تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
1- نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند

2- نیروگاه‌هاییکه گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی بهنام هلیوستات به آن منعکس می‌شود. (دریافت کننده مرکزی)

3 - نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد

4-دودکش‌های خورشیدی


قبلاز توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاه‌های تولید الکتریسیته داده شود. بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی، نیروگاههای بخاری و نیروگاههای گازی برای تولیدبرق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده می‌شود که با چرخیدن این ژنراتورها برق تولید می‌شود. این ژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را ازدستگاهی بنام توربین تأمین می‌کنند. بدین ترتیب می‌توان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. تأمین کننده انرژی جنبشی ژنراتورها، توربین‌ها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیروگاههای بخاری توربینهایی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌گردد. در نیروگاه‌های آبی که روی سدها نصب می‌شوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌شود.

بدین ترتیب می‌توان گفت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود، درنیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت، آب موجود درسیستم بسته نیروگاه داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل می‌شود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود درنیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت درآمده و ژنراتور را می‌گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود. و اما در نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند:
سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می‌نماید.
سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند.



1- نیروگاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی:

دراین نیروگاهها، از منعکس کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی می‌باشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منعکس کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتو های خورشید گرم و داغ می‌گردد.

روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم درنیروگاههای حرارتی انتقال داده می‌شود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.

برای بهره‌گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش می‌دهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشه‌ای به صورت لفاف پوشیده می‌شود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید.

ضمناً بین این دو لوله خلاء بوجود می‌آوردند برای آنکه پرتوهای تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت مستقیم به لوله دریافت کننده برسد.

در این نیروگاهها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال می‌کنند و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نمایند.

تغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شوند. در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا – اسپانیا – مصر – مکزیک –هند و مراکش از نیروگاه‌های سهموی خطی استفاده شده‌ است که این نیروگاه هایا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهره‌برداری قرار دارند. در ایران نیزتحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرفیت 350 کیلووات توسط سازمان انرژیهای نو ایران در شیراز درحال انجام می‌باشد .

کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه‌ به طور کامل توسط مختصصین و مهندسان ایرانی انجام می‌پذیرد.

بدیهی است که با افزایش ظرفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عاید محققین مجرب ایرانی می‌شود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاه‌های خورشید از نو ع متمرکز کننده‌های سهموی خطی قرار خواهند گرفت.

2- نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی:

دراین نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینهمنعکس کننده بنام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاًبلندی استقرار یافته‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوهاانرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخلدریافت کننده در حرکت است، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب وبخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمایطراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می‌گردد.

این سیالعامل در مبدلهای حرارتی در کنار آب قرار گرفته و موجب تبدیل آن به بخار بافشار و حرارت بالا می‌گردد. در برخی از سیستم‌ها سیال عامل آب است ومستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود.

برای استفادهدائمی از این نوع نیروگاه‌ در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاًساعات ابری یا شبها از سیستم‌های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً ازتجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخاربرای تولید برق کمک گرفته می‌شود.

مطالعات و تحقیقات در زمینهفناوری و سیستمهای این نیروگاه‌ها ادامه دارد و آزمایشگاهها و مؤسساتمتعددی در سراسر دنیا در این زمینه فعالیت می‌کنند.

مطالعات ساختاولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمانانرژیهای نو ایران و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یکمگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان دارد. کلیه مطالعات اولیه وپتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیزساخته شده‌است.

3- نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی:

یک نوع مدولی از گرآورنده ها تحت عنوان بشقاب سهموی یک سطح فضایی است که از دوران یک سهمی بوجود می آید و کانون آن یک نقطه است. برای اینکه چنین سیستمی کاملا موثر باشد لازم است که این گردآورنده تمام مدت بطرف خورشید نشانه گیری شود و در نتیجه به مکانیسم ردگیری دو محوری نیاز دارد. انرژی حرارتی را می توان با کمک یک سیال مناسب در ناحیه کانونی جمع‌ آوری کرد و این انرژی را یا به یک سیکل ترمو دینامیکی جدا از گردآورنده منتقل نمود و یا اینکه در یک موتور کوچک ( در حدود Kwe 25 که در پشت نقطه کانونی سوار می شود،‌بکار برد. موتورهای استرلینگ نیز برای این کاربرد تحت توسعه بوده اند و موتورهای رانکین و برایتون هم برای این کاربرد ارزیابی شده اند. نمونه های کامل این سیستم های گردآوری – الکتریکی ساخته و آزمایش شده اند . ترکیب گردآورنده – استرلینگ با راندمان تبدیل نور خورشید به برق از قرار تقریبا 30% درتحت شرایط واقعی ساخته و آزمایش شده اند. به R&D بیشتر در زمینه موتور استرالنیگ، مبدل های حرارتی کانونی و سطوح بازتابنده ارزان قیمت نیاز هست تا بتوان کارآئی دراز مدت و توجیه اقتصادی سیستم را افزایش داد.

دریافت کننده مرکزی، معادل یک بشقابک بزرگ سهموی است. مجموعه ای از آینه هائی که هر یک بطور جداگانه انرژی خورشید را منعکس و متمرکز می کنند هلیوستات نامیده می شوند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که در روی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می ود جذب می شود. یک کامپیوتر هر یک از هلیوستات ها را طوری کنترل می نماید که زاویه بین خورشید و گیرنده راهمیشه نصف می کند. اندازه و درجه حرارت این سیستم ها به آسانی با بویلر های بخار صنعتی و نیروگاهی قابل قیاس هستند. این سیستم ها تا معادلMwe 200 با ضریب ظرفیت سالیانه 50% و با دستگاههای تولید قدرت معمولی قابل استفاده هستند. یک نیروگاه نمونه Mwe10 که از بخار / آب بعنوان سیال ناقل حرارت استفاده می کند ساخته و آزمایش شده است و چندین تاسیسات کوچکتر دیگر هم ساخته شده اند. اجزاء نمونه برای سیستم های نسل دوم که بر پایه نمک مذاب نیترات پتاسیم / سدیم بعنوان سیال ناقل حرارت بنا شده اند نیز ساخته و آزمایش شده اند. R&Dدر زمینه گیرنده های پیشرفته و جنس مواد ذخیره و همچنین سطوح بازتابنده ادامه دارد. طرحی برای گنجاندن تکنولوژی نسل دوم ( نمک ) در یک نیروگاه نمونه با ظرفیت Mwe 10 درحال حاضر در دست است.

4-دودکش‌های خورشیدی:
روش دیگر برای تولیدالکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌های خورشیدیمی‌باشد در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که بااستفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود 200 متر و تعداد زیادی گرمخانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است هوای گرمی که بوسیله انرژی خورشیدیدر یک گرمخانه تولید می‌شود و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌هاقرار دارد، هدایت می‌شود.

این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج باسرعت زیاد صعود کرده و با عث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برجنصب شده‌است می‌گردد و بوسیله این ژنراتور برق تولید می‌شود هم اکنون یکنمونه از این سیستم در 160 کیلومتری جنوب مادرید احداث گردیده که ارتفاعبرج آن به 200 متر می‌رسد. یک نمونه Kwe 100 در اسپانیا ساخته شده است.