Un impianto a energia solare concentrata (CSP) funziona come qualsiasi altra centrale termoelettrica. La differenza è data dall'impiego di energia solare per produrre il vapore necessario ad azionare la turbina e il generatore. Una centrale CSP deve sorgere nella giusta posizione: ha bisogno di ampi spazi aperti (per l'installazione degli specchi) e deve essere molto assolata (come l'Europa meridionale e le aride regioni del Nord Africa e del Nord America).

In Europa, i progetti per la costruzione di centrali CSP commerciali sono prevalentemente concentrati in Spagna, in località che offrono sia l'intensità della luce solare che le infrastrutture necessarie. Le centrali CSP devono sorgere nelle vicinanze di una fonte idrica (per la turbina a vapore) e di una linea di trasmissione (per portare la corrente nel luogo in cui verrà consumata).

Centrali elettriche a collettori parabolico-lineari

I collettori parabolico-lineari riflettono la luce solare sopra un tubo, chiamato ricevitore, riempito con una sostanza liquida. La luce solare concentrata produce calore a sufficienza per portare il liquido a ebollizione, creando il vapore che aziona la turbina. I collettori parabolico-lineari possono essere installati in file lunghe diverse centinaia di metri. Una parte del calore prodotto nel processo di formazione del vapore viene immagazzinato in modo che l'impianto possa funzionare fino a sei ore senza la luce solare. Il maggiore centro di ricerca per la tecnologia solare ad alte temperature, la Plataforma Solar di Almeria in Spagna, ha iniziato a sviluppare questa tecnologia nel 1981. Negli Stati Uniti sono in funzione nove centrali elettriche con collettori parabolico-lineari che presentano una capacità produttiva aggregata pari a circa 350 megawatt. La loro efficienza di conversione energetica è all'incirca del 14%.

Collettori di Fresnel

I collettori di Fresnel funzionano secondo lo stesso principio, tuttavia concentrano la luce solare usando specchi piani anziché parabolici. Il vantaggio di questo sistema sta nell'incorporare numerosi componenti standardizzati, dal prezzo competitivo e facilmente reperibili. E.ON è impegnata in progetti di ricerca riguardanti anche questa tecnologia.

Centrali elettriche con torre solare

Le centrali elettriche con torre solare impiegano centinaia di specchi (chiamati eliostati) che catturano i raggi solari e ne concentrano la luce su un ricevitore collocato in cima alla torre. La luce solare concentrata può generare temperature fino a 1000 gradi centigradi. Questo calore viene impiegato per creare il vapore necessario ad azionare la turbina. Gli eliostati rappresentano circa la metà dei costi di costruzione di tali impianti, il più grande dei quali è un impianto da 10 megawatt in California. I ricercatori e i tecnici sono al lavoro per migliorare le performance ottiche degli eliostati e per aumentarne la durata. La tendenza è orientata verso la produzione di eliostati più grandi con una superficie fino a 200 metri quadrati.

Impianti disco Stirling

Gli impianti disco Stirling utilizzano un disco parabolico che cattura i raggi del sole e ne concentra la luce su un collettore che riscalda un gas assorbente (elio o idrogeno), il quale a sua volta aziona un motore Stirling. Il generatore trasforma l'energia rotazionale del motore in energia elettrica. Gli impianti disco Stirling sono relativamente piccoli, pertanto sono adatti nelle applicazioni di micropotenza. I prototipi con un diametro del disco da 8 a 10 metri presentano una capacità produttiva fino a 50 kilowatt.