Η ηλιοθερμική τεχνολογία ηλεκτροπαραγωγής γνωρίζει ραγδαία ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια και βρίσκεται στο επίκεντρο διεθνούς έρευνας. Η τεχνολογία αυτή ενδείκνυται για μεγάλης κλίμακας ηλεκτροπαραγωγή και μπορεί να συμβάλλει σε μεγάλο βαθμό στην επίτευξη των στόχων που έχει θέσει η Ελλάδα για την διείσδυση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας.

Τα βασικά τμήματα από τα οποία αποτελείται ένας ηλιοθερμικός σταθμός παραγωγής ενέργειας είναι:

α) Οι συλλέκτες ή συγκεντρωτές.

β) Ο δέκτης.

γ) Το μέσο μεταφοράς ή/και αποθήκευσης της θερμότητας.

δ) Το σύστημα μετατροπής της ενέργειας

Η συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας και η συλλογή θερμικής ενέργειας πραγματοποιούνται στο “ηλιακό πεδίο του σταθμού”, το οποίο αποτελείται από τους συλλέκτες, το δέκτη και το μέσο μεταφοράς θερμότητας. Το σύστημα μετατροπής της ενέργειας είναι ένας κύκλος ισχύος όπου παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια , ενώ περιέχει και σύστημα ψύξης του κύκλου.

Πιο αναλυτικά:

Η ηλιακή ακτινοβολία, με τη βοήθεια εκατοντάδων κατάλληλων κατόπτρων, συγκεντρώνεται σε σημεία όπου αναπτύσσεται πολύ υψηλή θερμοκρασία  – συνήθως μεταξύ 400°C και 1000°C. Στη συνέχεια, η θερμότητα χρησιμοποιείται για τη λειτουργία μιας θερμικής μηχανής, η οποία γυρίζει μια γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Το μέσο που θερμαίνεται μπορεί να είναι υγρό ή αέριο: νερό, λάδι, άλατα, αέρας, άζωτο, ήλιο κ.τ.λ.

Οι θερμικές μηχανές που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι διαφόρων τύπων όπως: ατμοστρόβιλοι, αεριοστρόβιλοι, κινητήρες Stirling κ.τ.λ. Όλες αυτές οι μηχανές μπορεί να είναι αρκετά αποτελεσματικές (30%-40%). Η απόδοση των θερμικών μηχανών αυξάνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία της πηγής, δηλαδή τη θερμοκρασία της ηλιακής ακτινοβολίας και τη θερμοκρασία του μέσου.

Επίσης, ανάλογα με τις θερμοκρασίες του μέσου και της πηγής, διαφορετικές τεχνολογίες μετατροπής θερμότητας σε ηλεκτρισμό αποδίδουν διαφορετικά. Σε θερμοκρασίες μέχρι 600° C οι ατμοστρόβιλοι ή ατμολέβητες, σαν τυποποιημένη τεχνολογία έχουν απόδοση έως και 41%. Όταν η θερμοκρασία είναι άνω των 600°C, οι αεριοστρόβιλοι είναι πιο αποδοτικοί.

Επειδή η μετατροπή μηχανικού έργου σε ηλεκτρισμό γίνεται δύσκολη σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες, λόγω των εξειδικευμένων υλικών και τεχνικών που απαιτούνται, προτείνεται η χρήση αλάτων φθορίου σε υγρή μορφή ως μέσου λειτουργίας άνω των 700°C. Σε αυτές τις θερμοκρασίες γίνεται επιτακτική η χρήση στροβίλων πολλαπλών επιπέδων , έτσι ώστε να επιτευχθεί απόδοση 50% ή και περισσότερο.

Οικιακή εφαρμογή

Στις οικιακές εφαρμογές θέρμανσης το μέσο μεταφοράς θερμότητας είναι το νερό, το οποίο θερμαίνεται με την καύση πετρελαίου ή φυσικού αερίου και κυκλοφορεί στα θερμαντικά σώματα ή τη θέρμανση δαπέδου. Το νερό της θέρμανσης μπορεί να θερμανθεί μέσω της ηλιακής ενέργειας κατά μεγάλο ποσοστό ανάλογα με την εγκατάσταση, με άμεσο αποτέλεσμα τη μείωση του καταναλισκόμενου καυσίμου.

Αν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια και υπάρχει ανάγκη θέρμανσης, η τροφοδοσία γίνεται από τις δεξαμενές αποταμίευσης, τα λεγόμενα και δοχεία αδράνειας, και σε περίπτωση που οι δεξαμενές έχουν εξαντληθεί, τότε παρεμβαίνει μία βοηθητική πηγή ενέργειας, συνήθως από τη συμβατική κεντρική θέρμανση. 

Αξίζει να σημειωθεί πως το ηλιοθερμικό σύστημα μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε εγκατάσταση θέρμανσης, είτε κατά την κατασκευή της είτε μεταγενέστερα. Για την τοποθέτηση δεν απαιτείται καμία μετατροπή στο σύστημα της θέρμανσης αν αυτό είναι ήδη εγκατεστημένο. Βρίσκουν μεγαλύτερη εφαρμογή στις εγκαταστάσεις θέρμανσης δαπέδου, και αυτό γιατί το νερό ως μέσο θέρμανσης κυκλοφορεί σε χαμηλές θερμοκρασίες, τέτοιες που ακόμα και με ελάχιστη ηλιοφάνεια είναι εύκολο να επιτευχθούν με βάση την ηλιακή ενέργεια.

Η μείωση της καταναλισκόμενης ποσότητας καυσίμου μπορεί να αγγίξει και το 80%, κάτι που είναι πολύ σημαντικό και για την καθημερινή οικονομία αλλά και για τις επιπτώσεις στο περιβάλλον. Για τις περιπτώσεις όπου το σύστημα λειτουργεί με θερμαντικά σώματα, απαιτείται η μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας (με αντιστάθμιση) και η αύξηση του χρόνου λειτουργίας σε χαμηλή θερμοκρασία, για να είναι συμφέρουσα η εφαρμογή ηλιοθερμίας.