Dass man Solarenergie nicht nur mit Photovoltaik-Modulen nutzen kann, ist bereits seit langem bekannt. Dennoch haben sich frühe Ideen wie Solarrinnenkraftwerke, Solar-Turmkraftwerke oder Aufwindkraftwerke nicht durchsetzen können. Allzu schnell wurden Silizium-Solarmodule günstig und ließen die anderen Technologien in den Hintergrund treten.
Eine der größten Anlagen der Welt mit Parabolrinnen-Konzentratoren befindet sich in der spanischen Provinz Granada. Das Solarkraftwerk Andasol besteht aus drei Blöcken mit jeweils rund 500.000 m² Kollektorfläche. Seit 2011 werden damit eine halbe Million Menschen mit Solarstrom versorgt. Dass der Zeitpunkt für den Bau solch großer Anlagen zu früh war, erkennt man daran, dass das Unternehmen Solar Millenium genauso wie das Unternehmen Solarhybrid (geplant waren Rinnenkraftwerk mit 1 GW Leistung in der Mojave-Wüste, USA) 2011/2012 in die Insolvenz gingen.
(Das Rinnenkraftwerk NOOR 1 in Marokko, zu 20% von Deutschland mitfinanziert, ist seit 2016 ebenfalls am Netz)
Eine andere Technik sind die Solarturmkraftwerke (CSP). Bei ihnen wird mit Hilfe von Tausenden von Spiegeln (Heliostate) das Licht der Sonne auf einen kleinen Punkt an der Spitze eines Turms konzentriert. Hier können bis zu 3.800°C erreicht werden. Diese enorme Energiekonzentration kann man dazu nutzen, Thermoöl, Salz, Luft oder Wasserdampf zu erhitzen und damit einen Generator anzutreiben. Die Anlagentechnik ist ebenfalls bereits seit längerem im Einsatz, konnte aber bislang gegenüber den gefallenen Preisen für Photovoltaik-Anlagen nicht punkten. Die größte Anlage steht in der sonnenreichen Mojave-Wüste und kann 392 MW Leitung entfalten. Die Anlage ist seit 2014 in Betrieb.
Alle bisherigen Projekte sind nur durch Subventionierung betreibbar, da die Anlagenerstellung aufwändig ist. Da es noch keine standardisierte und automatisierte Herstellprozesse gibt, wird noch kein Skalierungsvorteil erreicht. Auch sind die Anlagen nur in sonnenreichen Gegenden sinnvoll zu betreiben, die aber ggf. weitab der Abnehmer liegen. Allerdings sind sie durch Wärmespeicherung in großen Tank z.B. mit geschmolzenem Salz oder großen Feststoff-Speichern (z.B. Beton oder Steine wie bei Siemens Gamesa) in der Lage, auch nachts oder in Phasen verringerter Sonneneinstrahlung Strom zu generieren. Eine echte Grundlastfähigkeit stellt das zwar nicht dar, ist aber dennoch besser wie ein reines Solarmodulfeld.
In der letzten Zeit steigt das Interesse an solchen Anlagekonzepten aber wieder. Der Aufschwung bei der Wasserstoffwirtschaft, angetrieben durch die weltweiten Bemühungen zur Dekarbonisierung unserer Energiegewinnung, rückt diese Großanlagen wieder in den Blickwinkel. Denn Wasserstoff (und seine Derivate wie Ammoniak oder LOHC) kann das Problem der örtlichen Distanz zwischen Erzeuger und Abnehmer überbrücken. Der von Solarturm-Kraftwerken und Parabolrinnen-Kraftwerken in sonnenreichen Regionen erzeugte Strom wird genutzt, um per Elektrolyse Wasserstoff herzustellen. Dieser kann dann „um die halbe Welt“ zu den Abnehmern transportiert werden. Da Wasserstoff seit langer Zeit in der Chemischen Industrie in großen Mengen eingesetzt wird bzw. bei chemischen Prozessen entsteht, gibt es dazu bereits ausgereifte Logistik-Konzepte.
Vor diesem Hintergrund entwickeln Unternehmen wie Heliogen oder Abengoa (Solarturmkraftwerk Cerro Dominador, Chile, Inbetriebnahme 2021, 110MW) die zwei Jahrzehnte alten Konzepte weiter und kombinieren bewährte Technik mit den heutigen Möglichkeiten computergesteuerter Betriebsführung. Massenproduktion der benötigten Bauteile und optimierte Nutzung der Sonneneinstrahlung sollen es möglich machen, bereits 2025 Wasserstoff zu einem Preis unter 2 Dollar herzustellen, was ihn dann konkurrenzfähig machen würde gegenüber Windkraft- und Solaranlagen. Aber auch Prozesswärme für Industriekomplexe oder die direkte Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff stehen im Fokus der Entwicklung.
Bei der direkten Solarthermischen Aufspaltung von Wasser hofft man u.a. beim DLR (HYDROSOL) , dass der Effizienzgrad dieser Technologie höher ist wie bei der Elektrolyse. Auch dieser Forschungsbereich wird weltweit vorangetrieben.
Doch auch diese Technologie könnte eventuell überholt werden von Solarmodulen, die direkt auf Modulebene Wasser elektrochemisch aufspalten. Allerdings sind in diese Forschungsfeld zwar bereits beeindruckende Wirkungsgrade erreicht worden, jedoch weder zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten noch in ökonomisch sinnvoller Lebensdauer der Zellen. Das Verbundprojekt „H2Demo“ des BMBF soll hier Fortschritte schaffen.