راه‌هایی به سمت خورشید

استفاده از سلول‌های فتوولتاییک، تنها روش استفاده از انرژی خورشید نیست و به جز آن، دو کاربرد عمده دیگر نیز برای استفاده از انرژی خورشید وجود دارد: تمرکز انرژی خورشید برای تولید الکتریسیته (CSP) و گرمایش (یا سرمایش) خورشیدی.

تمرکز انرژی خورشید
تجهیزات CSP، انرژی حاصل از تابش اشعه خورشید را برای بالا بردن دمای یک محفظه متمرکز می‌کنند. این گرما در ابتدا توسط توربین یا موتور به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و سپس از آن الکتریسیته تولید می‌شود. نخستین نمونه تجاری از CSP، در بازه زمانی 1984 تا 1991 در کالیفرنیا مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از CSP، نیاز به تابش نسبتاً شدید خورشید و آسمان صاف دارد که در مناطقی همچون آمریکا، مکزیک، شمال آفریقا، خاورمیانه، آسیای مرکزی و جنوبی و استرالیا به وفور وجود دارد. البته مانع اصلی توسعه CSP، نه فقدان وجود مناطقی از این دست (با تابش بالای خورشید)، که فاصله زیاد میان مناطق تولید و مصرف است. همچون سلول‌های فتوولتاییک، توسعه استفاده از CSP شدیداً وابسته به سیاست‌های حمایتی دولتی است. پیش‌بینی می‌شود تا سال 2050، بیش از 11 درصد از الکتریسیته جهان توسط این نوع انرژی تامین شود. برخلاف سلول‌های فتوولتاییک، CSP از ظرفیت ذاتی برای ذخیره انرژی گرمایی در یک بازه زمانی کوتاه و تبدیل آن به الکتریسیته در آینده برخوردار است. CSP در ترکیب با ظرفیت ذخیره گرمایی، می‌تواند تولید برق را در زمانی که ابرها جلوی خورشید را می‌گیرند یا پس از غروب خورشید، ادامه دهد. این تکنولوژی می‌تواند همراه با یک منبع قدرت پشتیبان که از سوخت‌های قابل احتراق استفاده می‌کند نیز به‌کار رود. این فاکتورها، به CSP امکان می‌دهد به عنوان یک منبع قابل اتکای انرژی مورد استفاده قرار گیرد؛ منبعی که برق را پس از غروب برای تامین پیک مصرف، یا حتی به عنوان یکی از منابع اصلی مصرف روزمره، به شبکه تزریق کند. با در نظر گرفتن اینکه بخش اعظم انرژی در تکنولوژی CSP از پلانت‌های متصل به شبکه برای تولید برق تامین می‌شود، می‌توان از آن برای تامین برق صنایع، گرمای مورد نیاز، سرمایش و شیرین‌سازی آب نیز استفاده کرد. از دیگر کاربردهای آن نیز می‌توان به پخت‌ و پز خانگی و کارگاه‌های با مقیاس کوچک اشاره کرد.

گرمایش (سرمایش) خورشیدی
در این روش، از نور خورشید به صورت مستقیم برای گرم کردن آب یا محیط یا فرآیند‌های صنعتی استفاده می‌شود. استفاده از گرمای مستقیم خورشید، کاری نسبتاً ساده به شمار می‌رود و از قرن‌ها پیش به‌طور سنتی مورد استفاده قرار گرفته است. در برخی موارد نخستین کاربرد آن به ارشمیدس نسبت داده می‌شود که بر اساس طرح او، یونانیان با استفاده از آینه‌های عظیم، کشتی‌های رومی را آتش می‌زدند. هر چند به لحاظ سندیت تاریخی، این مساله تا حدودی در ابهام قرار دارد. در مقیاس صنعتی آبگرمکن‌های خورشیدی در اواخر قرن 19 در کالیفرنیا مورد استفاده قرار می‌گرفتند که کشف گاز طبیعی در دهه 1920، از گسترش این انرژی جلوگیری کرد. از دهه 1960 مجدداً استفاده از این انرژی گسترش یافت و شوک نفتی 1974 نیز به این مساله دامن زد. اما اضافه عرضه نفت در دهه 80 مجدداً موجب کاهش استقبال از این انرژی شد. با وجود تمامی این نوسانات، نهایتاً در سال‌های اخیر به ویژه در چین سیستم‌های گرمایش خورشیدی با رشد مواجه بوده است. بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، این نوع انرژی خورشیدی سهم اصلی را در به‌کارگیری خورشید برای نیازهای روزمره مردم داشته است. در سال 2010، کلکتورهای گرمایی خورشیدی، 28 هزار هکتار از سطح جهان را پوشاندند که سهم کشور چین به تنهایی 16 هزار و 500 هکتار از آن بوده است. هرچند از گرمایش خورشیدی در مقیاس‌های نیروگاهی می‌توان استفاده کرد، اما در مقیاس‌های کوچک‌تر نیز کاربردهای زیاد و گسترده‌ای برای آن وجود دارد. آبگرمکن‌های خورشیدی و استفاده از گرمای خورشید برای سیستم‌های گرمایش یا سرمایش ساختمان، دو نمونه از این کاربردها هستند. از انرژی خورشید بدون تبدیل به الکتریسیته می‌توان برای آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی نیز استفاده کرد و البته امکان استفاده از نیروی الکتریسیته به‌طور کمکی نیز وجود دارد. خشک‌کن‌های خورشیدی برای خشک کردن محصولات کشاورزی و همچنین اجاق‌ها و کوره‌های خورشیدی، از دیگر کاربردهای سیستم‌های گرمایش خورشیدی به شمار می‌روند.