سیستم های حرارتی خورشیدی به عنوان نیروگاه های تجدیدپذیر، از انرژی متمرکز شده خورشید استفاده می کنند.
سیستم های تولید انرژی حرارتی خورشیدی ، از تمرکز نور خورشید برای تولید حرارت بالا که مورد نیاز برای تولید برق می باشد به کار می روند. سیستم های تولید انرژی حرارتی خورشیدی دارای جمع کننده های انرژی خورشیدی با دو جزء اصلی هستند: بازتابنده ها (آینه ها) که نور خورشید را منعکس می کنند و گیرنده که نور خورشید را متمرکز می کند. در اکثر این سیستم ها مایع در گیرنده به گردش در می آید تا بخار تولید شود. این بخار در توربین تبدیل به انرژی مکانیکی می شود که ژنراتور را به حرکت در آورده و الکتریسیته تولید می گردد.

سیستم های حرارتی خورشیدی سیستم های دنبال کننده هستند. این سیستم ها با تغییر موقعیت خورشید در آسمان آن را دنبال کرده و نور خورشید را روی گیرنده متمرکز می کنند.
سیستم های حرارتی خورشیدی همچنین سیستم ذخیره کننده انرژی حرارتی دارند که به کلکتورها این اجازه را می دهد که در طول روز این پروسه گرم کردن را ادامه دهند و این حرارت برای تولید الکتریسیته حتی در زمانی که هوا ابری باشد استفاده می گردد. نیروگاه های حرارتی خورشیدی نیز ممکن است سیستم های ترکیبی باشند که از سوخت های دیگر (معمولا گاز طبیعی) برای تأمین انرژی در زمانی که تابش خورشید کم است استفاده می شوند.

انواع سیستم های حرارتی خورشیدی

سه نوع اصلی سیستم های حرارتی خورشیدی وجود دارد:
• سیستم های متمرکز خطی که شامل آینه های سهمی وار و بازتابنده های خطی Fresnel هستند
• برج های خورشیدی
• سیستم دیش خورشیدی

متمرکز کننده های خطی

متمرکز کننده های خطی انرژی آفتاب را با استفاده از آینه های طولانی، مستطیلی، منحنی (U شکل) جمع آوری می کنند. آینه نور آفتاب را بر روی گیرنده ها (لوله ها) که در طول آینه ها نصب شده اند، متمرکز می کند. نور آفتاب متمرکز شده بر لوله، سیالی را که در داخل لوله جریان دارد گرم می کند. مایع به یک مبدل حرارتی که آب را به جوش می آورد و از بخار تولید شده برای چرخش توربین و تولید برق استفاده می شود. دو نوع اصلی از سیستم های متمرکز کننده خطی وجود دارد: سیستم های سهمی واری که در آن لوله های گیرنده در امتداد خط کانال هر یک از آینه های سهموی قرار گرفته اند، و سیستم های بازتابنده خطی Fresnel، که در آن یک لوله گیرنده در بالای چندین آینه قرار گرفته و اجازه می دهد تا آینه ها بیشتر در ردیابی خورشید حرکت کنند.

برج های خورشیدی

یک سیستم برج خورشیدی با استفاده از یک میدان بزرگ از آینه های صاف، آینه های ردیاب خورشید به نام هلیوستات برای منعکس کردن و تمرکز نور خورشید بر روی گیرنده در بالای برج استفاده می کند. نور خورشید می تواند تا 1500 بار متمرکز باشد. بعضی از برج های خورشیدی از آب به عنوان مایع انتقال گرما استفاده می کنند. طرح های پیشرفته با استفاده از نمک نیترات مذاب به دلیل انتقال حرارت بالا و قابلیت ذخیره انرژی آن، در حال آزمایش هستند. قابلیت ذخیره انرژی حرارتی به سیستم اجازه می دهد تا در طول آب و هوای ابری یا در شب، برق تولید کند.

دیش های خورشیدی

سیستم های دیش خورشیدی از یک ظرف آینه ای مشابه یک دیش ماهواره ای بسیار بزرگ استفاده می کنند. به منظور کاهش هزینه ها، ظرف آینه معمولا از چندین آینه تخت کوچک تشکیل شده است که با کنار هم قرار گرفتن آنها شکل دیش ایجاد می گردد. سطح شکل ظاهری، نور خورشید را به یک گیرنده حرارتی هدایت می کند و گرما را جذب و بخار را به یک توربین برای چرخاندن ژنراتور منتقل می کند. معمول ترین نوع موتور حرارتی مورد استفاده در دیش های خورشیدی، موتور استرلینگ است. این سیستم با استفاده از بخار مایع گرم شده توسط گیرنده برای حرکت پیستون و ایجاد توان مکانیکی بکار می رود. توان مکانیکی برای راه اندازی یک ژنراتور برای تولید برق استفاده می شود.