำผิวดินขนาดใหญ่ที่มีฉนวนกันความร้อนและฝังอยู่ใต้ดิน

ระบบทำความร้อนส่วนกลางตลอด 24 ชั่วโมงก็สามารถทำได้เช่นกันด้วยโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบเข้มข้น (CST) ^{[ 19 ]}

การกักเก็บความร้อนระหว่างฤดูกาลความร้อนจากแสงอาทิตย์ (หรือความร้อนจากแหล่งอื่น ๆ) สามารถกักเก็บได้อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างฤดูกาลที่ตรงข้ามกันในแหล่งกัก เก็บน้ำใต้ดิน ชั้นหินใต้ดิน บ่อขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ และถังขนาดใหญ่ที่หุ้มฉนวนและปิดทับด้วยดิน

การกักเก็บความร้อนระยะสั้นวัสดุที่มีมวลความร้อนจะกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางวันและปล่อยพลังงานนี้ออกมาในช่วงที่อากาศเย็นลง วัสดุที่มีมวลความร้อนทั่วไป ได้แก่ หิน คอนกรีต และน้ำ สัดส่วนและการจัดวางวัสดุที่มีมวลความร้อนควรพิจารณาปัจจัยหลายประการ เช่น สภาพภูมิอากาศ แสงสว่างจากธรรมชาติ และสภาพการบังแสง เมื่อนำมาใช้ได้อย่างเหมาะสม วัสดุที่มีมวลความร้อนสามารถช่วยรักษาอุณหภูมิให้สบายได้โดยไม่ต้องใช้พลังงาน ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดการใช้พลังงานลงด้วย

ทั่วโลก ณ ปี 2011 มีระบบทำความเย็นที่ใช้ปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 750 ระบบ และการเติบโตของตลาดต่อปีอยู่ที่ 40 ถึง 70% ในช่วงเจ็ดปีก่อนหน้า ถือเป็นตลาดเฉพาะกลุ่มเนื่องจากเศรษฐกิจมีความท้าทาย โดยจำนวนชั่วโมงการทำความเย็นต่อปีเป็นปัจจัยจำกัด กล่าวคือ เวลาทำความเย็นต่อปีอยู่ที่ประมาณ 1,000 ชั่วโมงในแถบเมดิเตอร์เรเนียน 2,500 ชั่วโมงในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และเพียง 50 ถึง 200 ชั่วโมงในยุโรปกลาง อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการก่อสร้างระบบลดลงประมาณ 50% ระหว่างปี 2007 ถึง 2011 กลุ่มงานของโครงการทำความร้อนและทำความเย็นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA-SHC) กำลังทำงานเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องต่อไป^{[ 20 ]}

ปล่องระบายอากาศพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือปล่องระบายความร้อน) คือระบบ ระบายอากาศพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ ที่ประกอบด้วยมวลความร้อนกลวงที่เชื่อมต่อภายในและภายนอกอาคาร เมื่อปล่องร้อนขึ้น อากาศภายในก็จะร้อนขึ้น ทำให้เกิดกระแสลมขึ้นด้านบนดึงอากาศผ่านอาคาร ระบบเหล่านี้มีการใช้งานมาตั้งแต่สมัยโรมันและยังคงพบเห็นได้ทั่วไปในตะวันออกกลาง

ระบบ ทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ถูกออกแบบมาเพื่อผลิต น้ำร้อนปริมาณมากหรือให้ความร้อนแก่พื้นที่สำหรับอาคารที่ไม่ใช่ที่อยู่อาศัย^{[ 21 ]}

บ่อระเหยเป็นบ่อตื้นที่ทำให้สารละลายเข้มข้นขึ้นโดยการระเหยการใช้บ่อระเหยเพื่อสกัดเกลือจากน้ำทะเลเป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่เก่าแก่ที่สุด การใช้งานในปัจจุบัน ได้แก่ การทำให้สารละลายน้ำเกลือเข้มข้นขึ้นที่ใช้ในการทำเหมืองแบบชะล้าง และการกำจัดสารละลายออกจากของเสีย โดยรวมแล้ว บ่อระเหยเป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ที่ใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน^{[ 22 ]}

แผงรับแสงอาทิตย์แบบไม่ใช้กระจก คือผนังที่มีรูพรุนหันหน้าเข้าหาแสงแดด ใช้สำหรับอุ่นอากาศระบายอากาศล่วงหน้า แผงรับแสงอาทิตย์แบบนี้สามารถติดตั้งบนหลังคาเพื่อใช้งานได้ตลอดทั้งปี และสามารถเพิ่มอุณหภูมิอากาศขาเข้าได้ถึง 22 องศาเซลเซียส (72 องศาฟาเรนไฮต์) และให้อุณหภูมิอากาศขาออกอยู่ที่ 45–60 องศาเซลเซียส (110–140 องศาฟาเรนไฮต์) ระยะเวลาคืนทุนที่สั้นของแผงรับแสงอาทิตย์แบบนี้ (3 ถึง 12 ปี) ทำให้เป็นทางเลือกที่คุ้มค่ากว่าระบบรับแสงอาทิตย์แบบใช้กระจก ณ ปี 2015 มีการติดตั้งระบบดังกล่าวไปแล้วกว่า 4,000 ระบบทั่วโลก โดยมีพื้นที่รับแสงอาทิตย์รวมกันกว่า 500,000 ตารางเมตร (100 เอเคอร์) ตัวอย่างเช่น แผงรับแสงอาทิตย์ขนาด 860 ตารางเมตร^{( 9,300}ตาราง^ฟุต ) ในคอสตาริกา ใช้สำหรับอบแห้งเมล็ดกาแฟ และแผงรับแสงอาทิตย์ขนาด 1,300 ตารางเมตร⁽ 14,000 ตารางฟุต⁾ในเมืองโคอิมบาตอร์ ประเทศอินเดีย ใช้สำหรับอบแห้งดอกดาวเรือง^{[ 23 ] [ 24 ]}

โรงงานแปรรูปอาหารในเมืองโมเดสโต รัฐแคลิฟอร์เนีย ใช้รางพาราโบลาเพื่อผลิตไอน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิต พื้นที่เก็บรวบรวม 5,000 ตารางเมตร^คาดว่าจะให้พลังงาน 15 เทราจูลต่อปี^{[ 25 ]}

แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์เหล่านี้สามารถใช้ผลิตน้ำร้อนได้ประมาณ 50% หรือมากกว่านั้น สำหรับการใช้งานในที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ในสหรัฐอเมริกา^{[ 26 ]}ในสหรัฐอเมริกา ระบบทั่วไปมีราคาขายปลีกอยู่ที่ 4,000–6,000 ดอลลาร์สหรัฐ (ราคาขายส่งวัสดุอยู่ที่ 1,400 ถึง 2,200 ดอลลาร์สหรัฐ) และ 30% ของระบบมีสิทธิ์ได้รับเครดิตภาษีของรัฐบาลกลาง นอกจากนี้ยังมีเครดิตของรัฐเพิ่มเติมอีกประมาณครึ่งหนึ่งของรัฐต่างๆ ค่าแรงสำหรับระบบวงจรเปิดแบบง่ายๆ ในสภาพอากาศทางใต้สามารถใช้เวลา 3–5 ชั่วโมงสำหรับการติดตั้ง และ 4–6 ชั่วโมงในพื้นที่ทางเหนือ ระบบในพื้นที่ทางเหนือต้องการพื้นที่แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า และระบบท่อประปาที่ซับซ้อนกว่าเพื่อป้องกันแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์จากการแข็งตัว ด้วยแรงจูงใจนี้ ระยะเวลาคืนทุนสำหรับครัวเรือนทั่วไปคือ 4 ถึง 9 ปี ขึ้นอยู่กับรัฐ มีเงินอุดหนุนที่คล้ายกันในบางส่วนของยุโรป ทีมช่างประปาพลังงานแสงอาทิตย์ 1 คน และผู้ช่วย 2 คน ที่ได้รับการฝึกอบรมเพียงเล็กน้อย สามารถติดตั้งระบบได้วันละ 1 ระบบ การติดตั้งเทอร์โมไซฟอนมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่น้อยมาก (ค่าใช้จ่ายจะสูงขึ้นหากใช้สารป้องกันการแข็งตัวและไฟฟ้าหลักในการหมุนเวียน) และในสหรัฐอเมริกาช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของครัวเรือนได้ 6 ดอลลาร์ต่อคนต่อเดือน การทำความร้อนน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถลดการปล่อย CO2 _ของครอบครัวสี่คนได้ 1 ตันต่อปี (หากแทนที่ก๊าซธรรมชาติ) หรือ 3 ตันต่อปี (หากแทนที่ไฟฟ้า) ^{[ 27 ]}การติดตั้งที่อุณหภูมิปานกลางสามารถใช้การออกแบบได้หลายแบบ: การออกแบบทั่วไป ได้แก่ ไกลคอลแบบมีแรงดัน การระบายกลับ ระบบแบบแบทช์ และระบบที่ทนต่อการแข็งตัวที่มีแรงดันต่ำแบบใหม่โดยใช้ท่อโพลีเมอร์ที่มีน้ำอยู่ภายในพร้อมการสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ มาตรฐานของยุโรปและนานาชาติกำลังได้รับการตรวจสอบเพื่อรองรับนวัตกรรมในการออกแบบและการทำงานของตัวเก็บรวบรวมอุณหภูมิปานกลาง นวัตกรรมในการดำเนินงาน ได้แก่ การทำงานของ "ตัวเก็บรวบรวมที่เปียกอยู่ตลอดเวลา" นวัตกรรมนี้ช่วยลดหรือแม้กระทั่งขจัดความเครียดที่อุณหภูมิสูงที่ไม่มีการไหลที่เรียกว่าการหยุดนิ่ง ซึ่งจะลดอายุการใช้งานของตัวเก็บรวบรวมลง

พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์มีประโยชน์สำหรับการอบแห้งไม้สำหรับงานก่อสร้างและเชื้อเพลิงไม้ เช่น เศษไม้สำหรับการเผาไหม้ นอกจากนี้ยังใช้พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น ผลไม้ ธัญพืช และปลา การอบแห้งพืชผลด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัดต้นทุน ในขณะเดียวกันก็ช่วยปรับปรุงคุณภาพ ยิ่งต้นทุนในการผลิตสินค้าน้อยลง ราคาขายก็จะยิ่งต่ำลง ซึ่งเป็นที่พอใจทั้งผู้ซื้อและผู้ขาย เทคโนโลยีในการอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ได้แก่ เครื่องเก็บอากาศแบบแผ่นที่ใช้ปั๊มแบบระเหยที่มีต้นทุนต่ำมาก โดยใช้ผ้าสีดำเป็นวัสดุ พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์มีประโยชน์ในกระบวนการอบแห้งผลิตภัณฑ์ เช่น เศษไม้และชีวมวลรูปแบบอื่นๆ โดยการเพิ่มอุณหภูมิในขณะที่ปล่อยให้อากาศไหลผ่านและกำจัดความชื้น^{[ 28 ]}

เตาปรุงอาหารพลังงานแสงอาทิตย์ใช้แสงแดดในการปรุงอาหาร อบแห้ง และฆ่าเชื้อ การปรุงอาหารด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิง ลดความต้องการใช้เชื้อเพลิงหรือฟืน และปรับปรุงคุณภาพอากาศโดยการลดหรือกำจัดแหล่งกำเนิดควัน

เตาปรุงอาหารพลังงานแสงอาทิตย์แบบง่ายที่สุดคือเตาแบบกล่อง ซึ่งสร้างขึ้นครั้งแรกโดยHorace de Saussureในปี 1767 เตาแบบกล่องพื้นฐานประกอบด้วยภาชนะหุ้มฉนวนที่มีฝาปิดโปร่งใส เตาเหล่านี้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ในสภาพท้องฟ้ามีเมฆบางส่วน และโดยทั่วไปจะให้ความร้อนสูงถึง 50–100 °C (100–200 °F) ^{[ 29 ] [ 30 ]}

เตาปรุงอาหารพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงใช้แผ่นสะท้อนแสงเพื่อรวมพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังภาชนะสำหรับปรุงอาหาร รูปทรงของแผ่นสะท้อนแสงที่พบได้บ่อยที่สุดคือแบบแผ่นเรียบ แบบวงกลม และแบบรางโค้ง การออกแบบเหล่านี้ปรุงอาหารได้เร็วขึ้นและมีอุณหภูมิสูงขึ้น (สูงถึง 350 °C; 660 °F) แต่ต้องได้รับแสงโดยตรงจึงจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ครัวพลังงานแสงอาทิตย์ในออโรวิลล์ประเทศอินเดียใช้เทคโนโลยีการรวมแสงที่เป็นเอกลักษณ์ที่เรียกว่าชามพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งแตกต่างจากระบบสะท้อนแสงแบบติดตาม/ตัวรับคงที่ทั่วไป ชามพลังงานแสงอาทิตย์ใช้ตัวสะท้อนแสงทรงกลมคงที่พร้อมตัวรับที่ติดตามจุดโฟกัสของแสงขณะที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปทั่วท้องฟ้า ตัวรับของชามพลังงานแสงอาทิตย์มีอุณหภูมิถึง 150 °C (300 °F) ซึ่งใช้ในการผลิตไอน้ำเพื่อช่วยปรุงอาหาร 2,000 มื้อต่อวัน^{[ 31 ]}

ครัวพลังงานแสงอาทิตย์อื่นๆ ในอินเดียจำนวนมากใช้เทคโนโลยีการรวมแสงที่เป็นเอกลักษณ์อีกอย่างหนึ่งที่เรียกว่าตัวสะท้อนแสง Scheffler เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยWolfgang Schefflerในปี 1986 ตัวสะท้อนแสง Scheffler เป็นจานพาราโบลาที่ใช้การติดตามแกนเดียวเพื่อติดตามเส้นทางประจำวันของดวงอาทิตย์ ตัวสะท้อนแสงเหล่านี้มีพื้นผิวสะท้อนแสงที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถเปลี่ยนความโค้งเพื่อปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของมุมตกกระทบของแสงแดด ตัวสะท้อนแสง Scheffler มีข้อดีคือมีจุดโฟกัสคงที่ซึ่งช่วยให้การปรุงอาหารง่ายขึ้นและสามารถเข้าถึงอุณหภูมิได้ 450-650 °C (850 °F ถึง 1200 °F) ^{[ 32 ]} ระบบสะท้อนแสง Scheffler ที่ใหญ่ที่สุดในโลกใน Abu Road รัฐราชสถาน ประเทศอินเดีย ซึ่งสร้างขึ้นในปี 1999 โดยBrahma Kumarisสามารถปรุงอาหารได้มากถึง 35,000 มื้อต่อวัน^{[ 33 ]}ภายในต้นปี 2008 มีการสร้างเตาปรุงอาหารขนาดใหญ่ที่ออกแบบโดย Scheffler มากกว่า 2,000 เครื่องทั่วโลก

เครื่องกลั่นน้ำพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ในการผลิตน้ำดื่มในพื้นที่ที่น้ำสะอาดหาได้ยาก การกลั่นน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งจำเป็นในสถานการณ์เหล่านี้เพื่อให้ผู้คนได้รับน้ำบริสุทธิ์ พลังงานแสงอาทิตย์จะทำให้น้ำในเครื่องกลั่นร้อนขึ้น จากนั้นน้ำจะระเหยและควบแน่นที่ด้านล่างของกระจกครอบ^{[ 28 ]}

ดร. หลิน จ้าว จากMITได้ตีพิมพ์วารสารวิชาการที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ ในJouleโดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบเครื่องนึ่งฆ่าเชื้อพลังงาน แสงอาทิตย์ สำหรับการฆ่าเชื้อเครื่องมือผ่าตัดโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า^{[ 34 ]}

ต้นแบบที่รวมแอโรเจล ราคาไม่แพง ได้รับการสาธิตสำเร็จที่โรงพยาบาลแห่งหนึ่งใน^มุมไบร่วมกับIIT Bombayสถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดีย [ ^{35 ]}

ในกรณีที่อุณหภูมิต่ำกว่าประมาณ 95 องศาเซลเซียส (200 องศาฟาเรนไฮต์) เพียงพอแล้ว เช่น สำหรับการทำความร้อนในอาคาร มักจะใช้แผงรับแสงอาทิตย์แบบแผ่นเรียบชนิดไม่รวมแสง เนื่องจากมีการสูญเสียความร้อนผ่านกระจกค่อนข้างสูง แผงรับแสงอาทิตย์แบบแผ่นเรียบจึงไม่สามารถทำอุณหภูมิได้สูงกว่า 200 องศาเซลเซียส (400 องศาฟาเรนไฮต์) มากนัก แม้ว่าของเหลวที่ถ่ายเทความร้อนจะหยุดนิ่งก็ตาม อุณหภูมิดังกล่าวต่ำเกินไปสำหรับการแปลงเป็นไฟฟ้า อย่างมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของแหล่งความร้อน เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพนี้ในโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์รังสีจากแสงอาทิตย์จะถูกรวมแสงโดยใช้กระจกหรือเลนส์เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่สูงขึ้น ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง (Concentrated Solar Power หรือ CSP) ผลในทางปฏิบัติของประสิทธิภาพสูงคือการลดขนาดของแผงรับแสงอาทิตย์และการใช้พื้นที่ทั้งหมดต่อหน่วยพลังงานที่ผลิตได้ ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของโรงไฟฟ้าและลดค่าใช้จ่ายลงด้วย

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น รูปแบบการแปลงพลังงานที่แตกต่างกันก็สามารถนำมาใช้ได้จริง ที่อุณหภูมิสูงถึง 600 °C (1100 °F) กังหันไอน้ำซึ่งเป็นเทคโนโลยีมาตรฐาน มีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 41% ที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 °C (1100 °F) กังหันก๊าซจะมีประสิทธิภาพมากกว่า อุณหภูมิที่สูงขึ้นเป็นปัญหาเนื่องจากต้องใช้วัสดุและเทคนิคที่แตกต่างกัน ข้อเสนอหนึ่งสำหรับอุณหภูมิที่สูงมากคือการใช้เกลือฟลูออไรด์เหลวที่ทำงานระหว่าง 700 °C (1300 °F) ถึง 800 °C (1500 °F) โดยใช้ระบบกังหันหลายขั้นตอนเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพทางความร้อน 50% หรือมากกว่า^{[ 36 ]}อุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้นทำให้โรงงานสามารถใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแห้งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าสำหรับไอเสียความร้อน ลดการใช้น้ำของโรงงาน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในทะเลทรายที่โรงงานพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่สามารถใช้งานได้จริง อุณหภูมิสูงยังทำให้การจัดเก็บความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากมีการจัดเก็บวัตต์-ชั่วโมงต่อหน่วยของของเหลวมากขึ้น

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง (CSP) เชิงพาณิชย์ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในทศวรรษ 1980 โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกในปัจจุบันคือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อีวานปาห์ (Ivanpah Solar Power Facility) ขนาด 370 เมกะวัตต์ ซึ่งเปิดใช้งานในปี 2014 และ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง SEGS ขนาด 354 เมกะวัตต์ ทั้งสองแห่งตั้งอยู่ในทะเลทรายโมฮาวีรัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่ง เป็นที่ตั้งของ โครงการพลังงานแสงอาทิตย์อื่นๆ อีก หลายโครงการ ด้วย

ข้อได้เปรียบหลักของ CSP คือความสามารถในการเพิ่มการจัดเก็บความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้นานถึง 24 ชั่วโมง เนื่องจากความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดมักเกิดขึ้นระหว่างเวลาประมาณ 16.00 น. ถึง 20.00 น. ^{[ 37 ]}โรงไฟฟ้า CSP หลายแห่งจึงใช้การจัดเก็บความร้อนเป็นเวลา 3 ถึง 5 ชั่วโมง ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน การจัดเก็บความร้อนมีราคาถูกกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าการจัดเก็บไฟฟ้ามาก ด้วยวิธีนี้ โรงไฟฟ้า CSP สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ทั้งกลางวันและกลางคืน หากสถานที่ตั้ง CSP มีรังสีแสงอาทิตย์ที่คาดการณ์ได้ โรงไฟฟ้า CSP ก็จะกลายเป็นโรงไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ ความน่าเชื่อถือสามารถปรับปรุงได้ดียิ่งขึ้นโดยการติดตั้งระบบเผาไหม้สำรอง ระบบสำรองสามารถใช้พลังงานส่วนใหญ่ของโรงไฟฟ้า CSP ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนของระบบสำรอง

ด้วยความน่าเชื่อถือ พื้นที่ทะเลทรายที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์ ไม่มีมลพิษ และไม่มีค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิง อุปสรรคสำหรับการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) ในวงกว้างจึงได้แก่ ต้นทุน ความสวยงาม การใช้ที่ดิน และปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงที่จำเป็น แม้ว่าพื้นที่ทะเลทรายเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอต่อความต้องการไฟฟ้าทั่วโลก แต่ก็ยังต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในการติดตั้งกระจกหรือเลนส์เพื่อให้ได้พลังงานในปริมาณที่มากพอ วิธีสำคัญในการลดต้นทุนคือการใช้การออกแบบที่เรียบง่าย

เมื่อพิจารณาถึงผลกระทบจากการใช้ที่ดินที่เกี่ยวข้องกับการสำรวจและการสกัดไปจนถึงการขนส่งและการแปลงเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งใช้สำหรับพลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ของเรา พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ถือเป็นแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพในการใช้ที่ดินมากที่สุดแหล่งหนึ่ง^{[ 38 ]}

รัฐบาลกลางได้จัดสรรพื้นที่สำหรับการเช่าซื้อน้ำมันและก๊าซมากกว่าการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์เกือบ 2,000 เท่า ในปี 2010 สำนักงานจัดการที่ดินได้อนุมัติโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ 9 โครงการ โดยมีกำลังการผลิตรวม 3,682 เมกะวัตต์ คิดเป็นพื้นที่ประมาณ 40,000 เอเคอร์ ในทางตรงกันข้าม ในปี 2010 สำนักงานจัดการที่ดินได้ดำเนินการพิจารณาคำขอเช่าซื้อน้ำมันและก๊าซมากกว่า 5,200 รายการ และออกสัญญาเช่า 1,308 รายการ รวมเป็นพื้นที่ 3.2 ล้านเอเคอร์ ปัจจุบัน ที่ดินสาธารณะบนบก 38.2 ล้านเอเคอร์ และพื้นที่สำรวจนอกชายฝั่งเพิ่มเติมอีก 36.9 ล้านเอเคอร์ในอ่าวเม็กซิโกอยู่ภายใต้สัญญาเช่าสำหรับการพัฒนา การสำรวจ และการผลิตน้ำมันและก๊าซ^{[ 38 ]}

ในระหว่างวันดวงอาทิตย์จะมีตำแหน่งที่แตกต่างกัน สำหรับระบบที่มีความเข้มข้นต่ำ (และอุณหภูมิต่ำ) สามารถหลีกเลี่ยงการติดตามได้ (หรือจำกัดไว้เพียงไม่กี่ตำแหน่งต่อปี) หากใช้เลนส์ที่ไม่สร้างภาพ^{[ 39 ] [ 40 ]}อย่างไรก็ตาม สำหรับความเข้มข้นที่สูงขึ้น หากกระจกหรือเลนส์ไม่เคลื่อนที่ จุดโฟกัสของกระจกหรือเลนส์ก็จะเปลี่ยนไป จำเป็นต้องใช้ระบบติดตามที่ติดตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ระบบติดตามนี้จะเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อน ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถแยกแยะการออกแบบที่แตกต่างกันได้ตามวิธีการรวมแสงและติดตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์แบบรางโค้งพาราโบลาใช้รางโค้งที่มีกระจกสะท้อนแสงอาทิตย์โดยตรงไปยังท่อแก้วที่มีของเหลว (เรียกอีกอย่างว่าตัวรับ ตัวดูดซับ หรือตัวเก็บรวบรวม) ซึ่งวางอยู่ตามความยาวของราง ณ จุดโฟกัสของกระจกสะท้อนแสง รางมีลักษณะเป็นพาราโบลาตามแกนหนึ่งและเป็นเส้นตรงในแกนตั้งฉาก เมื่อตำแหน่งของดวงอาทิตย์ที่ตั้งฉากกับตัวรับเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละวัน รางจะเอียงจากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตกเพื่อให้รังสีโดยตรงยังคงโฟกัสอยู่ที่ตัวรับ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของมุมแสงอาทิตย์ที่ขนานกับรางไม่จำเป็นต้องปรับกระจก เนื่องจากแสงจะถูกรวมไว้ที่อื่นบนตัวรับ ดังนั้นการออกแบบรางจึงไม่จำเป็นต้องมีการติดตามบนแกนที่สอง ตัวรับอาจถูกบรรจุอยู่ในห้องสุญญากาศแก้ว ซึ่งสุญญากาศจะช่วยลดการสูญเสียความร้อนจากการพาความร้อนได้อย่างมาก

ของเหลว (หรือเรียกว่าของเหลวถ่ายเทความร้อน) ไหลผ่านตัวรับและกลายเป็นร้อนจัด ของเหลวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ น้ำมันสังเคราะห์เกลือหลอมเหลวและไอน้ำแรงดันสูง ของเหลวที่มีความร้อนจะถูกส่งไปยังเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งประมาณหนึ่งในสามของความร้อนจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้า

ระบบรางพาราโบลาขนาดเต็มรูปแบบประกอบด้วยรางดังกล่าวจำนวนมากที่วางขนานกันบนพื้นที่ขนาดใหญ่ ตั้งแต่ปี 1985 ระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่ใช้หลักการนี้ได้ดำเนินการอย่างเต็มรูปแบบในแคลิฟอร์เนียในสหรัฐอเมริกาเรียกว่า ระบบ ผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ (SEGS) ^{[ 41 ]}การออกแบบ CSP อื่นๆ ขาดประสบการณ์ที่ยาวนานเช่นนี้ ดังนั้นในปัจจุบันจึงกล่าวได้ว่าการออกแบบรางพาราโบลาเป็นเทคโนโลยี CSP ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วอย่างละเอียดถี่ถ้วนที่สุด

SEGS คือกลุ่มโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 9 แห่งที่มีกำลังการผลิตรวม 354 เมกะวัตต์ และเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ทั้งแบบใช้ความร้อนและไม่ใช้ความร้อนมานานหลายปี โรงไฟฟ้าแห่งใหม่กว่าคือ โรงไฟฟ้า Nevada Solar One มีกำลังการผลิต 64 เมกะวัตต์ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Andasolขนาด 150 เมกะวัตต์ตั้งอยู่ในสเปน โดยแต่ละแห่งมีกำลังการผลิต 50 เมกะวัตต์ อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าโรงไฟฟ้าเหล่านี้มีระบบกักเก็บความร้อน ซึ่งต้องใช้แผงรับแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับขนาดของกังหันไอน้ำ เพื่อกักเก็บความร้อนและส่งความร้อนไปยังกังหันไอน้ำในเวลาเดียวกัน การกักเก็บความร้อนช่วยให้ใช้ประโยชน์จากกังหันไอน้ำได้ดียิ่งขึ้น ด้วยการทำงานของกังหันไอน้ำในเวลากลางวันและบางช่วงกลางคืน โรงไฟฟ้า Andasol 1 ที่มีกำลังการผลิตสูงสุด 50 เมกะวัตต์ ผลิตพลังงานได้มากกว่า Nevada Solar One ที่มีกำลังการผลิตสูงสุด 64 เมกะวัตต์ เนื่องจากโรงไฟฟ้า Andasol มีระบบกักเก็บพลังงานความร้อนและพื้นที่แผงรับแสงอาทิตย์ที่ใหญ่กว่า โรงไฟฟ้าSolana Generating Station ขนาด 280 เมกะวัตต์ เปิดใช้งานในรัฐแอริโซนาในปี 2013 โดยมีระบบกักเก็บพลังงานได้นาน 6 ชั่วโมงโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ Hassi R'Melในประเทศแอลจีเรีย และศูนย์พลังงานแสงอาทิตย์รุ่นใหม่ Martinต่างก็ใช้รางโค้งพาราโบลาในระบบผสมผสานกับก๊าซธรรมชาติ

โครงสร้างรางน้ำแบบปิดจะห่อหุ้มระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ไว้ภายในเรือนกระจก เรือนกระจกจะสร้างสภาพแวดล้อมที่ได้รับการปกป้องเพื่อต้านทานสภาพอากาศที่อาจส่งผลเสียต่อความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์^{[ 42 ]}

กระจกสะท้อนแสงอาทิตย์โค้งน้ำหนักเบาถูกแขวนไว้ภายในโครงสร้างเรือนกระจกระบบติดตามแกนเดียวจะจัดตำแหน่งกระจกเพื่อติดตามดวงอาทิตย์และโฟกัสแสงไปยังเครือข่ายท่อเหล็กคงที่ซึ่งแขวนอยู่จากโครงสร้างเรือนกระจกเช่นกัน^{[ 43 ]}ไอน้ำถูกสร้างขึ้นโดยตรงโดยใช้น้ำคุณภาพระดับแหล่งน้ำมัน เนื่องจากน้ำไหลจากทางเข้าตลอดความยาวของท่อโดยไม่ต้องใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือของเหลวทำงานขั้นกลาง

จากนั้นไอน้ำที่ผลิตได้จะถูกส่งตรงไปยังเครือข่ายการกระจายไอน้ำที่มีอยู่ของแหล่งน้ำมัน ซึ่งไอน้ำจะถูกฉีดเข้าไปในแหล่งน้ำมันอย่างต่อเนื่อง การป้องกันกระจกจากลมช่วยให้กระจกสามารถทำอุณหภูมิได้สูงขึ้นและป้องกันไม่ให้ฝุ่นสะสมอันเนื่องมาจากการสัมผัสกับความชื้น^{[ 42 ]} GlassPoint Solarบริษัทที่สร้างการออกแบบรางปิด ระบุว่าเทคโนโลยีของบริษัทสามารถผลิตความร้อนสำหรับEORได้ในราคาประมาณ 5 ดอลลาร์ต่อล้านหน่วยความร้อนบริติชในภูมิภาคที่มีแดดจัด เมื่อเทียบกับระหว่าง 10 ถึง 12 ดอลลาร์สำหรับเทคโนโลยีความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมอื่นๆ^{[ 44 ]}

ระบบรางปิดของ GlassPoint ได้ถูกนำไปใช้ที่ โรงงาน Miraahในโอมานและเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการประกาศโครงการใหม่เพื่อให้บริษัทนำเทคโนโลยีรางปิดไปใช้ที่แหล่งน้ำมัน South Belridgeใกล้กับBakersfield รัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 45 ]}

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอย (หรือที่รู้จักกันในชื่อโรงไฟฟ้าแบบ 'หอคอยกลาง' หรือโรงไฟฟ้าแบบ ' เฮลิโอสแตท ') ดักจับและรวมพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ด้วยกระจกติดตามแสงอาทิตย์หลายพันบาน (เรียกว่าเฮลิโอสแตท) ในพื้นที่ประมาณสองตารางไมล์ หอคอยจะตั้งอยู่ตรงกลางของพื้นที่เฮลิโอสแตท เฮลิโอสแตทจะรวมแสงอาทิตย์ที่เข้มข้นไปยังตัวรับซึ่งอยู่บนยอดหอคอย ภายในตัวรับ แสงอาทิตย์ที่เข้มข้นจะให้ความร้อนแก่เกลือหลอมเหลวจนมีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาฟาเรนไฮต์ (538 องศาเซลเซียส) จากนั้นเกลือหลอมเหลวที่ร้อนขึ้นจะไหลไปยังถังเก็บความร้อนเพื่อเก็บไว้ โดยรักษาประสิทธิภาพทางความร้อน ไว้ที่ 98% และในที่สุดจะถูกสูบไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำ ไอน้ำจะขับเคลื่อนกังหันมาตรฐานเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่า " วัฏจักรแรงไคน์ " ซึ่งคล้ายกับโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินมาตรฐาน ยกเว้นว่าใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นเชื้อเพลิง

ข้อดีของการออกแบบนี้เหนือกว่าการออกแบบรางโค้งพาราโบลาคือ อุณหภูมิที่สูงกว่า พลังงานความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และสามารถจัดเก็บเพื่อใช้ในภายหลังได้ในราคาที่ถูกกว่า นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องปรับพื้นที่ให้เรียบ ในหลักการแล้ว หอผลิตไฟฟ้าสามารถสร้างบนเนินเขาได้ กระจกสามารถแบนราบได้ และระบบท่อก็รวมอยู่ที่ตัวหอ ข้อเสียคือ กระจกแต่ละบานต้องมีการควบคุมแบบสองแกนของตัวเอง ในขณะที่การออกแบบรางโค้งพาราโบลาสามารถใช้การติดตามแบบแกนเดียวร่วมกันสำหรับกระจกจำนวนมากได้

NREL ได้ทำการเปรียบเทียบต้นทุน/ประสิทธิภาพระหว่างเครื่องรวมแสงแบบหอพลังงานและแบบรางโค้งพาราโบลา ซึ่งประมาณการว่าภายในปี 2020 จะสามารถผลิตไฟฟ้าจากหอพลังงานได้ในราคา 5.47 เซนต์/กิโลวัตต์ชั่วโมง และจากรางโค้งพาราโบลาในราคา 6.21 เซนต์/กิโลวัตต์ชั่วโมงปัจจัยกำลังการผลิตสำหรับหอพลังงานอยู่ที่ประมาณ 72.9% และ 56.2% สำหรับรางโค้งพาราโบลา^{[ 46 ]}มีความหวังว่าการพัฒนาส่วนประกอบโรงไฟฟ้าเฮลิโอสแตทที่ราคาถูก ทนทาน และผลิตได้ในปริมาณมาก จะช่วยลดต้นทุนนี้ลงได้^{[ 47 ]}

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอยเชิงพาณิชย์แห่งแรกคือPS10ในสเปน ซึ่งมีกำลังการผลิต 11 เมกะวัตต์ สร้างเสร็จในปี 2550 นับตั้งแต่นั้นมา มีการเสนอโครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอยหลายแห่ง และหลายแห่งได้ถูกสร้างขึ้นในหลายประเทศ (สเปน เยอรมนี สหรัฐอเมริกา ตุรกี จีน อินเดีย) แต่โครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอยหลายแห่งถูกยกเลิกเนื่องจากราคาแผงโซลาร์เซลล์ลดลงอย่างมาก โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอยแห่งหนึ่งเริ่มใช้งานในแอฟริกาใต้ในปี 2559 ^{[ 48 ]}โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Ivanpahในแคลิฟอร์เนียผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 392 เมกะวัตต์จากหอคอยสามแห่ง ทำให้เป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอยที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเริ่มใช้งานในปลายปี 2556

ระบบ จานสเตอร์ลิงใช้จานสะท้อนแสงรูปพาราโบลา ขนาดใหญ่ (มีรูปร่างคล้ายกับจานรับสัญญาณโทรทัศน์ดาวเทียม) โดยจะรวมแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่ตกกระทบจานขึ้นไปยังจุดเดียวเหนือจาน ซึ่งตัวรับจะจับความร้อนและแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ โดยทั่วไปแล้วจานจะเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิงในระบบจานสเตอร์ลิง แต่บางครั้งก็ใช้เครื่องยนต์ไอน้ำ ด้วย ^{[ 49 ]}สิ่งเหล่านี้สร้างพลังงานจลน์แบบหมุนที่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า^{[ 50 ]}

ในปี 2548 Southern California Edisonประกาศข้อตกลงซื้อเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์จากStirling Energy Systemsในระยะเวลา 20 ปี และในปริมาณ (20,000 หน่วย) ที่เพียงพอต่อการผลิตไฟฟ้า 500 เมกะวัตต์ ในเดือนมกราคม 2553 Stirling Energy Systems และ Tessera Solar ได้เปิดใช้งานโรงไฟฟ้าสาธิตขนาด 1.5 เมกะวัตต์แห่งแรก ("Maricopa Solar") โดยใช้เทคโนโลยีสเตอร์ลิงในเมืองพีโอเรีย รัฐแอริโซนา^{[ 51 ]}ในช่วงต้นปี 2554 Tessera Solar ซึ่งเป็นหน่วยงานพัฒนาของ Stirling Energy ได้ขายโครงการขนาดใหญ่สองโครงการ ได้แก่ โครงการ Imperial ขนาด 709 เมกะวัตต์ และโครงการ Calico ขนาด 850 เมกะวัตต์ ให้กับ AES Solar และ K.Road ตามลำดับ^{[ 52 ] [ 53 ]}ในปี 2555 โรงไฟฟ้า Maricopa ถูกซื้อและรื้อถอนโดยUnited Sun Systems [ ^{54 ] United} Sun Systems ได้เปิดตัวระบบการผลิตใหม่โดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงรูปตัว V และมีกำลังการผลิตสูงสุด 33 กิโลวัตต์ เทคโนโลยี CSP-Stirling ใหม่นี้ช่วยลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าต่อหน่วย (LCOE) ลงเหลือ 0.02 ดอลลาร์สหรัฐ ในระดับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่

ตามข้อมูลจากผู้พัฒนาRispasso Energyซึ่งเป็นบริษัทสัญชาติสวีเดน ในปี 2015 ระบบ Dish Sterling ของตนได้รับการทดสอบในทะเลทรายคาลาฮารีในแอฟริกาใต้และแสดงให้เห็นประสิทธิภาพ 34% ^{[ 55 ]}

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ สะท้อนแสงเฟรสเนลเชิงเส้นใช้กระจกยาวแคบที่มีความโค้งตื้น (หรือแม้แต่แบนราบ) หลายบานเพื่อรวมแสงไปยังตัวรับแสงเชิงเส้นหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น ซึ่งวางอยู่เหนือกระจก ด้านบนของตัวรับแสงอาจติดกระจกพาราโบลาขนาดเล็กเพื่อช่วยรวมแสงเพิ่มเติม ระบบเหล่านี้มีเป้าหมายเพื่อลดต้นทุนโดยรวมโดยการใช้ตัวรับแสงร่วมกันระหว่างกระจกหลายบาน (เมื่อเทียบกับแนวคิดแบบรางและจาน) ในขณะที่ยังคงใช้รูปทรงเรขาคณิตแบบเส้นตรงที่เรียบง่ายโดยมีแกนเดียวสำหรับการติดตาม ซึ่งคล้ายกับการออกแบบแบบราง (และแตกต่างจากหอคอยกลางและจานที่มีแกนคู่) ตัวรับแสงอยู่กับที่ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้การเชื่อมต่อของเหลว (เช่นเดียวกับในรางและจาน) กระจกไม่จำเป็นต้องรองรับตัวรับแสง ดังนั้นจึงมีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่า เมื่อใช้กลยุทธ์การเล็งที่เหมาะสม (กระจกเล็งไปยังตัวรับแสงที่แตกต่างกันในเวลาที่แตกต่างกันของวัน) จะช่วยให้สามารถติดตั้งกระจกได้หนาแน่นขึ้นบนพื้นที่ที่มีอยู่

เทคโนโลยีการติดตามแกนเดียวที่เป็นคู่แข่ง ได้แก่ เทคโนโลยีสะท้อนแสงเฟรสเนลเชิงเส้น (LFR) และ LFR ขนาดกะทัดรัด (CLFR) ที่ค่อนข้างใหม่ LFR แตกต่างจากรางพาราโบลาตรงที่ตัวดูดซับถูกตรึงไว้ในอวกาศเหนือสนามกระจก นอกจากนี้ ตัวสะท้อนแสงยังประกอบด้วยส่วนแถวต่ำจำนวนมาก ซึ่งโฟกัสรวมกันไปที่ตัวรับหอคอยยาวที่ยกสูงขึ้นซึ่งวิ่งขนานกับแกนหมุนของตัวสะท้อนแสง^{[ 56 ]}

บริษัทInternational Automated Systems ได้ผลิต ต้นแบบตัว รวมแสง เลนส์เฟรสเนลเพื่อรวบรวมพลังงานความร้อน^{[ 57 ]}ยังไม่มีระบบความร้อนขนาดเต็มรูปแบบที่ใช้เลนส์เฟรสเนลที่ใช้งานอยู่จริง แม้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์ที่ใช้เลนส์เฟรสเนลร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์วางจำหน่ายแล้วก็ตาม^{[ 58 ]}

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก (MicroCSP) ใช้สำหรับโรงไฟฟ้าขนาดชุมชน (1 เมกะวัตต์ถึง 50 เมกะวัตต์) สำหรับการใช้งานด้านความร้อนในกระบวนการผลิตในภาคอุตสาหกรรม การเกษตร และการผลิต รวมถึงเมื่อต้องการน้ำร้อนปริมาณมาก เช่น สระว่ายน้ำในรีสอร์ท สวนน้ำ โรงซักรีดขนาดใหญ่ การฆ่าเชื้อ การกลั่น และการใช้งานอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน

ความร้อนในระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ถูกควบคุมโดยหลักการพื้นฐานห้าประการ ได้แก่ การรับความร้อนการถ่ายเทความร้อนการเก็บความร้อนการขนส่งความร้อนและฉนวนกันความร้อน [ ^{59 ] ใน}ที่นี้ ความร้อนคือการวัดปริมาณพลังงานความร้อนที่วัตถุมีอยู่ และถูกกำหนดโดยอุณหภูมิ มวล และความร้อนจำเพาะของวัตถุ โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบมาสำหรับสภาวะการทำงานคงที่ เพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทองแดงมีความสำคัญในระบบทำความร้อนและทำความเย็นด้วยพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ เนื่องจากทองแดงมีค่าการนำความร้อนสูง ทนต่อการกัดกร่อนจากบรรยากาศและน้ำ สามารถปิดผนึกและเชื่อมต่อด้วยการบัดกรี และมีความแข็งแรงทางกล ทองแดงถูกใช้ทั้งในตัวรับและในวงจรหลัก (ท่อและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับถังเก็บน้ำ) ของระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 60 ]}

ความร้อนที่ได้รับคือความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่สะสมอยู่ในระบบ ความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกกักเก็บไว้โดยใช้ปรากฏการณ์เรือนกระจก ซึ่งในกรณีนี้คือความสามารถของพื้นผิวสะท้อนแสงในการส่งผ่านรังสีคลื่นสั้นและสะท้อนรังสีคลื่นยาว ความร้อนและรังสีอินฟราเรด (IR) จะเกิดขึ้นเมื่อแสงรังสีคลื่นสั้นกระทบกับแผ่นดูดซับความร้อน จากนั้นความร้อนและรังสีอินฟราเรดจะถูกกักเก็บไว้ภายในตัวเก็บความร้อน ของเหลว ซึ่งโดยปกติคือน้ำ ในท่อดูดซับความร้อนจะรวบรวมความร้อนที่ถูกกักเก็บไว้และถ่ายเทไปยังห้องเก็บความร้อน

ความร้อนสามารถถ่ายเทได้ทั้งโดยการนำความร้อนและการพาความร้อน เมื่อน้ำร้อนขึ้น พลังงานจลน์จะถูกถ่ายเทโดยการนำความร้อนไปยังโมเลกุลของน้ำทั่วทั้งตัวกลาง โมเลกุลเหล่านี้จะกระจายพลังงานความร้อนโดยการนำความร้อนและครอบครองพื้นที่มากกว่าโมเลกุลที่เย็นและเคลื่อนที่ช้ากว่าด้านบน การกระจายพลังงานจากน้ำร้อนที่ลอยขึ้นไปยังน้ำเย็นที่จมลงมีส่วนช่วยในกระบวนการพาความร้อน ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากแผ่นดูดซับของแผงรับความร้อนไปยังของเหลวโดยการนำความร้อน ของเหลวในแผงรับความร้อนจะไหลเวียนผ่านท่อส่งไปยังห้องถ่ายเทความร้อน ภายในห้องถ่ายเทความร้อน ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปทั่วทั้งตัวกลางผ่านการพาความร้อน

การกักเก็บความร้อนช่วยให้โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงแดด ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังตัวกลางกักเก็บความร้อนในถังเก็บที่มีฉนวนหุ้มในช่วงเวลาที่มีแสงแดด และจะถูกดึงออกมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงแดด ตัวกลางกักเก็บความร้อนจะถูกกล่าวถึงในหัวข้อการกักเก็บความร้อนต่อไป อัตราการถ่ายเทความร้อนนั้นเกี่ยวข้องกับตัวกลางนำความร้อนและการพาความร้อน รวมถึงความแตกต่างของอุณหภูมิ วัตถุที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิสูงจะถ่ายเทความร้อนได้เร็วกว่าวัตถุที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิต่ำ

การถ่ายเทความร้อนหมายถึงกระบวนการที่ความร้อนจากแผงรับแสงอาทิตย์ถูกส่งไปยังห้องเก็บความร้อน ฉนวนกันความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งในท่อส่งความร้อนและห้องเก็บความร้อน เพราะช่วยป้องกันการสูญเสียความร้อน ซึ่งส่งผลให้พลังงานลดลงหรือประสิทธิภาพของระบบลดลง

การกักเก็บความร้อนช่วยให้โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในเวลากลางคืนและในวันที่ฟ้าครึ้ม ซึ่งช่วยให้สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับ การผลิตไฟฟ้า พื้นฐาน (baseload)และการผลิตไฟฟ้าสูงสุด (peak power)โดยมีศักยภาพในการทดแทนโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินและก๊าซ ธรรมชาติ นอกจากนี้ การใช้ประโยชน์จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังสูงขึ้น ซึ่งช่วยลดต้นทุน แม้แต่การกักเก็บความ ร้อนในระยะสั้นก็สามารถช่วยลดความผันผวนของความต้องการผลิตไฟฟ้าในช่วงพระอาทิตย์ตกดิน เมื่อระบบไฟฟ้ามีกำลังการผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมาก ทำให้กราฟความต้องการผลิตไฟฟ้ามีความราบเรียบขึ้น

ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังตัวกลางเก็บความร้อนในอ่างเก็บน้ำที่มีฉนวนหุ้มในระหว่างวัน และดึงออกมาใช้ในการผลิตไฟฟ้าในเวลากลางคืน ตัวกลางเก็บความร้อนประกอบด้วยไอน้ำแรงดันสูง คอนกรีต วัสดุเปลี่ยนสถานะหลายชนิด และเกลือหลอมเหลวเช่น แคลเซียม โซเดียม และโพแทสเซียมไนเตรต^{[ 61 ] [ 62 ]}

หอพลังงานแสงอาทิตย์ PS10เก็บความร้อนไว้ในถังในรูปของไอน้ำแรงดันสูงที่ 50 บาร์ (700 psi) และ 285 °C (545 °F) ไอน้ำจะควบแน่นและกลายเป็นไอน้ำอีกครั้งเมื่อลดแรงดันลง สามารถเก็บความร้อนได้นานหนึ่งชั่วโมง มีข้อเสนอแนะว่าสามารถเก็บความร้อนได้นานกว่านั้น แต่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ในโรงไฟฟ้าที่มีอยู่^{[ 63 ]}

เกลือหลอมเหลวถูกนำมาใช้ในการส่งถ่ายความร้อนในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอย เนื่องจากมีสถานะเป็นของเหลวที่ความดันบรรยากาศ เป็นตัวกลางในการเก็บพลังงานความร้อนที่มีต้นทุนต่ำ อุณหภูมิในการทำงานเข้ากันได้กับกังหันไอน้ำในปัจจุบัน และไม่ติดไฟและไม่เป็นพิษ นอกจากนี้ เกลือหลอมเหลวยังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและโลหะเพื่อส่งถ่ายความร้อนอีกด้วย

ส่วนผสมเกลือหลอมเหลวเชิงพาณิชย์ชนิดแรกคือ เกลือไนเตรตชนิดทั่วไป ซึ่งประกอบด้วยโซเดียมไนเตรต 60% และโพแทสเซียมไนเตรต 40% เกลือไนเตรตหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 220 องศาเซลเซียส (430 องศาฟาเรนไฮต์) และคงสภาพเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 290 องศาเซลเซียส (550 องศาฟาเรนไฮต์) ในถังเก็บที่มีฉนวนกันความร้อนแคลเซียมไนเตรตสามารถลดจุดหลอมเหลวลงเหลือ 131 องศาเซลเซียส (268 องศาฟาเรนไฮต์) ทำให้สามารถสกัดพลังงานได้มากขึ้นก่อนที่เกลือจะแข็งตัว ปัจจุบันมีแคลเซียมไนเตรตเกรดทางเทคนิคหลายเกรดที่เสถียรที่อุณหภูมิมากกว่า 500 องศาเซลเซียส (1000 องศาฟาเรนไฮต์)

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์นี้สามารถผลิตพลังงานได้ในสภาพอากาศที่มีเมฆมากหรือในเวลากลางคืน โดยใช้ความร้อนจากถังเกลือร้อน ถังเหล่านี้มีฉนวนกันความร้อน สามารถเก็บความร้อนได้นานถึงหนึ่งสัปดาห์ ถังที่สามารถผลิตพลังงานให้กับกังหันขนาด 100 เมกะวัตต์ได้เป็นเวลาสี่ชั่วโมง จะมีความสูงประมาณ 9 เมตร (30 ฟุต) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 24 เมตร (80 ฟุต)

โรง ไฟฟ้า Andasolในสเปนเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์แห่งแรกที่ใช้เกลือหลอมเหลวในการเก็บความร้อนและผลิตไฟฟ้าในเวลากลางคืน โดยเริ่มดำเนินการในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2552 ^{[ 65 ]}เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม พ.ศ. 2554 บริษัทแห่งหนึ่งในสเปนได้เฉลิมฉลองช่วงเวลาประวัติศาสตร์สำหรับอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์: โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงขนาด 19.9 เมกะวัตต์ของ Torresol กลายเป็นโรงไฟฟ้าแห่งแรกที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้การเก็บความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลว^{[ 66 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2562 โครงการ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอคอยเกลือหลอมเหลว Shouhang Energy Saving Dunhuang ขนาด 100 เมกะวัตต์ได้เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและเริ่มดำเนินการแล้ว การกำหนดค่าประกอบด้วยระบบกักเก็บความร้อนเกลือหลอมเหลว 11 ชั่วโมง และสามารถผลิตพลังงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง^{[ 67 ]}

วัสดุเปลี่ยนสถานะ (PCMs) นำเสนอทางเลือกในการจัดเก็บพลังงาน^{[ 68 ]}โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานการถ่ายเทความร้อนที่คล้ายกัน PCMs มีศักยภาพในการให้วิธีการจัดเก็บที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น PCMs สามารถเป็นวัสดุอินทรีย์หรืออนินทรีย์ก็ได้ ข้อดีของ PCMs อินทรีย์ ได้แก่ ไม่มีสารกัดกร่อน มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดน้อยหรือไม่มีเลย และมีความเสถียรทางเคมีและความร้อน ข้อเสีย ได้แก่ เอนทาลปีการเปลี่ยนสถานะต่ำ การนำความร้อนต่ำ และติดไฟได้ง่าย ส่วนวัสดุอนินทรีย์มีข้อดีคือมีเอนทาลปีการเปลี่ยนสถานะสูงกว่า แต่มีข้อเสียคืออุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด การกัดกร่อน การแยกสถานะ และขาดความเสถียรทางความร้อน เอนทาลปีการเปลี่ยนสถานะที่สูงกว่าใน PCMs อนินทรีย์ทำให้เกลือไฮเดรตเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งในด้านการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 69 ]}

การออกแบบที่ต้องการน้ำสำหรับการควบแน่นหรือการระบายความร้อนอาจขัดแย้งกับที่ตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ทะเลทรายที่มีรังสีแสงอาทิตย์ที่ดีแต่มีทรัพยากรน้ำจำกัด ความขัดแย้งนี้แสดงให้เห็นได้จากแผนของSolar Millenniumบริษัทสัญชาติเยอรมัน ที่จะสร้างโรงไฟฟ้าในหุบเขา Amargosaในรัฐเนวาดา ซึ่งจะต้องใช้น้ำถึง 20% ของปริมาณน้ำที่มีอยู่ในพื้นที่นั้น โรงไฟฟ้าอื่นๆ ที่บริษัทเดียวกันและบริษัทอื่นๆ วางแผนไว้ในทะเลทรายโมฮาวีของรัฐแคลิฟอร์เนียก็อาจได้รับผลกระทบจากความยากลำบากในการได้รับสิทธิ์การใช้น้ำที่เพียงพอและเหมาะสม เช่นกัน กฎหมายน้ำของรัฐแคลิฟอร์เนียในปัจจุบันห้ามการใช้น้ำดื่มเพื่อการระบายความร้อน^{[ 70 ]}

การออกแบบอื่นๆ ต้องการน้ำน้อยกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Ivanpahในแคลิฟอร์เนียตะวันออกเฉียงใต้ช่วยอนุรักษ์น้ำในทะเลทรายที่หายากโดยใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อเปลี่ยนไอน้ำกลับเป็นน้ำ เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยน้ำแบบดั้งเดิม วิธีนี้ส่งผลให้ลดการใช้น้ำลง 90% โดยแลกกับการสูญเสียประสิทธิภาพบางส่วน จากนั้นน้ำจะถูกส่งกลับไปยังหม้อไอน้ำในกระบวนการแบบปิดซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 71 ]}

ในบรรดาเทคโนโลยีทั้งหมดนี้ จานรับแสงอาทิตย์/เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมี ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดจานรับแสงอาทิตย์- เครื่องยนต์สเตอร์ลิง เครื่องเดียว ที่ติดตั้งที่Sandia National Laboratories National Solar Thermal Test Facility (NSTTF)สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากถึง 25 กิโลวัตต์ โดยมีประสิทธิภาพการแปลง พลังงาน 31.25% ^{[ 72 ]}

โรงไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์แบบรางโค้งพาราโบลาถูกสร้างขึ้นโดยมีประสิทธิภาพประมาณ 20% ส่วนแผ่นสะท้อนแสงแบบเฟรสเนลมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเล็กน้อย (แต่ได้รับการชดเชยด้วยการจัดเรียงที่หนาแน่นกว่า)

ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานโดยรวม (โดยคำนึงถึงว่าจานหรือรางรับแสงอาทิตย์ใช้พื้นที่เพียงเศษส่วนของพื้นที่ทั้งหมดของโรงไฟฟ้า) จะถูกกำหนดโดยกำลังการผลิตสุทธิเหนือพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบลงบนพื้นที่ทั้งหมดของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้า SCE/SES ขนาด 500 เมกะวัตต์ (MW) จะสกัดรังสีได้ประมาณ 2.75% (1 kW/m² ^ดูหัวข้อพลังงานแสงอาทิตย์ § พลังงานจากดวงอาทิตย์สำหรับการอภิปราย) ที่ตกกระทบลงบนพื้นที่ 4,500 เอเคอร์ (18.2 km² ⁾ [ ^{73 ] สำหรับ}โรงไฟฟ้า AndaSol ขนาด 50 MW ^{[ 74 ]}ที่กำลังก่อสร้างในสเปน (พื้นที่ทั้งหมด 1.95 km² ; ^3/4ตารางไมล์)ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานโดยรวมอยู่ที่ 2.6%

ประสิทธิภาพไม่ได้สัมพันธ์โดยตรงกับต้นทุน: ต้นทุนรวมนั้นรวมถึงต้นทุนการก่อสร้างและการบำรุงรักษา

• EN 12975 (การทดสอบประสิทธิภาพ)

• การออกซิเดชันของไม้ทางชีวภาพ
• เครื่องทำความร้อนสำหรับปุ๋ยหมัก
• การแปลงพลังงานความร้อนจากมหาสมุทร

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์

• ถึงเวลาแล้วที่พลังงานแสงอาทิตย์จะเปล่งประกาย (MSN Money)
• โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ตั้งอยู่ในซาอุดีอาระเบีย
• เว็บไซต์เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนใน สถานที่ของ สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา
• การประเมินกลยุทธ์ของธนาคารโลก/GEF สำหรับการพัฒนาตลาดพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบรวมแสง
• เครื่องคำนวณพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์
• พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์:ภาพรวมของเทคโนโลยีโดย เจอร์รี วูล์ฟ ผู้ประสานงานของ TREC-UK
• เว็บไซต์โครงการพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ของ NREL
• บทวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยีและตลาดของรางโค้งพาราโบลา
• เนวาดาได้รับโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แห่งแรกของสหรัฐฯ
• ดัชนีชี้วัดพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์และพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ – ปี 2013 (ไฟล์ PDF)
• รายงานการประเมินความพร้อมของตลาดสำหรับเทคโนโลยีระบบทำความร้อนน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ – UNEP
• คู่มือสำหรับแคมเปญสร้างความตระหนักรู้เกี่ยวกับการทำความร้อนและความเย็นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ – โครงการพลังงานแห่งสหประชาชาติ (UNEP)
• แนวทางการกำหนดมาตรฐานและการประกันคุณภาพสำหรับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ – UNEP
• แนวทางสำหรับนโยบายและเงื่อนไขกรอบการทำงานด้านระบบทำความร้อนและทำความเย็นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ – UNEP
• ระบบทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์: คู่มือการวางแผนเชิงกลยุทธ์สำหรับเมืองต่างๆ ในประเทศกำลังพัฒนา – โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP)