Il concentratore solare, anche detto in inglese Concentrated solar power (CSP) o Concentrated Solar Thermal systems (CST), è un sistema di captazione solare attuato mediante specchi e lenti che concentrano la radiazione solare su una piccola area dell’apparato con lo scopo di produrre energia termica. La luce concentrata viene quindi usata come calore, la quale può essere adottata anche da o una convenzionale centrale elettrica. I concentratori solari utilizzati nei sistemi CSP spesso possono anche essere utilizzati per fornire processi industriali di riscaldamento o raffreddamento.
Un concentratore solare si può utilizzare anche per produrre energia elettrica (anche chiamata energia termoelettrica solare), la quale viene ricavata quando la luce concentrata viene convertita in calore, che a sua volta aziona un motore termico (di solito una turbina a vapore) collegato ad un generatore di energia elettrica.
Il CSP non deve essere confuso con il fotovoltaico, dove l’energia solare viene convertita direttamente in energia elettrica utilizzando materiali semiconduttori e senza l’uso di turbine a vapore. Comunque esistono anche concentratori solari di ultima generazione da applicare alle celle solari fotovoltaiche, sono piccoli dischi in plastica che guidano la luce solare verso il centro, aumentando la resa dei pannelli fotovoltaici.
Esistono quattro tecnologie principali di CSP: il sistema parabolico, il sistema Stirling, il riflettore lineare Fresnel e la torre di energia solare. Costruttivamente è sempre necessario concentrare la radiazione solare perché si arrivi a raggiungere temperature elevate, comprese tra 300 º C e 1000 ° C, così da ottenere un rendimento accettabile nel ciclo termodinamico, che non potrebbe essere ottenuto a temperature più basse. Dopo che i raggi solari sono stati captati dagli specchi opportunamente orientati, questi vengono indirizzati a una torre centrale che riscalda il fluido. L’insieme della superficie riflettente e il suo dispositivo d’orientamento viene chiamato eliostato.
Il fluido che si utilizza per essere scaldato può essere aria, vapore acqueo, sodio o altri sali fusi, a seconda della tecnologia scelta. Nel vapore, la turbina si aziona direttamente. Negli altri fluidi essi trasportano il calore a un generatore di vapore, che a sua volta aziona una turbina e in seguito il generatore elettrico.
Uno dei componenti più a rischio è il recettore solare. A causa delle alte temperature e dei gradienti che possono essere raggiunto il suo funzionamento può essere pregiudicato, per questo gli studi attuali si concentrano principalmente sulla scelta dei materiali più innovativi e in grado di ridurre la perdita di calore al minimo, aumentando in tal modo l’efficienza del ciclo.
Tra gli anni 1970 e 1980 si sono costruite diverse centrali solari termiche in varie parti del mondo. Queste alternative tecnologiche hanno dimostrato la fattibilità e l’efficacia della produzione di elettricità dall’energia solare mediante la conversione di calore.