Contenido

La CSP es usada para producir electricidad (algunas veces llamada termoelectricidad solar, usualmente generada mediante vapor). Los sistemas tecnológicos de concentración solar usando espejos o lentes con sistemas de seguimiento del sol para enfocar una gran área de incidencia de radiación solar sobre una pequeña superficie. Luego la luz concentrada es usada como fuente de calor para una central de energía eléctrica. Los concentradores solares usados en los sistemas CSP a menudo pueden ser usados para proporcionar refrigeración o calefacción industrial.

Las tecnologías de concentración existen en cuatro formas comunes, cilíndrico parabólico"), discos Stirling, reflector fresnel lineal compacto") y torre de energía solar.[11]​ Aunque simples, estos concentradores solares están lejos de la capacidad de concentración máxima.[12]​[13]​ Por ejemplo, la concentración cilíndrico parabólica logra 1/3 del máximo teórico para el ángulo de aceptación&action=edit&redlink=1 "Ángulo de aceptación (concentrador solar) (aún no redactado)") de diseño, esto es, para la misma tolerancia total para ese sistema. Se puede lograr una aproximación al máximo teórico usando concentradores más elaborados basados en óptica no formadora de imágenes.

Diferentes tipos de concentradores producen diferentes temperaturas máximas con sus correspondientes eficiencias termodinámicas, debido a las diferencias en la forma en que ellos siguen al sol y enfocan la luz. Nuevas innovaciones en la tecnología CSP están llevando a que los sistemas sean más y más costo-efectivos.[14]​.

Concentrador solar cilíndrico parabólico

Um concentrador solar cilíndrico parabólico consiste em um refletor parabólico linear que concentra a luz em um receptor posicionado ao longo da linha focal do refletor. O receptor é um tubo posicionado diretamente acima do meio do espelho parabólico e é preenchido com um fluido de trabalho. O refletor segue o sol durante o dia em um único eixo. Um fluido de trabalho (por exemplo, sal fundido[15]​) é aquecido a uma temperatura entre 150–350 °C quando flui através do receptor e então é usado como fonte de calor para ser usado em um sistema de geração.[16]​ Os sistemas cilíndricos são a tecnologia CSP mais desenvolvida. As plantas Solar Energy Generating Systems (SEGS) na Califórnia, as primeiras plantas de calha parabólica do mundo, Nevada Solar One da Acciona localizada perto de Boulder City, Nevada "Boulder City (Nevada)") e Andasol, a primeira planta de calha parabólica na Europa, são típicas, juntamente com as instalações de teste da Plataforma Solar SSPS-DCS Tabernas localizadas na Espanha.

Sistemas de cilindros fechados são usados ​​para produzir aquecimento de processo. O projeto encapsula o sistema solar térmico dentro de um edifício de vidro, como uma estufa. O edifício cria um ambiente protegido que pode resistir ao ataque de elementos que podem afetar negativamente a confiabilidade e a eficiência do sistema solar térmico.[18] Espelhos curvos leves que refletem o sol são suspensos por cabos no telhado do edifício de vidro. Um sistema de rastreamento de eixo único posiciona os espelhos para recuperar a quantidade ideal de luz solar. Os espelhos concentram a luz solar e focam-na numa rede fixa de tubos de aço, que também estão suspensos na estrutura de vidro do edifício.[19] A água é transportada pelas tubulações onde é levada à ebulição e gera vapor a partir da radiação solar concentrada pelos espelhos. Proteger os espelhos do vento permite-lhes atingir temperaturas mais elevadas e evita a acumulação de poeira nos espelhos.[18]​.

Refletores Fresnel

Os refletores Fresnel são feitos de muitas tiras de espelhos finos e planos que concentram a luz solar em tubos para os quais o fluido de trabalho é bombeado. Os espelhos planos permitem mais área de superfície reflexiva na mesma quantidade de espaço que um refletor parabólico, capturando assim mais luz solar disponível, e são mais baratos que os refletores parabólicos. Os refletores Fresnel podem ser usados ​​em CSPs de vários tamanhos.[20]​[21]​.

Disco Stirling

Uma placa Stirling ou sistema de motor de placa consiste em um único refletor parabólico que concentra a luz em um receptor posicionado no ponto focal do refletor. O refletor segue o Sol em dois eixos. O fluido de trabalho no receptor é aquecido entre 250 e 700 °C e é então usado por um motor Stirling para gerar eletricidade. Os sistemas de antenas parabólicas proporcionam a mais alta eficiência entre as tecnologias CSP, entre 31% a 32%, e sua natureza modular proporciona escalabilidade. As empresas Stirling Energy Systems (SES) e Science Applications International Corporation (SAIC) possuem discos na Universidade de Nevada, Las Vegas (UNLV) e na Universidade Nacional Australiana (Big Dish&action=edit&redlink=1 "The Big Dish (solar Thermal) (ainda não redigido)") em Canberra, Austrália) e são exemplos desta tecnologia. O recorde mundial de eficiência de conversão em eletricidade foi estabelecido em 2008 em 31,25% pelos discos SES no National Solar Thermal Test Facility. A instalação da SES em Maricopa, Arizona, era a maior instalação de disco Stirling do mundo até ser vendida para a United Sun Systems, que está movimentando grande parte das instalações. para a China como parte do esforço para atender às enormes necessidades energéticas deste país.[22]​.

usina de energia solar da torre central

Uma usina solar de torre central é composta por um conjunto de refletores (helióstatos) com capacidade de rastreamento em dois eixos, que concentram a luz solar em um receptor central instalado em uma torre; O receptor contém um fluido armazenado num reservatório, que pode ser água do mar. Este fluido de trabalho contido no receptor é aquecido entre 500–1000 °C e é então usado como fonte de calor para geração de energia ou para um sistema de armazenamento de calor.[16] O desenvolvimento de usinas solares de torre central é menos avançado que os sistemas cilíndricos, mas oferecem maior eficiência e melhor capacidade de armazenamento de energia. O projeto Solar Dos localizado em Daggett"), Califórnia e o CESA-1 localizado na Plataforma Solar de Almería, Almería, Espanha, são as plantas de demonstração mais típicas desta tecnologia. A planta Planta Solar 10 (PS10) localizada em Sanlúcar la Mayor, Espanha, é a primeira planta solar de torre central para fins comerciais no mundo. A planta Sierra SunTower de 5 MW" da empresa eSolar"), localizada em Lancaster, Califórnia "Lancaster (Califórnia)"), é a única instalação de torre central em operação na América do Norte. A National Solar Thermal Test Facility[23]​ localizada em Albuquerque, Novo México, é uma usina solar térmica experimental com uma superfície instalada de helióstatos capaz de produzir 6 MW.

As instalações comerciais de plantas CSP começaram por volta de 1984 nos Estados Unidos com as plantas SEGS até 1990, quando a última planta SEGS foi concluída. De 1991 a 2006 nenhuma planta CSP foi construída no mundo.

Para sistemas termodinâmicos solares, a eficiência máxima do sol para o trabalho (por exemplo: eletricidade) pode ser deduzida considerando tanto as propriedades da radiação térmica quanto a segunda lei da termodinâmica (ou princípio de Carnot).[130] Na verdade, a irradiação solar deve primeiro ser convertida em calor usando um receptor solar com eficiência; Este calor é então convertido em trabalho com eficiência termodinâmica ou de Carnot. Portanto, para um receptor solar que fornece uma fonte de calor a uma temperatura T e uma dissipação de calor a uma temperatura T° (por exemplo: atmosfera a T° = 300 K):.

Para um fluxo solar I (por exemplo: I = 1000 W/m²) concentrado C vezes com uma eficiência num sistema receptor solar com uma área A e uma absorvância:.

Para simplificar, pode-se assumir que as perdas são devidas exclusivamente à radiação (uma suposição correta para altas temperaturas), e assim para uma área de reirradiação A e uma emissividade aplicando os desempenhos indicados pela lei de Stefan-Boltzmann:.

Simplificando essas equações considerando óptica perfeita (= 1), áreas iguais de coleta e irradiação e absorvância e emissividade máximas (= 1, = 1) e depois substituindo na primeira equação o que dá.

Pode-se ver que a eficiência não aumenta simplesmente monotonicamente com a temperatura do receptor. Na verdade, quanto maior a temperatura, maior a eficiência termodinâmica, mas menor a eficiência do receptor. Portanto, a temperatura máxima alcançável (ou seja, quando a eficiência do receptor é zero, a curva azul na figura) é:

Existe uma temperatura T para a qual a eficiência é máxima, quando a eficiência derivada em relação à temperatura do receptor é zero:.

Portanto, isso nos leva à seguinte equação:

A resolução numérica desta equação permite obter a temperatura ótima do processo em função da proporção da concentração solar C (curva vermelha na figura seguinte).

Em 9 de setembro de 2009, o custo típico de construção de uma usina CSP era de cerca de US$ 2,5 a US$ 4 por watt,[131]​ enquanto o combustível (radiação do sol) é gratuito. Desta forma, construir uma central CSP de 250 MW custaria entre 600 e mil milhões de dólares. Isso significa entre US$ 0,12 e US$ 0,18/kWh.[131] Novas usinas CSP podem ser economicamente competitivas quando comparadas aos combustíveis fósseis. Nathaniel Bullard"), um analista solar que trabalha para a Bloomberg New Energy Finance"), estimou que o custo da eletricidade produzida pela Central de Energia Solar Ivanpah"), um projeto em construção no sul da Califórnia, será inferior ao de uma central fotovoltaica e aproximadamente o mesmo que uma central de gás natural.[132]​

No entanto, em novembro de 2011, o Google anunciou que não iria mais investir em projetos CSP devido ao rápido declínio dos custos da energia solar fotovoltaica. O Google gastou US$ 168 milhões no projeto BrightSource").[133]​[134]​ A IRENA publicou uma série de estudos em junho de 2012 intitulada: "Análise do custo da energia renovável". 1,8 GW sendo cilíndrico parabólico.[135]​.

Espanha

A geração de eletricidade através de fontes solares térmicas é elegível para pagamentos de tarifas feed-in (art. 2 RD 661/2007), se a capacidade do sistema não exceder os seguintes limites:

Desde 27 de janeiro de 2012, a Espanha parou de aceitar novos projetos de tarifas feed-in.[137]​[138]​ Os projetos atualmente aceitos não são afetados, exceto que um imposto de tarifa feed-in de 6% foi adotado, reduzindo efetivamente a tarifa feed-in.[139]​.

Austrália

No nível federal, no contexto da Meta de Energia Renovável em Grande Escala (LRET), operando sob a Lei de Eletricidade de Energia Renovável de 2000 (Cth), a geração de eletricidade solar térmica em grande escala por usinas RET credenciadas pode ser elegível para Certificados de Geração em Grande Escala. LGC). Estes certificados podem então ser vendidos ou transferidos para entidades responsáveis ​​(geralmente vendedores retalhistas de electricidade) para cumprirem as suas obrigações ao abrigo deste regime de certificados negociáveis. No entanto, como esta legislação é neutra em termos da tecnologia utilizada no seu funcionamento, tende a favorecer tecnologias de recursos renováveis ​​mais estabelecidas com um custo de geração padronizado mais baixo, como instalações eólicas onshore, em vez de tecnologias solares térmicas e CSP.[140]​.

A nível estadual, as leis de alimentação de energia renovável são normalmente limitadas pela capacidade máxima de geração em kWp e estão abertas apenas à geração em micro e média escala e, em alguns casos, estão abertas apenas à geração fotovoltaica. Isto significa que os projectos CSP de grande escala não seriam elegíveis para pagamentos de incentivos feed-in em muitas jurisdições estaduais ou territoriais.

Um estudo realizado pelo Greenpeace International, pela Associação Europeia de Eletricidade Solar Térmica e pelo grupo SolarPACES da Agência Internacional de Energia investigou o potencial e o futuro da energia solar concentrada. O estudo concluiu que a energia solar concentrada poderia representar até 25% das necessidades energéticas globais até 2050. O aumento do investimento nesse período seria de 2 mil milhões de euros para 92,5 mil milhões de euros.[141]​

A Espanha é líder em tecnologia de energia solar concentrada, com mais de 50 projetos em desenvolvimento aprovados pelo governo. Além disso, exporta sua tecnologia, aumentando ainda mais sua participação nessa tecnologia em todo o mundo. Como esta tecnologia funciona melhor em áreas com elevada insolação (radiação solar), os especialistas prevêem que o maior crescimento ocorrerá em locais como África, México e sudoeste dos Estados Unidos. Indica que os sistemas de armazenamento térmico à base de nitratos (cálcio, potássio, sódio, etc.) tornarão as plantas CSP cada vez mais rentáveis. O estudo examinou três resultados diferentes desta tecnologia: nenhum aumento na tecnologia CSP, a continuação dos investimentos como tem sido feito em Espanha e nos Estados Unidos e, finalmente, o verdadeiro potencial do CSP sem quaisquer barreiras ao seu crescimento. As conclusões da terceira parte são apresentadas na tabela a seguir:

Por último, o estudo reconhece que a tecnologia para CSP tem vindo a melhorar e como isso resultaria numa redução drástica dos custos até 2050. Prevê uma queda do intervalo atual entre 0,23-0,15 euros/kWh para 0,14-0,10 euros/kWh.[141] Recentemente, a União Europeia começou a concentrar-se no desenvolvimento de uma rede de energia solar no valor de 400 mil milhões de euros (774 mil milhões de dólares). com sede na região do Saara, usando tecnologia CSP conhecida como Desertec, para criar "uma nova rede livre de carbono ligando a Europa, o Oriente Médio e o Norte da África". O plano é apoiado principalmente por industriais alemães e prevê a produção de 15% da energia da Europa até 2050. Marrocos é um dos principais parceiros da Desertec e, tendo apenas 1% do consumo da União Europeia, produzirá energia mais do que suficiente para todo o país com grandes excedentes que serão enviados para a Europa.

A Argélia tem a maior área desértica e uma empresa privada argelina assinou contrato para participar no projeto Desertec.[142]​ Com a sua grande área desértica (o maior potencial de CSP nas regiões do Mediterrâneo e do Médio Oriente - cerca de 170 TWh/ano) e com a sua localização geográfica estratégica perto da Europa, é um dos países-chave para garantir o sucesso do projeto Desertec. Além disso, existe uma reserva abundante de gás natural no deserto argelino, o que reforçará o potencial técnico da Argélia para adquirir centrais híbridas solares e a gás para geração de electricidade 24 horas por dia.

Outras organizações esperam que o CSP custe US$ 0,06/kWh até 2015 devido a melhorias na eficiência e produção em massa de equipamentos.[143] Isso tornaria a CSP tão barata como a produção de energia convencional. Investidores como o capitalista de risco Vinod Khosla esperam que a CSP reduza continuamente os seus custos e eventualmente se torne mais barata do que a geração de energia a carvão após 2015.[144]

Em 9 de setembro de 2009, Bill Weihl, porta-voz de energia renovável do Google.org, disse que a empresa estava conduzindo pesquisas sobre espelho helióstato e tecnologia de turbina a gás, e espera que os custos da energia elétrica solar térmica caiam para menos de US$ 0,05/kWh em 2 a 3 anos.

Em 2009, cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) e da SkyFuel uniram-se para desenvolver grandes folhas metálicas curvas que têm o potencial de serem 30% mais baratas do que os melhores colectores solares, substituindo os modelos à base de vidro por uma folha de polímero prateado que tem o mesmo desempenho que os espelhos de vidro pesados, mas com um custo e peso muito mais baixos. Eles também são muito mais fáceis de implantar e instalar. O filme brilhante utiliza diversas camadas de polímeros, com uma camada interna de prata pura.

O designer de telescópios Roger Angel, da Universidade do Arizona, voltou sua atenção para a energia fotovoltaica concentrada (CPV) e é sócio de uma empresa chamada Rhnu. Angel usa lentes concentradoras esféricas baseadas na tecnologia de grandes telescópios, mas com materiais e mecanismos muito mais baratos, para criar sistemas mais eficientes.[145]​.

Existem diversas propostas de instalações capazes de gerar energia da ordem de gigawatts, ou usinas solares muito grandes. Estes incluem a proposta Euro-Mediterrânica da Desertec, o Projecto Helios na Grécia (10 GW) e Ordos na China (2 GW).

Um estudo de 2003 concluiu que o mundo poderia gerar 2.357.840 TWh por ano utilizando centrais solares muito grandes que ocupariam 1% dos desertos mundiais. O consumo mundial total é de 15.223 TWh/ano[146]​ (calculado para o ano de 2003).

Projetos do tamanho de megawatts são conjuntos de usinas unitárias. A maior usina unitária em operação é de 80 MW (SEGS VIII e SEGS IX) e a maior usina unitária em construção é de 370 MW (Ivanpah Solar Plant), Califórnia). Em 2012, o Bureau of Land Management (BLM) disponibilizou um total de 39.627.251 hectares de terras no sudoeste dos Estados Unidos para uso em projetos solares, o suficiente para gerar entre 10.000 e 20.000 GW.[147]​.

Contenido

La CSP es usada para producir electricidad (algunas veces llamada termoelectricidad solar, usualmente generada mediante vapor). Los sistemas tecnológicos de concentración solar usando espejos o lentes con sistemas de seguimiento del sol para enfocar una gran área de incidencia de radiación solar sobre una pequeña superficie. Luego la luz concentrada es usada como fuente de calor para una central de energía eléctrica. Los concentradores solares usados en los sistemas CSP a menudo pueden ser usados para proporcionar refrigeración o calefacción industrial.

Las tecnologías de concentración existen en cuatro formas comunes, cilíndrico parabólico"), discos Stirling, reflector fresnel lineal compacto") y torre de energía solar.[11]​ Aunque simples, estos concentradores solares están lejos de la capacidad de concentración máxima.[12]​[13]​ Por ejemplo, la concentración cilíndrico parabólica logra 1/3 del máximo teórico para el ángulo de aceptación&action=edit&redlink=1 "Ángulo de aceptación (concentrador solar) (aún no redactado)") de diseño, esto es, para la misma tolerancia total para ese sistema. Se puede lograr una aproximación al máximo teórico usando concentradores más elaborados basados en óptica no formadora de imágenes.

Diferentes tipos de concentradores producen diferentes temperaturas máximas con sus correspondientes eficiencias termodinámicas, debido a las diferencias en la forma en que ellos siguen al sol y enfocan la luz. Nuevas innovaciones en la tecnología CSP están llevando a que los sistemas sean más y más costo-efectivos.[14]​.

Concentrador solar cilíndrico parabólico

Um concentrador solar cilíndrico parabólico consiste em um refletor parabólico linear que concentra a luz em um receptor posicionado ao longo da linha focal do refletor. O receptor é um tubo posicionado diretamente acima do meio do espelho parabólico e é preenchido com um fluido de trabalho. O refletor segue o sol durante o dia em um único eixo. Um fluido de trabalho (por exemplo, sal fundido[15]​) é aquecido a uma temperatura entre 150–350 °C quando flui através do receptor e então é usado como fonte de calor para ser usado em um sistema de geração.[16]​ Os sistemas cilíndricos são a tecnologia CSP mais desenvolvida. As plantas Solar Energy Generating Systems (SEGS) na Califórnia, as primeiras plantas de calha parabólica do mundo, Nevada Solar One da Acciona localizada perto de Boulder City, Nevada "Boulder City (Nevada)") e Andasol, a primeira planta de calha parabólica na Europa, são típicas, juntamente com as instalações de teste da Plataforma Solar SSPS-DCS Tabernas localizadas na Espanha.

Sistemas de cilindros fechados são usados ​​para produzir aquecimento de processo. O projeto encapsula o sistema solar térmico dentro de um edifício de vidro, como uma estufa. O edifício cria um ambiente protegido que pode resistir ao ataque de elementos que podem afetar negativamente a confiabilidade e a eficiência do sistema solar térmico.[18] Espelhos curvos leves que refletem o sol são suspensos por cabos no telhado do edifício de vidro. Um sistema de rastreamento de eixo único posiciona os espelhos para recuperar a quantidade ideal de luz solar. Os espelhos concentram a luz solar e focam-na numa rede fixa de tubos de aço, que também estão suspensos na estrutura de vidro do edifício.[19] A água é transportada pelas tubulações onde é levada à ebulição e gera vapor a partir da radiação solar concentrada pelos espelhos. Proteger os espelhos do vento permite-lhes atingir temperaturas mais elevadas e evita a acumulação de poeira nos espelhos.[18]​.

Refletores Fresnel

Os refletores Fresnel são feitos de muitas tiras de espelhos finos e planos que concentram a luz solar em tubos para os quais o fluido de trabalho é bombeado. Os espelhos planos permitem mais área de superfície reflexiva na mesma quantidade de espaço que um refletor parabólico, capturando assim mais luz solar disponível, e são mais baratos que os refletores parabólicos. Os refletores Fresnel podem ser usados ​​em CSPs de vários tamanhos.[20]​[21]​.

Disco Stirling

Uma placa Stirling ou sistema de motor de placa consiste em um único refletor parabólico que concentra a luz em um receptor posicionado no ponto focal do refletor. O refletor segue o Sol em dois eixos. O fluido de trabalho no receptor é aquecido entre 250 e 700 °C e é então usado por um motor Stirling para gerar eletricidade. Os sistemas de antenas parabólicas proporcionam a mais alta eficiência entre as tecnologias CSP, entre 31% a 32%, e sua natureza modular proporciona escalabilidade. As empresas Stirling Energy Systems (SES) e Science Applications International Corporation (SAIC) possuem discos na Universidade de Nevada, Las Vegas (UNLV) e na Universidade Nacional Australiana (Big Dish&action=edit&redlink=1 "The Big Dish (solar Thermal) (ainda não redigido)") em Canberra, Austrália) e são exemplos desta tecnologia. O recorde mundial de eficiência de conversão em eletricidade foi estabelecido em 2008 em 31,25% pelos discos SES no National Solar Thermal Test Facility. A instalação da SES em Maricopa, Arizona, era a maior instalação de disco Stirling do mundo até ser vendida para a United Sun Systems, que está movimentando grande parte das instalações. para a China como parte do esforço para atender às enormes necessidades energéticas deste país.[22]​.

usina de energia solar da torre central

Uma usina solar de torre central é composta por um conjunto de refletores (helióstatos) com capacidade de rastreamento em dois eixos, que concentram a luz solar em um receptor central instalado em uma torre; O receptor contém um fluido armazenado num reservatório, que pode ser água do mar. Este fluido de trabalho contido no receptor é aquecido entre 500–1000 °C e é então usado como fonte de calor para geração de energia ou para um sistema de armazenamento de calor.[16] O desenvolvimento de usinas solares de torre central é menos avançado que os sistemas cilíndricos, mas oferecem maior eficiência e melhor capacidade de armazenamento de energia. O projeto Solar Dos localizado em Daggett"), Califórnia e o CESA-1 localizado na Plataforma Solar de Almería, Almería, Espanha, são as plantas de demonstração mais típicas desta tecnologia. A planta Planta Solar 10 (PS10) localizada em Sanlúcar la Mayor, Espanha, é a primeira planta solar de torre central para fins comerciais no mundo. A planta Sierra SunTower de 5 MW" da empresa eSolar"), localizada em Lancaster, Califórnia "Lancaster (Califórnia)"), é a única instalação de torre central em operação na América do Norte. A National Solar Thermal Test Facility[23]​ localizada em Albuquerque, Novo México, é uma usina solar térmica experimental com uma superfície instalada de helióstatos capaz de produzir 6 MW.

As instalações comerciais de plantas CSP começaram por volta de 1984 nos Estados Unidos com as plantas SEGS até 1990, quando a última planta SEGS foi concluída. De 1991 a 2006 nenhuma planta CSP foi construída no mundo.

Para sistemas termodinâmicos solares, a eficiência máxima do sol para o trabalho (por exemplo: eletricidade) pode ser deduzida considerando tanto as propriedades da radiação térmica quanto a segunda lei da termodinâmica (ou princípio de Carnot).[130] Na verdade, a irradiação solar deve primeiro ser convertida em calor usando um receptor solar com eficiência; Este calor é então convertido em trabalho com eficiência termodinâmica ou de Carnot. Portanto, para um receptor solar que fornece uma fonte de calor a uma temperatura T e uma dissipação de calor a uma temperatura T° (por exemplo: atmosfera a T° = 300 K):.

Para um fluxo solar I (por exemplo: I = 1000 W/m²) concentrado C vezes com uma eficiência num sistema receptor solar com uma área A e uma absorvância:.

Para simplificar, pode-se assumir que as perdas são devidas exclusivamente à radiação (uma suposição correta para altas temperaturas), e assim para uma área de reirradiação A e uma emissividade aplicando os desempenhos indicados pela lei de Stefan-Boltzmann:.

Simplificando essas equações considerando óptica perfeita (= 1), áreas iguais de coleta e irradiação e absorvância e emissividade máximas (= 1, = 1) e depois substituindo na primeira equação o que dá.

Pode-se ver que a eficiência não aumenta simplesmente monotonicamente com a temperatura do receptor. Na verdade, quanto maior a temperatura, maior a eficiência termodinâmica, mas menor a eficiência do receptor. Portanto, a temperatura máxima alcançável (ou seja, quando a eficiência do receptor é zero, a curva azul na figura) é:

Existe uma temperatura T para a qual a eficiência é máxima, quando a eficiência derivada em relação à temperatura do receptor é zero:.

Portanto, isso nos leva à seguinte equação:

A resolução numérica desta equação permite obter a temperatura ótima do processo em função da proporção da concentração solar C (curva vermelha na figura seguinte).

Em 9 de setembro de 2009, o custo típico de construção de uma usina CSP era de cerca de US$ 2,5 a US$ 4 por watt,[131]​ enquanto o combustível (radiação do sol) é gratuito. Desta forma, construir uma central CSP de 250 MW custaria entre 600 e mil milhões de dólares. Isso significa entre US$ 0,12 e US$ 0,18/kWh.[131] Novas usinas CSP podem ser economicamente competitivas quando comparadas aos combustíveis fósseis. Nathaniel Bullard"), um analista solar que trabalha para a Bloomberg New Energy Finance"), estimou que o custo da eletricidade produzida pela Central de Energia Solar Ivanpah"), um projeto em construção no sul da Califórnia, será inferior ao de uma central fotovoltaica e aproximadamente o mesmo que uma central de gás natural.[132]​

No entanto, em novembro de 2011, o Google anunciou que não iria mais investir em projetos CSP devido ao rápido declínio dos custos da energia solar fotovoltaica. O Google gastou US$ 168 milhões no projeto BrightSource").[133]​[134]​ A IRENA publicou uma série de estudos em junho de 2012 intitulada: "Análise do custo da energia renovável". 1,8 GW sendo cilíndrico parabólico.[135]​.

Espanha

A geração de eletricidade através de fontes solares térmicas é elegível para pagamentos de tarifas feed-in (art. 2 RD 661/2007), se a capacidade do sistema não exceder os seguintes limites:

Desde 27 de janeiro de 2012, a Espanha parou de aceitar novos projetos de tarifas feed-in.[137]​[138]​ Os projetos atualmente aceitos não são afetados, exceto que um imposto de tarifa feed-in de 6% foi adotado, reduzindo efetivamente a tarifa feed-in.[139]​.

Austrália

No nível federal, no contexto da Meta de Energia Renovável em Grande Escala (LRET), operando sob a Lei de Eletricidade de Energia Renovável de 2000 (Cth), a geração de eletricidade solar térmica em grande escala por usinas RET credenciadas pode ser elegível para Certificados de Geração em Grande Escala. LGC). Estes certificados podem então ser vendidos ou transferidos para entidades responsáveis ​​(geralmente vendedores retalhistas de electricidade) para cumprirem as suas obrigações ao abrigo deste regime de certificados negociáveis. No entanto, como esta legislação é neutra em termos da tecnologia utilizada no seu funcionamento, tende a favorecer tecnologias de recursos renováveis ​​mais estabelecidas com um custo de geração padronizado mais baixo, como instalações eólicas onshore, em vez de tecnologias solares térmicas e CSP.[140]​.

A nível estadual, as leis de alimentação de energia renovável são normalmente limitadas pela capacidade máxima de geração em kWp e estão abertas apenas à geração em micro e média escala e, em alguns casos, estão abertas apenas à geração fotovoltaica. Isto significa que os projectos CSP de grande escala não seriam elegíveis para pagamentos de incentivos feed-in em muitas jurisdições estaduais ou territoriais.

Um estudo realizado pelo Greenpeace International, pela Associação Europeia de Eletricidade Solar Térmica e pelo grupo SolarPACES da Agência Internacional de Energia investigou o potencial e o futuro da energia solar concentrada. O estudo concluiu que a energia solar concentrada poderia representar até 25% das necessidades energéticas globais até 2050. O aumento do investimento nesse período seria de 2 mil milhões de euros para 92,5 mil milhões de euros.[141]​

A Espanha é líder em tecnologia de energia solar concentrada, com mais de 50 projetos em desenvolvimento aprovados pelo governo. Além disso, exporta sua tecnologia, aumentando ainda mais sua participação nessa tecnologia em todo o mundo. Como esta tecnologia funciona melhor em áreas com elevada insolação (radiação solar), os especialistas prevêem que o maior crescimento ocorrerá em locais como África, México e sudoeste dos Estados Unidos. Indica que os sistemas de armazenamento térmico à base de nitratos (cálcio, potássio, sódio, etc.) tornarão as plantas CSP cada vez mais rentáveis. O estudo examinou três resultados diferentes desta tecnologia: nenhum aumento na tecnologia CSP, a continuação dos investimentos como tem sido feito em Espanha e nos Estados Unidos e, finalmente, o verdadeiro potencial do CSP sem quaisquer barreiras ao seu crescimento. As conclusões da terceira parte são apresentadas na tabela a seguir:

Por último, o estudo reconhece que a tecnologia para CSP tem vindo a melhorar e como isso resultaria numa redução drástica dos custos até 2050. Prevê uma queda do intervalo atual entre 0,23-0,15 euros/kWh para 0,14-0,10 euros/kWh.[141] Recentemente, a União Europeia começou a concentrar-se no desenvolvimento de uma rede de energia solar no valor de 400 mil milhões de euros (774 mil milhões de dólares). com sede na região do Saara, usando tecnologia CSP conhecida como Desertec, para criar "uma nova rede livre de carbono ligando a Europa, o Oriente Médio e o Norte da África". O plano é apoiado principalmente por industriais alemães e prevê a produção de 15% da energia da Europa até 2050. Marrocos é um dos principais parceiros da Desertec e, tendo apenas 1% do consumo da União Europeia, produzirá energia mais do que suficiente para todo o país com grandes excedentes que serão enviados para a Europa.

A Argélia tem a maior área desértica e uma empresa privada argelina assinou contrato para participar no projeto Desertec.[142]​ Com a sua grande área desértica (o maior potencial de CSP nas regiões do Mediterrâneo e do Médio Oriente - cerca de 170 TWh/ano) e com a sua localização geográfica estratégica perto da Europa, é um dos países-chave para garantir o sucesso do projeto Desertec. Além disso, existe uma reserva abundante de gás natural no deserto argelino, o que reforçará o potencial técnico da Argélia para adquirir centrais híbridas solares e a gás para geração de electricidade 24 horas por dia.

Outras organizações esperam que o CSP custe US$ 0,06/kWh até 2015 devido a melhorias na eficiência e produção em massa de equipamentos.[143] Isso tornaria a CSP tão barata como a produção de energia convencional. Investidores como o capitalista de risco Vinod Khosla esperam que a CSP reduza continuamente os seus custos e eventualmente se torne mais barata do que a geração de energia a carvão após 2015.[144]

Em 9 de setembro de 2009, Bill Weihl, porta-voz de energia renovável do Google.org, disse que a empresa estava conduzindo pesquisas sobre espelho helióstato e tecnologia de turbina a gás, e espera que os custos da energia elétrica solar térmica caiam para menos de US$ 0,05/kWh em 2 a 3 anos.

Em 2009, cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) e da SkyFuel uniram-se para desenvolver grandes folhas metálicas curvas que têm o potencial de serem 30% mais baratas do que os melhores colectores solares, substituindo os modelos à base de vidro por uma folha de polímero prateado que tem o mesmo desempenho que os espelhos de vidro pesados, mas com um custo e peso muito mais baixos. Eles também são muito mais fáceis de implantar e instalar. O filme brilhante utiliza diversas camadas de polímeros, com uma camada interna de prata pura.

O designer de telescópios Roger Angel, da Universidade do Arizona, voltou sua atenção para a energia fotovoltaica concentrada (CPV) e é sócio de uma empresa chamada Rhnu. Angel usa lentes concentradoras esféricas baseadas na tecnologia de grandes telescópios, mas com materiais e mecanismos muito mais baratos, para criar sistemas mais eficientes.[145]​.

Existem diversas propostas de instalações capazes de gerar energia da ordem de gigawatts, ou usinas solares muito grandes. Estes incluem a proposta Euro-Mediterrânica da Desertec, o Projecto Helios na Grécia (10 GW) e Ordos na China (2 GW).

Um estudo de 2003 concluiu que o mundo poderia gerar 2.357.840 TWh por ano utilizando centrais solares muito grandes que ocupariam 1% dos desertos mundiais. O consumo mundial total é de 15.223 TWh/ano[146]​ (calculado para o ano de 2003).

Projetos do tamanho de megawatts são conjuntos de usinas unitárias. A maior usina unitária em operação é de 80 MW (SEGS VIII e SEGS IX) e a maior usina unitária em construção é de 370 MW (Ivanpah Solar Plant), Califórnia). Em 2012, o Bureau of Land Management (BLM) disponibilizou um total de 39.627.251 hectares de terras no sudoeste dos Estados Unidos para uso em projetos solares, o suficiente para gerar entre 10.000 e 20.000 GW.[147]​.