Solarthermische Kraftwerke, die die Sonnenstrahlung bündeln (Concentrated Solar Power, kurz CSP), funktionieren im Prinzip wie andere thermische Kraftwerke. Entscheidender Unterschied: Sie nutzen Solarenergie, um Dampf zu erzeugen, der dann über eine Turbine einen Generator antreibt. Voraussetzung für eine wirtschaftliche Nutzung sind Standorte mit hoher Sonneneinstrahlung, an denen große Flächen verfügbar sind, wie das in Südeuropa oder in den Wüstengebieten Nordafrikas oder Nordamerikas der Fall ist.

In Europa konzentriert sich die kommerzielle Planung vor allem auf Standorte in Spanien. Dabei spielt nicht nur die Sonnenintensität eine Rolle, sondern auch die Infrastruktur. CSP-Kraftwerke benötigen immer Wasser für den Betrieb der Dampfturbine und entsprechend ausgelegte Stromleitungen, um die Energie dahin zu bringen, wo sie gebraucht wird.

Technisch gibt es verschiedene Möglichkeiten, das CSP-Prinzip umzusetzen:

Parabolrinnen-Kraftwerke

Parabolrinnen-Kraftwerke bündeln das Sonnenlicht auf den Absorber, ein Rohr, das ein flüssiges Arbeitsmittel enthält. Das geht durch die Sonnenwärme in Dampf über, mit dem sich eine Turbine antreiben lässt. Solche Parabolrinnen können in Reihen von mehreren hundert Metern Länge installiert werden. Um die Leistung zu erhöhen, wird ein Teil der Wärme zwischengespeichert, sodass die Kraftwerke auch ohne Sonne noch bis zu sechs Stunden weiter Strom liefern. Seit 1981 experimentiert auch das weltweit größte Forschungszentrum für Hochtemperatur-Solartechnik, die Plataforma Solar de Almeria, mit dieser Technik. In den USA laufen mittlerweile neun Kraftwerke dieser Art, die insgesamt rund 350 MW Strom liefern. Dabei wird der Wirkungsgrad mit 14 Prozent angegeben.

Fresnel-Spiegel-Kollektoren

Fresnel-Spiegel-Kollektoren arbeiten nach dem gleichen Prinzip, nutzen aber flache Spiegel, um das Sonnenlicht zu bündeln. Der Vorteil: Die für dieses System erforderlichen Bauteile sind zu einem hohen Anteil kostengünstige Standardkomponenten, die weltweit verfügbar sind. An Forschungsprojekten in dieser Richtung ist auch E.ON beteiligt.

Solarturmkraftwerke

Solarturmkraftwerke nutzen viele hundert Spiegel - sogenannte Heliostaten - , die sich automatisch zur Sonne ausrichten, um das Licht auf den Absorber zu bündeln, der an der Spitze eines Turms angebracht ist. Sie erreichen Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius, die für die Dampferzeugung genutzt werden. Die derzeit größte Anlage mit einer Leistung von zehn MW befindet sich in Kalifornien. Die Heliostaten verursachen derzeit noch rund die Hälfte der Baukosten. Wissenschaftler und Techniker arbeiten daran, die optische Leistung und die Lebensdauer dieser Bauteile zu optimieren. Der Trend geht hin zu großen Spiegeln mit Flächen von bis zu 200 Quadratmetern.

Dish-Stirling-Anlagen

Dish-Stirling-Anlagen arbeiten mit einem parabolisch gekrümmten Spiegel, dem Konzentrator, der kontinuierlich der Sonne nachgeführt wird. Er bündelt die Sonnenstrahlen und heizt damit ein Wärmeträgermedium (Helium oder Wasserstoff), das einen Stirlingmotor antreibt. Die auf diese Weise produzierte Rotationsenergie wird dann an einen Generator weitergegeben. Die relativ kleine Bauweise dieser Anlagen erlaubt auch einen dezentralen Einsatz. Prototypen mit einem Konzentrator-Durchmesser von acht bis zehn Meter verfügen über eine Erzeugungskapazität von bis zu 50 Kilowatt.