Pentru utilizarea energiei conținute în radiația solară în scopul producerii de energie electrică s-au conceput mai multe metode. Tehnologiiile rezultate se impart în două mari grupe în funcție de utilizarea energiei radiației concentrate într-un spațiu restrâns, sau utilizare fără concentrare.

Centrale solare termice cu concentrarea radiației solare directe (CSP)

Ilustrație ce prezintă prin mărimea pătratelor roșii suprafața deșertică ce ar fi suficientă pentru acoperirea necesarului de energie: Globală, a Europei, a Germaniei

Aceste centrale utilizează oglinzi concave pentru a concentra razele solare pe suprafața absorbantă. Oglinda sau suprafața absorbantă își vor modifica orientarea în funcție de poziția soarelui. Centralele solare cu jgheaburi parabolice colectează energia cu oglinzi distribuite pe suprafețe mari ce concentrează radiația pe suprafețe absorbante situate în centrul focal al fiecărei oglinzi, pe când cele cu turn, toate oglinzile au același punct focal situat în turn.

În diverse studii realizate spre exemplu la Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt|Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) și Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC) se previzionează un potențial însemnat în aceste modalități de obținere economică a energiei în zonele deșertice din Africa de Nord și Orientul Mijlociu precum și în transportul cu pierderi reduse (HVDC) spre Europa.

Sistemele de generare de abur se pot compatibiliza cu cele solare pentru compensare reciprocă și economisirea în acest mod a combustibililor convenționali din termocentrale. În centrale solare independente, oscilațiile datorate condițiilor atmosferice pot fi compensate cu ajutorul unor rezervore de înmagazinare a căldurii, sau utilizând purtători de energie alternativă.

Câmpul de colectoare ale centralei este compus din mai multe jgheburi parabolice sau colectoare Fresnel legate în paralel și numite concentratoare liniare. Construirea de câmpuri de colectoare paraboloide este de asemenea posibilă, dar vizavi de concentratoarele liniare sunt foarte costisitoare. În ceea ce privește instalațiile cu jgheburi parabolice acestea sunt deja în exploatare comercială.

În câmpul de colectoare se produce încălzirea unui agent termic care poate fi ulei mineral sau abur supraîncălzit. La instalațiile cu ulei se poate atinge o temperatură de până la 390 °C care într-un schimbător de căldură va genera aburi. Dacă agentul termic este abur(instalații de tip DISS = Direct Solar Steam), atunci nu este nevoie de schimbător de căldură, aburul fiind generat direct în conductele de absorbție. În acest caz este posibilă atingerea de temperatri de peste 500 °C. Aburul astfel generat este colectat și alimentează o turbină cu aburi la care este cuplat un generator de energie electrică.

Avantajul acestui tip de centrale constă în faptul că utilizează în parte tehnologie convențională disponibilă.

Colectoarele cu jgheaburi parabolice la Kramer Junction in California

Colectoarele cu jgheaburi parabolice sunt constituite din oglinzi lungi curbate transversal pe un profil de parabolă concentrând fluxul radiației solare pe un tub absorbant situat în linia focală. Lungimea acestui tip de colectoare este cuprinsă în funcție de tip între 20 și 150m. Tubul absorbant este constituit dintr-o țeavă de metal acoperită în exterior cu un strat absorbant și prin care curge agentul termic și care este în interiorul unui alt tub, de astă dată de sticlă de borosilicat rezistent la acțiuni mecanice și chimice fiind acoperit de un strat antireflectorizant. Între cele două tuburi este creat vid pentru a reduce pierderile prin convecție. Energia radiației solare este transformată în energie calorică și cedată agentului termic. Oglinzile parabolice sunt așezate de regulă în rânduri una după alta pe direcția N-S. Având un singur grad de libertate, rotația în jurul axei focale.

Încă din anul 1912 s-au utilizat colectoare cu jgheaburi parabolice de către firma Shumann und Boys pentru generarea de aburi necesari acționării unei pompe de 45 kW în Meadi/Egipt. Colectoarele aveau o lungime de 62m și acopereau o suprafață de 1200m²

Între 1977 și 1982 au fost puse în funcțiune în SUA instalații pilot utilizând colectoare cu jgheaburi parabolice.

În 1981 a fost pusă în funcțiune o instalație pilot de producere energie electrică de 500 kW la European Test Centre for Solar Energy Applications din Plataforma Solar de Almería situat la marginea deșertului desierto de Tabernas

Exploatarea comercială a acestui tip de centrale a început în anul 1984 în SUA în deșertul Mojave din California. Cele 9 centrale SEGS' = Solar Electricity Generation System au o putere instalată totală de 354 MW. În colectoarele cu jgheaburi parabolice cu o lățime de 6m și o lungime de până la 180m se poate atinge o temperatură de 400 °C. Randamentul centralei este de 14% și asigură energia necesară pentru cca 200000 locuințe. În luna iunie 2007 s-a dat în funcțiune centrala Nevada Solar One ^[1] de lângă Boulder City/Nevada cu o putere instalată de 64MW cu posibilitatea de extensie până la 200MW. Energia temică este produsă de 19.300 oglinzi de 4m lungime înzestrate cu conducte absorbante (PTR70 Receiver) livrate de către firma SCHOTT AG ^[2]. Se prevede construirea de centrale similare în Maroc, Algeria, Mexic și Egipt.

Din anul 2006 se află în stadiu de construcție centrala Andasol 1 de 50MW, în prezent cea mai mare din Europa, proiectată de firma Solar Millennium

O dezvoltare a tehnologiei cu jgheaburi parabolice o reprezintă așa numitele colectoare cu oglinzi Fresnel. În acest caz în locul unei oglinzi parabolice se utilizează mai multe fâșii de oglinzi plane situate toate la nivelul solului și care se pot roti în jurul razei longitudinale pentru a putea fi orientate câte una astfel ca să reflecte radiația solară în direcția tubului absorbant, în spatele căruia se află o altă oglidă liniară cu rol de concentrare a fascicolelor primite de la oglinzi într-o linie cât mai subțire. Acest concept este în faza de testare.

Acest mod de construcție îmbină principiul de funcționare al colectoarelor cu jgheaburi parabolice cu cu cel al centralelor cu turn, dar renunțând atât la oglinzile curbate cât și la dispozitivele de orientare cu mai multe grade de libertate rămânând doar construcția modulară. Utilizând oglinzi plate ușor de construit se scontează pe un preț scăzut. Utilizarea conductei absorbante este necesară în continuare. Rezultă posibilitatea utilizării de conducte mai lungi , fără coturi, ceea ce reduce pierderile datorită rezistenței hidraulice, în schimb apar pierderi de radiație solară datorită umbririi reciproce a oglinzilor.

Din anul 2004 o astfel de instalație este testată pe lângă o centrele termică pe bază de cărbune din Australia de către Universitatea din New South Wales și Sydney ^[4]. După terminare instalația va produce cca 15 MW_th energie pentru încălzirea apei de alimentare a centralei din Lidell/Hunter Valley și va contribui la economisirea de combustibil. Un modul format din 12 oglinzi acoperă o suprafață de cca 1350m² și concentrează radiația solară pe o conductă absorbantă aflată la o distanță de 10m deasupra lor. Se produce abur în mod direct la o temperatură de 285 °C.
Oglinzile parabolice sunt construite cu două grade de libertate putând urmări poziția soarelui pe cer. Ele sunt montate pe un stativ și concentrează razele solare într-un punct focal propriu fiecărei oglinzi unde este montat un receptor de energie termică. Acest mod de construcție este foarte compact. Oglinzile sunt fabricate cu un diametru cuprins între 3 și 25m rezulând o putere instalată de până la 50 kW pe modul. La instalațiile de acest tip receptorul este conectat la un motor Stirling care transformă energia termică direct în emergie mecanică putând acționa un generator electric. Aceste instalații ating un randament înalt în transformarea energiei solare în energie electrică (peste 30%). Modularitatea acestor instalații permite atât utilizarea lor în locuri izolate sau independente cât și conectarea mai multora formând o centrală virtuală în cadrul generării distribuite a energiei electrice. O soluție mai rară o constituie parcurile(fermele) de oglinzi parabolice. În punctual focal comun tuturor oglinzilor se află o suprafață absorbantă cu ajutorul căreia este încălzit un agent termic utilizat în continuare pentru generare de aburi. Conectarea în grup a mai multor oglinzi parabolice constituie o abordare mai puțin economică decât centralele cu jgheaburi parabolice sau cele cu turn solar.

1. Panourile fotovoltaice monocristaline sunt cele mai calitative produse, dar si cele mai scumpe. Tehnologia a evoluat de la 6% randament din 1950 la 20% astazi, in functie si de marimea panoului solar.

2. Cele mai raspandite panouri fotovoltaice sunt insa cele policristaline, pentru pretul cu 10% mai redus, dar si cu o eficienta maxima de 16%.

3. Panourile fotovoltaice amorfe raman cele mai putin eficiente in conditii de lumina intensa (5-7% randament) insa compenseaza daca sunt amplasate in medii cu conditii slabe de lumina, cand se dovedesc cele mai performante. Un alt beneficiu este faptul ca pot fi montate pe suport curbat sau flexibil. Sunt, de obicei, alegerea transportatorilor pentru a fi amplasate pe barci. Iata o explicatie mai elaborata despre diferenta dintre cele monocristaline si policristaline:

1. Panourile fotovoltaice monocristaline sunt cele mai calitative produse, dar si cele mai scumpe. Tehnologia a evoluat de la 6% randament din 1950 la 20% astazi, in functie si de marimea panoului solar.

2. Cele mai raspandite panouri fotovoltaice sunt insa cele policristaline, pentru pretul cu 10% mai redus, dar si cu o eficienta maxima de 16%.

3. Panourile fotovoltaice amorfe raman cele mai putin eficiente in conditii de lumina intensa (5-7% randament) insa compenseaza daca sunt amplasate in medii cu conditii slabe de lumina, cand se dovedesc cele mai performante. Un alt beneficiu este faptul ca pot fi montate pe suport curbat sau flexibil. Sunt, de obicei, alegerea transportatorilor pentru a fi amplasate pe barci. Iata o explicatie mai elaborata despre diferenta dintre cele monocristaline si policristaline:
Leonardo Da Vinci utiliza energia solara in scopuri casnice, inca din secolul XV, cand folosea o oglinda concava pentru a directiona lumina spre a incalzi apa. Panourile solare termice de astazi sunt construite in acelasi scop, extins la incalzirea locuintei sau a piscinei, intr-un sistem putin mai dezvoltat decat cel al ganditorului renascentist. Panourile solare termice sunt de 2 tipuri.

1. Panourile termice plane folosesc un element absorbant ce transforma radiatia solara in energie termica si-o cedeaza unui agent termic (apa/antigel). Astfel, energia este preluata spre a fi stocata sau utilizata pe loc de catre colector. Carcasa metalica este rezistenta la intemperii iar pierderile energetice sunt, de obicei, reduse.

2. Panourile termice cu tuburi vidate consta in 2 tuburi concentrice din sticla borosilicata sudate intre ele in fiecare tub al colectorului. Spatiul dintre tuburi se videaza iar avantajul lor este absorbirea energiei in mod eficient si reflexivitatea redusa. Exista multiple tipuri de tuburi vidate, insa cele de tip heat-pipe sunt cele mai recomandate.
Panourile solare sunt realizate din celule solare in 2 straturi, unite printr-un element semiconductor, asemenea unui sandwich, dupa cum explica Richard Komp intr-un video TED dedicat procesului de conversie solara. Celulele realizate din siliciu faciliteaza desprinderea electronului de atom, astfel incat sa se deplaseze liber.