الطاقة الشمسية المركزة

يتكون الحوض المكافئ من عاكس مكافئ خطي يُركّز الضوء على مستقبل موضوع على طول خط بؤرة العاكس. المستقبل عبارة عن أنبوب موضوع على خط البؤرة الطولي للمرآة المكافئة ومملوء بسائل عامل. يتبع العاكس الشمس خلال ساعات النهار بتتبعه على طول محور واحد. يُسخّن السائل العامل (مثل الملح المنصهر ^{[ 43 ]} ) إلى 150-350 درجة مئوية (302-662 درجة فهرنهايت) أثناء تدفقه عبر المستقبل، ثم يُستخدم كمصدر حراري لنظام توليد الطاقة. ^{[ 44 ]} تُعد أنظمة الأحواض المكافئة أكثر تقنيات الطاقة الشمسية المركزة تطورًا. محطات أنظمة توليد الطاقة الشمسية (SEGS) في كاليفورنيا، والتي كانت من أطول المحطات تشغيلًا في العالم حتى إغلاقها عام 2021؛ ^{[ 45 ]} محطة نيفادا سولار وان التابعة لشركة أكسيونا بالقرب من مدينة بولدر، نيفادا ؛ ^{[ 45 ]} و Andasol ، أول محطة تجارية في أوروبا تعمل بتقنية المرايا المكافئة، ^{[ 46 ]} إلى جانب مرافق اختبار SSPS-DCS التابعة لشركة Plataforma Solar de Almería في إسبانيا . ^{[ 47 ]}  

يتكون برج الطاقة الشمسية من مجموعة من عاكسات التتبع ثنائية المحور ( الهيليوستات ) التي تُركّز ضوء الشمس على مُستقبِل مركزي أعلى البرج؛ يحتوي المُستقبِل على سائل ناقل للحرارة، قد يكون بخار ماء أو ملحًا منصهرًا . بصريًا، يُشابه برج الطاقة الشمسية عاكس فريسنل دائري. يُسخّن سائل التشغيل في المُستقبِل إلى 500-1000  درجة مئوية ( 773-1273 كلفن أو 932-1832 درجة فهرنهايت )، ثم يُستخدم كمصدر حراري لنظام توليد الطاقة أو تخزينها. ^{[ 44 ]} من مزايا برج الطاقة الشمسية إمكانية تعديل العاكسات بدلًا من البرج بأكمله. يُعدّ تطوير أبراج الطاقة أقل تقدمًا من أنظمة الأحواض، لكنها توفر كفاءة أعلى وقدرة أفضل على تخزين الطاقة. كما يُمكن تطبيق أبراج الطاقة الشمسية الموجهة للأسفل باستخدام الهيليوستات لتسخين سائل التشغيل. ^{[ 51 ]} تُستخدم أيضًا أنظمة الطاقة الشمسية المركزة ذات الأبراج المزدوجة لتعزيز كفاءة التحويل بنسبة 24% تقريبًا. ^{[ 52 ]}  

تُعدّ محطة سولار تو في داجيت ، كاليفورنيا، ومحطة سيسا-1 في بلاتافورما سولار دي ألميريا ، ألميريا، إسبانيا، من أبرز محطات الطاقة الشمسية التجريبية. أما محطة بلانتا سولار 10 (PS10) في سانلوكار لا مايور ، إسبانيا، فهي أول محطة طاقة شمسية برجية تجارية على نطاق المرافق في العالم. وكانت محطة إيفانبا للطاقة الشمسية  ، بقدرة 377 ميغاواط ، والواقعة في صحراء موهافي ، أكبر محطة للطاقة الشمسية المركزة في العالم، وتستخدم ثلاثة أبراج طاقة. ^{[ 53 ]} وقد ولّدت محطة إيفانبا 0.652 تيراواط/ساعة فقط (63%) من طاقتها من مصادر شمسية، بينما تم توليد 0.388 تيراواط/ساعة المتبقية (37%) عن طريق حرق الغاز الطبيعي . ^{[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]}  

يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بدلاً من البخار كسائل ناقل للحرارة لزيادة كفاءة إنتاج الكهرباء . مع ذلك، ونظرًا لارتفاع درجات الحرارة في المناطق القاحلة التي تُقام فيها محطات الطاقة الشمسية عادةً، يستحيل تبريد ثاني أكسيد الكربون إلى ما دون درجة حرارته الحرجة عند مدخل الضاغط . لذا، يجري حاليًا تطوير مزيجات من ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج ذات درجات حرارة حرجة أعلى.

تُصنع عاكسات فريسنل من شرائح مرايا رقيقة ومسطحة لتركيز ضوء الشمس على الأنابيب التي يُضخ من خلالها سائل التشغيل. تسمح المرايا المسطحة بسطح عاكس أكبر في نفس المساحة مقارنةً بالعاكس المكافئ، مما يسمح بالتقاط كمية أكبر من ضوء الشمس المتاح، كما أنها أرخص بكثير من العاكسات المكافئة. ^{[ 57 ]} يمكن استخدام عاكسات فريسنل في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة ذات الأحجام المختلفة. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

تُعتبر عاكسات فريسنل أحيانًا تقنية ذات إنتاجية أقل من غيرها. ويُعزى استخدامها إلى انخفاض تكلفتها، ما يدفع البعض إلى تفضيلها على غيرها من التقنيات ذات الإنتاجية الأعلى. وقد بدأت بعض النماذج الجديدة من عاكسات فريسنل المزودة بتقنية تتبع الأشعة في الاختبار، وأثبتت مبدئيًا أنها تُنتج إنتاجية أعلى من النسخة القياسية. ^{[ 60 ]}

يتكون نظام ستيرلينغ الطبقي، أو نظام محرك الطبق، من عاكس مكافئ مستقل يُركّز الضوء على مستقبل موضوع عند بؤرة العاكس. يتتبع العاكس الشمس على محورين. يُسخّن سائل التشغيل في المستقبل إلى درجة حرارة تتراوح بين 250 و700 درجة مئوية (482-1292 درجة فهرنهايت) ، ثم يُستخدم بواسطة محرك ستيرلينغ لتوليد الطاقة. ^{[ 44 ]} توفر أنظمة الأطباق المكافئة كفاءة عالية في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء (بين 31% و32%)، كما أن طبيعتها المعيارية تتيح إمكانية التوسع. تُعد أطباق أنظمة ستيرلينغ للطاقة (SES) وأنظمة الشمس المتحدة (USS) وشركة تطبيقات العلوم الدولية (SAIC) في جامعة نيفادا، لاس فيغاس (UNLV ) ، بالإضافة إلى طبق الجامعة الوطنية الأسترالية الكبير في كانبرا ، أستراليا، أمثلةً على هذه التقنية. سُجّل رقم قياسي عالمي في كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بنسبة 31.25% بواسطة أطباق SES في المنشأة الوطنية لاختبار الطاقة الشمسية الحرارية (NSTTF) في نيو مكسيكو في 31 يناير 2008، في يوم بارد مشمس. ^{[ 61 ]} ووفقًا لشركة Ripasso Energy السويدية، مطوّرة النظام، فقد أظهر نظام ستيرلينغ الخاص بها، الذي تم اختباره في صحراء كالاهاري بجنوب إفريقيا عام 2015، كفاءة بلغت 34%. ^{[ 62 ]} وكان نظام SES في ماريكوبا، فينيكس، أكبر نظام طاقة يعمل بأطباق ستيرلينغ في العالم حتى بيعه لشركة United Sun Systems. لاحقًا، نُقلت أجزاء كبيرة من النظام إلى الصين لتلبية جزء من الطلب الكبير على الطاقة.  

يتوقع بعض الباحثين أن تصبح أنظمة الطاقة الشمسية المركزة ( CSP) المقترنة بتخزين الطاقة الحرارية (TES) أرخص من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المزودة ببطاريات الليثيوم لفترات تخزين تزيد عن أربع ساعات يوميًا، ^{[ 94 ] [ 95 ]} بينما يتوقع آخرون، مثل المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، أنه بحلول عام 2030، ستتساوى تكلفة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المزودة ببطاريات الليثيوم لتخزين الطاقة لمدة 10 ساعات مع تكلفة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المزودة ببطاريات تخزين لمدة أربع ساعات كما كانت عليه في عام 2020، مما يجعل أنظمة الطاقة الشمسية المركزة بلا ميزة من حيث التكلفة فيما يتعلق بتخزين الطاقة. ^{[ 96 ]} وبغض النظر عن هذه التوقعات المتعلقة بالتكلفة، تظل حلول تخزين الطاقة ضرورية، لأنها تُحسّن الاستقرار والموثوقية من خلال تقليل تأثير انقطاع الطاقة المتجددة وعدم تطابق معامل القدرة. ^{[ 97 ]}

إن كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية هي نتاج عدة عوامل: نسبة الطاقة الشمسية التي تم التقاطها (مع مراعاة الخسائر البصرية في نظام التركيز الشمسي)، وكفاءة التسخين (مع مراعاة الخسائر الحرارية في العنصر الذي يستقبل الطاقة الشمسية)، وكفاءة التحويل الحراري (كفاءة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية).

تُحدد كفاءة كارنو الحد الأقصى لكفاءة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية في أي نظام ، وهي تمثل حدًا نظريًا للكفاءة التي يمكن لأي نظام تحقيقها، وفقًا لقوانين الديناميكا الحرارية . ولا تصل الأنظمة في الواقع العملي إلى كفاءة كارنو.

كفاءة التحويل${\displaystyle \eta }$تعتمد كفاءة تحويل الإشعاع الشمسي الساقط إلى طاقة ميكانيكية على خصائص الإشعاع الحراري للمستقبل الشمسي وعلى المحرك الحراري ( مثل التوربين البخاري). يتم أولاً تركيز الإشعاع الشمسي على المستقبل بواسطة نظام بصري، ثم يتم تحويله إلى حرارة بواسطة المستقبل الشمسي بكفاءة معينة.${\displaystyle \eta _{Receiver}}$وبعد ذلك، يتم تحويل الحرارة إلى طاقة ميكانيكية بواسطة المحرك الحراري بكفاءة${\displaystyle \eta _{mechanical}}$باستخدام مبدأ كارنو . ^{[ 101 ] [ 102 ]} ثم تُحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بواسطة مولد. بالنسبة لمستقبل شمسي مزود بمحول ميكانيكي ( مثل التوربين)، يمكن تعريف كفاءة التحويل الإجمالية على النحو التالي:

${\displaystyle \eta =\eta _{\mathrm {optics}}\cdot \eta _{\mathrm {receiver} }\cdot \eta _{\mathrm {ميكانيكية} }\cdot \eta _{\mathrm {مولد} }}$

أين${\displaystyle \eta _{\mathrm {optics} }}$يمثل هذا الجزء نسبة الضوء الساقط المركز على جهاز الاستقبال،${\displaystyle \eta _{\mathrm {المتلقي} }}$نسبة الضوء الساقط على جهاز الاستقبال والذي يتحول إلى طاقة حرارية،${\displaystyle \eta _{\mathrm {ميكانيكية} }}$كفاءة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، و${\displaystyle \eta _{\mathrm {مولد} }}$كفاءة تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

${\displaystyle \eta _{\mathrm {المتلقي} }}$يكون:

${\displaystyle \eta _{\mathrm {receiver} }={\frac {Q_{\mathrm {ممتص} }-Q_{\mathrm {lost} }}{Q_{\mathrm {incident} }}}}$

مع${\displaystyle Q_{\mathrm {incident} }}$،${\displaystyle Q_{\mathrm {absorbed} }}$،${\displaystyle Q_{\mathrm {lost} }}$على التوالي التدفق الشمسي الوارد والتدفقات التي يمتصها ويفقدها جهاز الاستقبال الشمسي للنظام.

كفاءة التحويل${\displaystyle \eta _{\mathrm {ميكانيكية} }}$وهي في أقصى الأحوال كفاءة كارنو، والتي تحددها درجة حرارة جهاز الاستقبال${\displaystyle T_{H}}$ودرجة حرارة طرد الحرارة ("درجة حرارة المشتت الحراري").${\displaystyle T^{0}}$،

${\displaystyle \eta _{\mathrm {Carnot} }=1-{\frac {T^{0}}{T_{H}}}}$

تصل كفاءة التحويل الحراري في العالم الحقيقي للمحركات النموذجية إلى 50٪ إلى 70٪ كحد أقصى من كفاءة كارنو بسبب الخسائر مثل فقدان الحرارة ومقاومة الهواء في الأجزاء المتحركة.

للحصول على التدفق الشمسي${\displaystyle I}$(مثال)${\displaystyle I=1000\,\mathrm {W/m^{2}} }$) مركزة${\displaystyle C}$أوقات بكفاءة${\displaystyle \eta _{Optics}}$مستقبل شمسي في النظام مزود بمنطقة تجميع${\displaystyle A}$ومعامل امتصاص${\displaystyle \alpha }$:

${\displaystyle Q_{\mathrm {solar} }=ICA}$،

${\displaystyle Q_{\mathrm {ممتص} }=\eta _{\mathrm {optics} }\alpha Q_{\mathrm {solar} }}$،

لتبسيط الأمور، يمكن افتراض أن الخسائر إشعاعية فقط (وهو افتراض معقول لدرجات الحرارة العالية)، وبالتالي بالنسبة لمنطقة إعادة الإشعاع A ومعامل انبعاثية${\displaystyle \epsilon }$بتطبيق قانون ستيفان-بولتزمان ينتج ما يلي:

${\displaystyle Q_{\mathrm {lost} }=A\epsilon \sigma T_{H}^{4}}$

تبسيط هذه المعادلات من خلال اعتبار البصريات المثالية (${\displaystyle \eta _{\mathrm {البصريات} }}$= 1) ودون الأخذ في الاعتبار خطوة التحويل النهائية إلى كهرباء بواسطة مولد، مع تساوي مساحات التجميع وإعادة الإشعاع وأقصى قدر من الامتصاصية والانبعاثية (${\displaystyle \alpha }$= 1,${\displaystyle \epsilon }$= 1) ثم بالتعويض في المعادلة الأولى نحصل على

$\displaystyle \eta =\left(1-{\frac {\sigma T_{H}^{4}}{IC}}\right)\cdot \left(1-{\frac {T^{0}}{T_{H}}}\right)}$

يُظهر الرسم البياني أن الكفاءة الإجمالية لا تزداد باطراد مع ارتفاع درجة حرارة المُستقبِل. فعلى الرغم من أن كفاءة المحرك الحراري (كارنو) تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة، فإن كفاءة المُستقبِل لا تزداد. بل على العكس، تتناقص كفاءة المُستقبِل، حيث تزداد كمية الطاقة التي لا يستطيع امتصاصها (Q _{المفقودة} ) بالأس الرابع كدالة لدرجة الحرارة. وبالتالي، توجد درجة حرارة قصوى يُمكن الوصول إليها. عندما تكون كفاءة المُستقبِل معدومة (المنحنى الأزرق في الشكل أدناه)، تكون T _max هي: ${\displaystyle T_{\mathrm {max} }=\left({\frac {IC}{\sigma }}\right)^{0.25}}$

هناك درجة حرارة T _opt تكون عندها الكفاءة في أقصى حد، أي عندما يكون مشتق الكفاءة بالنسبة لدرجة حرارة جهاز الاستقبال معدوماً:

${\displaystyle {\frac {d\eta }{dT_{H}}}(T_{\mathrm {opt} })=0}$

وبالتالي، يقودنا هذا إلى المعادلة التالية:

${\displaystyle T_{opt}^{5}-(0.75T^{0})T_{\mathrm {opt} }^{4}-{\frac {T^{0}IC}{4\sigma }}=0}$

يُمكّننا حل هذه المعادلة عدديًا من الحصول على درجة حرارة العملية المثلى وفقًا لنسبة تركيز الطاقة الشمسية${\displaystyle C}$(المنحنى الأحمر في الشكل أدناه)

بغض النظر عن الكفاءات النظرية، فإن التجربة الواقعية لتقنية الطاقة الشمسية المركزة تكشف عن نقص بنسبة 25٪ - 60٪ في الإنتاج المتوقع، ويرجع جزء كبير من ذلك إلى خسائر دورة كارنو العملية غير المدرجة في التحليل أعلاه.

في عام 2008، أطلقت إسبانيا أول سوق تجارية للطاقة الشمسية المركزة في أوروبا. وحتى عام 2012، كان توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية الحرارية مؤهلاً مبدئياً للحصول على مدفوعات تعريفة التغذية (المادة 2 من المرسوم الملكي 661/2007)، مما أدى إلى إنشاء أكبر أسطول لمحطات الطاقة الشمسية المركزة في العالم، والذي تبلغ قدرته المركبة 2.3 جيجاواط، ويساهم بحوالي 5 تيراواط/ساعة من الطاقة في الشبكة الإسبانية سنوياً. ^{[ 103 ]} وكانت المتطلبات الأولية للمحطات في إطار تعريفة التغذية كما يلي:

• الأنظمة المسجلة في سجل الأنظمة قبل 29 سبتمبر 2008: 50  ميجاوات للأنظمة الشمسية الحرارية.
• الأنظمة المسجلة بعد 29 سبتمبر 2008 (الأنظمة الكهروضوئية فقط).

أُعيد تحديد حدود السعة لأنواع الأنظمة المختلفة خلال مراجعة شروط التقديم كل ثلاثة أشهر (المادة 5 من المرسوم الملكي 1578/2008، الملحق الثالث من المرسوم الملكي 1578/2008). وقبل نهاية فترة التقديم، تُنشر حدود السوق المحددة لكل نوع نظام على الموقع الإلكتروني لوزارة الصناعة والسياحة والتجارة (المادة 5 من المرسوم الملكي 1578/2008). ^{[ 104 ]} ونظرًا لمخاوف التكلفة، أوقفت إسبانيا قبول المشاريع الجديدة لتعريفة التغذية في 27 يناير 2012. ^{[ 105 ] [ 106 ]} وتأثرت المشاريع المقبولة بالفعل بضريبة طاقة شمسية بنسبة 6% على تعريفات التغذية، مما أدى فعليًا إلى خفض تعريفة التغذية. ^{[ 107 ]}

في هذا السياق، أصدرت الحكومة الإسبانية المرسوم الملكي رقم 9/2013 ^{[ 108 ]} في عام 2013، بهدف اتخاذ تدابير عاجلة لضمان الاستقرار الاقتصادي والمالي لنظام الكهرباء، واضعةً بذلك أسس القانون الجديد رقم 24/2013 الخاص بقطاع الكهرباء الإسباني. ^{[ 109 ]} وقد طُوّر هذا الإطار القانوني والاقتصادي الجديد، الذي يسري بأثر رجعي، على جميع أنظمة الطاقة المتجددة في عام 2014 بموجب المرسوم الملكي رقم 413/2014، ^{[ 110 ]} الذي ألغى الأطر التنظيمية السابقة التي وضعها المرسومان الملكيان رقم 661/2007 ورقم 1578/2008، وحدد نظامًا جديدًا للمكافآت لهذه الأصول.

بعد عقدٍ ضائعٍ لتقنية الطاقة الشمسية المركزة في أوروبا، أعلنت إسبانيا في خطتها الوطنية للطاقة والمناخ عن نيتها إضافة 5 جيجاواط من قدرة الطاقة الشمسية المركزة بين عامي 2021 و2030. ^{[ 111 ]} ولتحقيق هذه الغاية، من المتوقع إجراء مزادات نصف سنوية لـ 200 ميجاواط من قدرة الطاقة الشمسية المركزة بدءًا من أكتوبر 2022، ولكن التفاصيل غير معروفة حتى الآن. ^{[ 112 ]}

تم تركيب العديد من أطباق CSP في مستوطنات السكان الأصليين النائية في الإقليم الشمالي : هيرمانسبورغ ، ويوندومو ، ولاجامانو .

حتى الآن، لم يتم تشغيل أي مشروع للطاقة الشمسية المركزة على نطاق تجاري في أستراليا، ولكن تم اقتراح عدة مشاريع. في عام 2017، مُنحت شركة SolarReserve الأمريكية، وهي شركة تطوير مشاريع الطاقة الشمسية المركزة التي أُعلنت إفلاسها لاحقًا، اتفاقية شراء طاقة لتنفيذ مشروع أورورا للطاقة الشمسية الحرارية بقدرة 150 ميغاواط في جنوب أستراليا بسعر منخفض قياسي بلغ 0.08 دولار أسترالي/كيلوواط ساعة، أو ما يقارب 0.06 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة. ^{[ 113 ]} ومع ذلك، فشلت الشركة في تأمين التمويل، وتم إلغاء المشروع. ومن التطبيقات الأخرى للطاقة الشمسية المركزة في أستراليا المناجم التي تحتاج إلى الكهرباء على مدار الساعة، ولكنها غالبًا ما تكون غير متصلة بشبكة الكهرباء. كانت شركة Vast Solar، وهي شركة ناشئة تهدف إلى تسويق تصميم معياري جديد من الجيل الثالث لأنظمة الطاقة الشمسية المركزة، ^{[ 114 ] [ 115 ]} تتطلع إلى بدء بناء محطة طاقة شمسية مركزة وكهربائية كهروضوئية بقدرة 50 ميجاوات في ماونت إيسا بشمال غرب كوينزلاند بحلول عام 2021، ^{[ 116 ]} ونظام طاقة شمسية مركزة بقدرة 30 ميجاوات مع أبراج شمسية أصغر متعددة بالقرب من بورت أوغستا ، بمنحة قدرها 180 مليون دولار من الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة بالإضافة إلى ما يصل إلى 110 ملايين دولار من التمويل الآخر بعد عام 2025. ^{[ 117 ]}

على المستوى الفيدرالي، وبموجب هدف الطاقة المتجددة واسع النطاق (LRET)، الذي يُطبّق بموجب قانون الطاقة المتجددة والكهرباء لعام 2000، يحق لمحطات توليد الكهرباء الحرارية الشمسية واسعة النطاق، المُعتمدة ضمن برنامج هدف الطاقة المتجددة، إصدار شهادات توليد واسعة النطاق (LGCs). ويمكن بيع هذه الشهادات ونقلها إلى الجهات المسؤولة (عادةً شركات بيع الكهرباء بالتجزئة) للوفاء بالتزاماتها بموجب نظام الشهادات القابلة للتداول. ومع ذلك، ولأن هذا التشريع محايد تكنولوجيًا في تطبيقه، فإنه يميل إلى تفضيل تقنيات الطاقة المتجددة الأكثر رسوخًا ذات التكلفة المُعدّلة المنخفضة، مثل طاقة الرياح البرية واسعة النطاق، بدلًا من الطاقة الشمسية الحرارية والطاقة الشمسية المركزة. ^{[ 118 ]} أما على مستوى الولايات، فعادةً ما تكون قوانين تغذية الطاقة المتجددة محدودة بسعة توليد قصوى بالكيلوواط الذروة، وتقتصر على التوليد على نطاق صغير أو متوسط، وفي كثير من الحالات تقتصر على توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية. وهذا يعني أن مشاريع الطاقة الشمسية المركزة واسعة النطاق لن تكون مؤهلة للحصول على مدفوعات حوافز التغذية في العديد من الولايات والأقاليم.

بحلول منتصف عام 2026، بلغت قدرة الصين من الطاقة الشمسية المركزة 2.1 جيجاواط ^{[ 119 ]} ، موزعة على 27 محطة عاملة و17 محطة قيد الإنشاء. وفي "آراء" الخطة الخمسية الخامسة عشرة، دعت الهيئة الوطنية للطاقة في الصين إلى استكمال 15 جيجاواط من الطاقة الشمسية المركزة بحلول عام 2030. ^{[ 120 ]} وقد حدّثت قاعدة بيانات المختبر الوطني للطاقة المتجددة بياناتها حتى عام 2023 ^{[ 121 ]} . وفي عام 2024، عرضت الصين الجيل الثاني من تقنية الطاقة الشمسية المركزة لمنافسة طرق توليد الكهرباء الأخرى عند الطلب، سواءً كانت تعتمد على الوقود الأحفوري المتجدد أو غير المتجدد، دون أي دعم مباشر أو غير مباشر. ^{[ 11 ]} وفي الخطة الخمسية الرابعة عشرة ، طُوّرت مشاريع الطاقة الشمسية المركزة في عدة مقاطعات إلى جانب مشاريع ضخمة للطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح بقدرة جيجاواط. ^{[ 92 ] [ 8 ]}

في عام 2016، أعلنت الصين عن نيتها إنشاء مجموعة من 20 مشروعًا تجريبيًا للطاقة الشمسية المركزة (CSP) بتقنيات متنوعة، وذلك في إطار الخطة الخمسية الثالثة عشرة ، بهدف بناء صناعة طاقة شمسية مركزة قادرة على المنافسة عالميًا. ^{[ 122 ]} ومنذ اكتمال أولى المحطات في عام 2018، يتم دعم الكهرباء المولدة من المحطات المزودة بوحدات تخزين حراري بتعريفة تغذية محددة إداريًا قدرها 1.5 يوان صيني لكل  كيلوواط ساعة. ^{[ 123 ]} وفي نهاية عام 2020، شغّلت الصين ما مجموعه 545 ميغاواط في 12 محطة طاقة شمسية مركزة: ^{[ 124 ] [ 125 ]} سبع محطات (320 ميغاواط) تعمل بأبراج الملح المنصهر، ومحطتان أخريان (150 ميغاواط) تستخدمان تصميم Eurotrough 150 ذي القطع المكافئ، ^{[ 126 ]} وثلاث محطات (75 ميغاواط) تستخدم مجمعات فرينل الخطية. لم تُفعّل خطط بناء دفعة ثانية من المشاريع التجريبية، ولا يزال الدعم التقني المخصص لتقنية الطاقة الشمسية المركزة في الخطة الخمسية الرابعة عشرة القادمة غير معروف. وقد نفدت مشاريع الدعم الفيدرالي من الدفعة التجريبية بنهاية عام 2021. ^{[ 127 ]}

في مارس 2024، أعلنت شركة SECI أنه سيتم طرح طلب عروض لـ 500 ميجاوات في عام 2024. ^{[ 128 ]}

تتميز المناطق ذات أعلى مستويات الإشعاع الشمسي المباشر بأنها جافة، وتقع على ارتفاعات عالية، وفي المناطق الاستوائية . وتتمتع هذه المناطق بإمكانات أكبر لإنتاج الطاقة الشمسية المركزة مقارنةً بالمناطق الأقل تعرضاً لأشعة الشمس.

قد تكون المناجم المكشوفة المهجورة ، والمنحدرات المعتدلة للتلال، والمنخفضات الناتجة عن فوهات البراكين مواقع مناسبة لمحطات الطاقة الشمسية المركزة التي تعمل بأبراج الطاقة، حيث يمكن وضع برج الطاقة على الأرض بشكل متكامل مع خزان تخزين الملح المنصهر. ^{[ 135 ] [ 136 ]}

تُعدّ محطات الطاقة الشمسية المركزة المزودة بأنظمة تبريد رطبة الأعلى استهلاكًا للمياه بين جميع أنواع محطات توليد الطاقة الكهربائية التقليدية؛ ولا تتجاوزها في ذلك إلا محطات الوقود الأحفوري المزودة بتقنية احتجاز الكربون وتخزينه. ^{[ 139 ]} وقد وجدت دراسة أجريت عام 2013 لمقارنة مصادر الكهرباء المختلفة أن متوسط ​​استهلاك المياه أثناء تشغيل محطات الطاقة الشمسية المركزة المزودة بأنظمة تبريد رطبة بلغ 3.1 متر مكعب لكل ميغاواط ساعة (810 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) لمحطات أبراج الطاقة، و 3.4 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة ( 890 جالون أمريكي/ميغاواط ساعة) لمحطات الأحواض. وكان هذا أعلى من استهلاك المياه التشغيلي (مع أبراج التبريد) للمحطات النووية ( 2.7 متر ^{مكعب /} ميغاواط ساعة، 720 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) ، ومحطات الفحم ( 2.0 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة، 530 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) ، ومحطات الغاز الطبيعي ( 0.79 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة، 210 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) . ^{[ 140 ]} توصلت دراسة أجراها المختبر الوطني للطاقة المتجددة عام 2011 إلى استنتاجات مماثلة: بالنسبة لمحطات الطاقة المزودة بأبراج تبريد، بلغ استهلاك المياه أثناء التشغيل 3.27 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة (865 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) لأنظمة الطاقة الشمسية المركزة ذات الأحواض، و2.98 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة (786 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) لأنظمة الطاقة الشمسية المركزة ذات الأبراج، و 2.60 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة (687 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) للفحم، و 2.54 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة (672 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) للطاقة النووية، و 0.75 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة (198 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) للغاز الطبيعي. ^{[ 141 ]} وأشارت جمعية صناعات الطاقة الشمسية إلى أن محطة نيفادا سولار وان للطاقة الشمسية المركزة ذات الأحواض تستهلك 3.2 متر ^مكعب /ميغاواط ساعة (850 جالون أمريكي /ميغاواط ساعة) . ^{[ 142 ]} تتفاقم مشكلة استهلاك المياه لأن محطات الطاقة الشمسية المركزة غالباً ما تقع في بيئات قاحلة حيث تكون المياه نادرة.                                

في عام 2007، وجّه الكونغرس الأمريكي وزارة الطاقة لإعداد تقرير حول سبل خفض استهلاك المياه في محطات الطاقة الشمسية المركزة. وأشار التقرير اللاحق إلى توفر تقنية التبريد الجاف، التي على الرغم من ارتفاع تكلفة بنائها وتشغيلها، إلا أنها قادرة على خفض استهلاك المياه في هذه المحطات بنسبة تتراوح بين 91 و95%. كما يمكن لنظام تبريد هجين (رطب/جاف) أن يخفض استهلاك المياه بنسبة تتراوح بين 32 و58%. ^{[ 143 ]} وأشار تقرير صادر عن المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) عام 2015 إلى أن 4 من أصل 24 محطة طاقة شمسية مركزة عاملة في الولايات المتحدة تستخدم أنظمة التبريد الجاف. وتشمل هذه الأنظمة محطات الطاقة الثلاث في محطة إيفانبا للطاقة الشمسية بالقرب من بارستو، كاليفورنيا ، ومشروع جينيسيس للطاقة الشمسية في مقاطعة ريفرسايد، كاليفورنيا . ومن بين 15 مشروعًا للطاقة الشمسية المركزة قيد الإنشاء أو التطوير في الولايات المتحدة حتى مارس 2015، كانت 6 منها أنظمة رطبة، و7 أنظمة جافة، وواحد هجين، وواحد غير محدد.

على الرغم من أن العديد من محطات الطاقة الكهروحرارية القديمة ذات نظام التبريد المباشر أو أحواض التبريد تستهلك كميات أكبر من المياه مقارنةً بمحطات الطاقة الشمسية المركزة، مما يعني مرور كميات أكبر من المياه عبر أنظمتها، إلا أن معظم مياه التبريد تعود إلى المسطح المائي المتاح للاستخدامات الأخرى، كما أنها تستهلك كميات أقل من المياه عن طريق التبخر. فعلى سبيل المثال، تستهلك محطة توليد الطاقة بالفحم المتوسطة في الولايات المتحدة ذات نظام التبريد المباشر 138 مترًا ^مكعبًا لكل ميغاواط ساعة (36,350 جالونًا أمريكيًا لكل ميغاواط ساعة) ، ولكن لا يُفقد منها سوى 0.95 مترًا ^مكعبًا لكل ميغاواط ساعة (250 جالونًا أمريكيًا لكل ميغاواط ساعة) (أقل من واحد بالمائة) عن طريق التبخر. ^{[ 144 ]}      

قد تنجذب الحشرات إلى الضوء الساطع الناتج عن تقنية الطاقة الشمسية المركزة، ونتيجة لذلك، قد تُقتل الطيور التي تصطادها حرقًا إذا حلقت بالقرب من نقطة تركيز الضوء. وقد يؤثر ذلك أيضًا على ^الطيور الجارحة التي تصطاد هذه الطيور. ^{[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]} ونقل معارضو المشروع عن مسؤولين اتحاديين معنيين بالحياة البرية وصفهم أبراج إيفانبا للطاقة بأنها "مصائد ضخمة" للحياة البرية. ^{[ 149 ] [ 150 ] [ 151 ]}

أفادت بعض المصادر الإعلامية بأن محطات الطاقة الشمسية المركزة تسببت في إصابة أو نفوق أعداد كبيرة من الطيور نتيجة الحرارة الشديدة المنبعثة من أشعة الشمس المركزة. ^{[ 152 ] [ 153 ]} وقد تكون بعض هذه الادعاءات مبالغًا فيها. ^{[ 154 ]}

بحسب تقارير دقيقة، سُجِّلَ نفوق 321 طائرًا في محطة إيفانبا خلال ستة أشهر من عامها الأول، منها 133 حالة ناجمة عن انعكاس أشعة الشمس على الغلايات. ^{[ 155 ]} وعلى مدار عام، ارتفع هذا الرقم إلى 415 حالة نفوق لأسباب معروفة، و288 حالة لأسباب غير معروفة. وبمراعاة كفاءة البحث عن جثث الطيور النافقة، قُدِّرَ إجمالي نفوق الطيور في السنة الأولى بـ 1492 حالة لأسباب معروفة، و2012 حالة لأسباب غير معروفة. ومن بين حالات نفوق الطيور لأسباب معروفة، كان 47.4% منها بسبب الحروق، و51.9% بسبب الاصطدام، و0.7% لأسباب أخرى. ^{[ 156 ]} ويمكن اتخاذ إجراءات تخفيفية لتقليل هذه الأعداد، مثل عدم تركيز أكثر من أربع مرايا على أي نقطة في الهواء أثناء وضع الاستعداد، كما هو الحال في مشروع كريسنت ديونز للطاقة الشمسية . ^{[ 157 ]} خلال الفترة 2020-2021، تم تسجيل 288 حالة نفوق للطيور في محطة إيفانبا، وهو رقم يتوافق مع النطاقات التي تم التوصل إليها في التقييمات السنوية السابقة. ^{[ 158 ]} وبشكل عام، خلصت دراسة أولية أجريت عام 2016 إلى أن معدل نفوق الطيور السنوي لكل ميغاواط من الطاقة المركبة كان متقاربًا بين محطات الطاقة الشمسية المركزة ومحطات طاقة الرياح في الولايات المتحدة، بينما كان أعلى في محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري. ^{[ 159 ]}