Solarthermie, früher auch Solarthermik genannt, bezeichnet die Umwandlung von Sonnenenergie in
Wärmeenergie, die technisch genutzt werden kann. Ein Wärmeaustauscher auf dem Dach und ein Wärmespeicher
im Haus können bei der Warmwasserversorgung helfen, wie das an der TU Freiberg angefertigte Bild links zeigt.
Die jährliche Energie der Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche variiert zwischen 700 und 2800 kWh pro m², siehe Bild unten von GHI Solar Map © 2017 Solargis. In der Nähe des Äquators ist die Sonnenausbeute doppelt so groß wie in Deutschland.
Deshalb sind die Äquator-nahen Wüsten für ein , auch als Solarwärmekraftwerk, solarthermisches Kraftwerk oder thermisches Solarkraftwerk bezeichnet, besonders geeignet.
Dabei wird die Sonnenenergie in thermische Energie umgeformt und diese mit anderweitig erprobten Techniken mittels Generatoren in elektrische Energie umgewandelt. Meist werden die Sonnenstrahlen zuerst mit Reflektoren gebündelt.
Parabolrinnenkollektoren, siehe Abbildung links, sind lineare Konzentratoren,
die die Wärme auf ein Rohr mit überhitztem Wasserdampf oder Thermoöl übertragen.
Wasserdampf kann die Turbine direkt antreiben, Öl braucht einen Wärmeübertrager.
Das seit 1984 betriebene und noch heute größtes Kraftwerk dieser Art mit einer
Leistung von 354 MW ist
Solar Electric Generating Systems (SEGS) in der Mojave-Wüste nordöstlichlich
von Los Angeles. Alle neun zu dazugehörigen Anlagen
haben jährlich zwischen 560−660 GWh nur mit Sonnenenergie erzeugt.
Daraus ergibt sich eine Jahresleistung von reichlich 20 % der installierten Kapazität.
Zusätzlich können die Turbinen durch die Verbrennung von Erdgas betrieben werden,
um den realen Strombedarf besser zu befriedigen.
Das Solarturmkraftwerk empfängt in einer Brennkammer die Sonnenenergie eines großen Reflektorfeldes. Mehr als tausend automatisch gedrehte ebene Spiegel (Heliostate) reflektieren das Sonnenlicht auf den zentralen Absorber (Receiver). Problemlos werden Temperaturen über 1 000 °C erreicht. Als Wärmeträger-Medium kommen flüssiges Nitratsalz, Wasserdampf oder Heißluft zum Einsatz. Verwendet man einen größeren Speicher für diese Medien, können die Turbinen des Kraftwerks zu beliebigen Zeiten Strom erzeugen. Das rechte Bild zeigt PS10. Das nahe Sevilla in Spanien benachbarte Kraftwerk PS20 hat einen 160 m hohen Turm, der das Sonnenlicht von mehr als tausend jeweils 120 m² großen Spiegeln seit 2009 zu einer elektrischen Nennleistung von 20 MW umsetzt. Das auch 2024 noch weltweit größte Turm-Solarkraftwerk ist Ivanpah. Es istz 2014 mit einer Nennleistung von 392 MW und 2,6 km² Spiegelfläche in der Mojave-Wüste in Betrieb genommen worden. 173 500 Heliostaten mit je zwei Spiegeln fokussieren die Sonnenstrahlung auf die drei Solartürme.
Die von 2016 bis 2018 aufgebaute Solaranlage Noor in Marokko, 10 Kilometer nordöstlich der Stadt Ouarzazate, hat auf einer Fläche von 2 550 ha zwei Parabolrinnenkraftwerke (Noor 1 und 2), ein Solarturmkraftwerk (Noor 3) und einen Photovoltaik-Solarpark (Noor 4). Die Gesamtleistung ist seit 2018 mit maximal 510 MW Weltspitze für eine kombinierte Anlage.
Weltweit gibt es Ende 2023 über 6,9 GW installierte Solarthermie-Leistung, Spanien liegt mit reichlich 2,3 GW weiterhin an der Spitze.
Eine gewaltige Größe haben Thermikkraftwerke, auch Aufwindkraftwerke genannt. Wie in einem Treibhaus wird die Luft unterhalb einer Sonnen-durchlässigen Abdeckung erwärmt und steigt in einem Schornstein auf. Turbinen im Schornstein erzeugen aus der Luftströmung elektrischen Strom. Eine Versuchsanlage wurde in Manzanares in Spanien mehrere Jahre lang betrieben. Mit einem Kollektordurchmesser von 244 m und einer Schornsteinhöhe von 195 m konnte nur eine Leistung von 50 kW erbracht werden. Die Ausnutzung der Sonnenenergie pro Flächeneinheit ist mit etwa 1 % relativ gering. Deshalb werden große Flächen überdeckt. Vorteil einer solchen Anlage ist ein relativ geringer Investitionsbedarf. Projekte bis 400 MW Leistung (7 km Durchmesser und 1,5 km hoher Turm) wurden vorbereitet, aber nicht gebaut, siehe Wikipedia.