Tutte le tecnologie a concentrazione del Sole presentano quattro elementi fondamentali: il collettore della luce del Sole, il ricevitore della luce concentrata, il sistema di trasporto del fluido e di accumulo del calore e il sistema di generazione dell'energia elettrica. Il collettore cattura la radiazione del Sole e la concentra sul ricevitore, che la assorbe e trasferisce l'energia al fluido di lavoro. Il sistema di trasporto e accumulo invia il fluido in uscita dal ricevitore all'unità di generazione dell'energia elettrica, in pratica una turbina a vapore alla quale è associato un generatore elettrico.
I tre principali approcci tecnologici che si sono seguiti fino ad ora per l'utilizzazione dell'energia solare “concentrata” si distinguono in base alla forma assunta dalla superficie dell'elemento che raccoglie e concentra la luce del Sole. Essi sono:
1) I concentratori parabolici lineari (Cpl) che concentrano l'energia del Sole su un tubo, posizionato lungo la linea focale del collettore. All'interno del tubo scorre il fluido di lavoro che si riscalda e che trasferisce il suo calore in uno scambiatore.
2) I concentratori parabolici puntuali (Cpp) che usano specchi parabolici riflettenti, a forma di disco concavo, per focalizzare la luce su un sistema ricevente montato nel fuoco del disco.
3) La torre centraleche utilizza, invece, una serie di specchi che inseguono il Sole (gli eliostati) per rifletterne la luce su un ricevitore-scambiatore di calore posizionato sulla cima di una torre.
Le applicazioni della tecnologia Cpl sono abbastanza numerose e convincenti, dimostrando buona affidabilità tecnica ed efficienza economica. Nei deserti californiani, nelle condizioni di irraggiamento solare molto elevato, tali sistemi sono in grado di produrre energia elettrica al costo di circa 10-15 centesimi di euro per kWh, con previsioni che lasciano intravedere la possibilità di dimezzare tale valore entro i prossimi dieci anni.
Questa tipologia di impianti è la più competitiva fra quelle solari poiché associa a tempi brevi di realizzazione una buona flessibilità di impiego.
La tecnologia Cpp, invece, non è stata ancora provata su scale significative: a sfavore di tali concentratori gioca infatti il costo più elevato in assoluto per ottenere energia elettrica.
Sebbene gli impianti solari a torre centrale siano, allo stato attuale, meno maturi dei sistemi Cpl, negli ultimi vent'anni sistemi a torre centrale sperimentali e i relativi componenti sono stati provati in vari siti nel mondo. Fino ad ora il sistema più affidabile appare quello installato in California (progetto Solar two) con una potenza di 10 MW, collegato alla rete elettrica.
Elemento comune alle tecnologie del solare a concentrazione è la necessità di disporre di acqua in un ammontare analogo a quello di un impianto di generazione convenzionale. Inoltre, l'impiego di un fluido intermedio (il fluido di lavoro) rende più complesse le soluzioni impiantistiche e aumenta i costi. La generazione diretta di vapore nel ricevitore permetterebbe l'eliminazione del fluido intermedio, con conseguente riduzione dei costi. Da questo punto di vista la torre centrale, che, tra le tre soluzioni tecnologiche descritte, consente in linea di principio l'impiego di aria come fluido intermedio, offre un vantaggio che potrebbe rivelarsi decisivo per lo sviluppo ulteriore della tecnologia [I1].
