concentrated solar power, zonnestralen bundeling, zonnespiegelcentrale, zonnekrachtcentrale, zonthermische krachtcentrale, concentrating solar power, CSP

Bij concentrated solar power (CSP) of zonnestralen-bundeling concentreren spiegels het zonlicht in een ontvanger (een buis of één punt), waardoor hitte ontstaat die meestal stoom creëert die een stoomturbine aandrijft die elektriciteit opwekt. 
De plaats waar dat gebeurt wordt een zonthermische krachtcentrale genoemd. De term zonnekrachtcentrale komt ook voor, maar die wordt ook gebruikt voor een zonnepark waar de elektriciteit van enorme aantallen zonnepanelen (pv-panelen) wordt "gebundeld".
De elektriciteit uit CSP is een vorm van groene stroom.

principe van concentrated solar power (csp) met hete vloeistof als transportmedium; klik voor groter!:

Voordelen CSP
- CSP valt onder duurzame energie; de zon geeft gratis straling (geen hernieuwbare energie maar wel redelijk permanent)
- bij gebruik van water (stoom) in de buis-collector kan dat rechtstreeks gebruikt worden om een turbine aan te drijven die voor elektriciteit zorgt (toch is de stoom bijvoorbeeld 330 graden C bij een druk van ca. 30 bar)
- bij gebruik van thermische olie in de buis-collector wordt gebruik gemaakt van warmtewisselaars om van water stoom te maken voor de turbine
- om ook buiten zonne-uren elektriciteit te leveren worden veel zonnekrachtcentrales voorzien van een opslagmogelijkheid (zie ook energieopslag), vaak in de vorm van tanks met heet, vloeibaar zout (bij de documentatie van een zonnekrachtcentrale is vaak het aantal uren opslag vermeld, vaak ca. 7 uur) of hete keramische kogeltjes. 

Nadelen CSP
- de benodigde grondoppervlakte bij een CSP-centrale van 1 GW (voor gas of kolen een gemiddelde centrale) is ca. 50 km2...; voor ons land echt veel te veel dus, meer geschikt voor Spanje o.d.
- voor deze manier van energieopwekking is zonneschijn nodig (overdag)
- er is veel zonneschijn  nodig (in woestijnen e.d.)
- om efficiënt te kunnen werken moeten de spiegels voortdurend draaien om goed op de zon gericht te blijven, omdat de stralen anders niet goed gebundeld worden naar de ontvanger (bij bijvoorbeeld pv-panelen heb je daar minder last van) 
- de spiegels zijn duur
- het object dat het zonlicht ontvangt, moet een zo groot mogelijk deel van het licht absorberen; de nauwkeurigheid om het zonlicht te concentreren is belangrijk.

Kortom: CSP is uitsluitend geschikt voor landen die veel open, vlakke ruimte hebben én waar de zon lang én krachtig schijnt!  
(Helaas voor Nederland: wég is de onafhankelijkheid van andere landen als we zulke elektriciteit uit bijvoorbeeld het Midden-Oosten moeten importeren...)

Methodes
Het zonlicht kan op verschillende manieren gebundeld worden:
- PTC, Parabolic Trough Collector (zonnetrog)
- DC, Dish Collector (zonneschotel) 
- ST, Solar Tower (zonnetoren)
- LFC, Linear Fresnel Collector (ook: LFR).

de vier soorten concentrated solar power: zonnetrog (ptc), zonneschotel (dc), zonnetoren (st) en fresnel (lfc);  klik voor groter! (researchgate):

Methode PTC (zonnetrog, trogspiegel), "naar een lange buis"
Deze manier wordt mondiaal het vaakst toegepast.
De geconcentreerde warmte in de lange buis kan:
- dienen voor directe omzetting van water in waterdamp
- worden doorgegeven aan een vloeistof (thermische olie, siliconenolie) in de lange buis
- worden doorgegeven aan gesmolten zout (vloeibaar alkalinitraatzout).
Bij de omzetting in waterdamp kan de damp rechtstreeks naar de turbine die elektriciteit produceert wat efficiënter werkt (een aantal tussenstappen ontbreekt) en een goedkoper proces is. De stoom is bijvoorbeeld 330 graden C en heeft een druk van 30 bar. In een experimentele zonnecentrale in Almería (Spanje) is een temperatuur van 500 graden C en een druk van 110 bar bereikt. Voordeel van de directe omzetting in stoom is dat er geen warmtewisselaars benodigd zijn (bij de overdracht van de warmte van olie naar water). Nadeel is dat het lastig is deze benodigde temperatuur en druk te handhaven.
Bij de tweede methode (via olie) zijn warmtewisselaars benodigd.

Methode DC (zonneschotel)
Deze methode komt mondiaal bijna niet voor.
De zonneschotel is een zeer omvangrijke schotel die de energie omzet in mechanische energie.
De Dish Collector wordt ook wel Dish/Engine genoemd.

Methode ST (zonnetoren), "naar één punt"
Pas de laatste jaren komt deze methode steeds vaker voor, waarschijnlijk door de betrekkelijke eenvoud van het systeem.
Nadeel is dat een defect in de opvang van het gebundelde licht in de toren betekent dat er in het geheel geen elektriciteit wordt opgewekt.
Voordeel is dat de temperatuur hoger kan zijn dan bij de paraboolspiegels (ca. 500 graden C). Een ander voordeel is dat met redelijk "eenvoudige" spiegels het licht weerkaatst kan worden naar de centrale toren; er is geen buis o.d. nodig bij de spiegel en er is geen vloeistoftransport vanaf de spiegels naar een centraal punt.
De Solar Tower wordt ook wel Power Tower genoemd.

Methode Fresnel-installatie, "naar een lange buis"
Van het aantal installaties groter dan 5 MW staat de Fresnel-methode op de tweede plaats, na de zonnetrog. Vergelijkbaar met de zonnetrog, maar de spiegels zijn als het ware verdeeld in kleinere, langwerpige losse spiegels waarbij elke "spiegelreep" zijn weerkaatste licht onder een eigen hellingshoek naar de buis werpt. In de ontvanger wordt direct stoom geproduceerd.
Nadeel is de grote hoeveelheid spiegelrepen waardoor de foutkans/faalkans groter wordt.

Opslag van warmte geeft later elektriciteit
Om ook 's nachts elektriciteit op te kunnen wekken, kan (overtollige) warmte opgeslagen worden in grote tanks met vloeibaar zout o.d. De warmte weer gebruikt worden om elektriciteit op te wekken.
Om ook 's winters, wanneer de zonnestraling geringer is en er meer elektriciteit nodig is, elektriciteit op te wekken, kan (overtollige) warmte omgezet worden in elektriciteit die via elektrolyse waterstof maakt uit water. Waterstof kan redelijk makkelijk worden opgeslagen en in de winter via brandstofcellen of gasturbines weer elektriciteit opwekken.

Opmerkingen
- Door technische / softwarematige problemen met grote zonnecentrales die door spiegels het zonlicht bovenin een toren concentreren leveren deze centrales minder vermogen dan verwacht of afgesproken en omdat pv-panelen veel goedkoper zijn geworden en zeer breed toegepast worden, zijn veel van deze CSP-projecten helaas afgeblazen. (Dat CSP-centrales eigenlijk in de zonovergoten woestijn moeten staan is voor ons ook niet zeer gunstig.)
- Voor methoden van "opslag" van elektriciteit zie ook bij energieopslag.

Naar Documentatie

zonnetrog; een paar afbeeldingen van een zonnetrog (trogspiegel en ontvangbuis; gezen):

fresnel-installatie; afbeeldingen van de ontvanger van een fresnel-installatie (helios csp):

een veld met fresnel-spiegels, gesmolten zout, 50 megawatt-centrale, lanzhou dunhuang dacheng, china; klik voor groter:

zonnetoren;  afbeelding van een park met meer zonnetorens, australië; klik voor groter (vast solar):

de omvang van een spiegel die het licht weerkaatst naar een zonnetoren, chili; klik voor groter (csp focus):

Documentatie
- Lijst met zonnekrachtcentrales groter dan 5 MW (mondiaal, situatie 2018) 

- Zonnetoren: Concentrated solar power (csp), Solar Receivers and Steam Generators (en energieopslag in zout) (van John Cockerill)

Zie ook energieopslag, elektriciteitscentrale.

Eng. spiegel is reflector, mirror; ontvanger (buis) is absorber (tube), receiver