Bir güneş enerjisi santrali, elektrik üretmek için güneşin gücünü kullanır. Güneş, güneş radyasyonu yayar ve güneş panelleri gibi bazı cihazlar bu radyasyona tepki vermek ve elektriğe dönüştürmek için tasarlanmıştır. Çoğu güneş enerjisi santrali, sıvı ve enerji türbinlerinin rezervuarlarını ısıtmak için güneşin termal gücünü kullanır. Parabolik oluklar, güneş yemekleri ve güneş enerjisi kuleleri, güneş enerjisi santrallerinde elektrik üretmek için kullanılan en yaygın üç güneş enerjisi sistemidir.
Birçok güneş enerjisi santrali, sıvıları yüksek sıcaklıklara ısıtmak ve buhar yaratmak için güneş radyasyonu kullanır. Bir türbinde, buharın kinetik - veya hareketli - enerjisi, türbinin dönmesine ve elektrik üretmesine neden olan mekanik enerjiye dönüştürülür. Dönen bir türbin tarafından üretilen enerji bir jeneratörde kullanılabilir ve saklanabilir. Fosil yakıtları yakmak aynı zamanda türbinleri döndürmek için gerekli buharı yaratırken, güneş ışınımını kullanmak elektrik üretmek için daha temiz, daha enerji verimli bir yaklaşımdır.
1980'de Kaliforniya'nın Mojave Çölü'nde geniş çaplı bir parabolik oluk güneş enerjisi santrali açıldı. Bu tesis, bölgenin yenilenebilir kaynaklardan elde ettiği enerjinin önemli bir bölümünü üretir. Parabolik oluk sistemleri, ışınları güneşten alıcı borulara odaklayan reflektörlere sahiptir. Akışkan, alıcılardan akarken ısıtılır ve bir türbin ve jeneratör sistemine beslenen buhar yaratır. Mojave Çölü'ndeki sistemler gibi bazı parabolik oluk sistemleri, bulutlu günleri ve diğer düşük güneş enerjisi dönemlerini telafi etmek için tasarlanmış fosil yakıt yakma sistemleri ile bağlantılıdır.
Güneş enerjisi sistemleri, güneşi takip etmek için tasarlanmış, herhangi bir zamanda en fazla güneş enerjisi miktarını almak için hareket eden güneş enerjisi kolektörleri kullanır. Bu sistemler güneş enerjisini bulaşık bileşeninin odak noktasına, ısıtma sıvılarına yoğunlaştırır. Güneş yemeklerini kullanan bir güneş enerjisi santrali, türbinleri döndürmek ve elektrik üretmek için sıvıyı sıkıştırır ve ısıtır. Parabolik oluklar, sıvıları ortalama 750 derece Fahrenheit (398.9 derece Santigrat) sıcaklıklara ısıtırken, güneş yemekleri 1.380 derece Fahrenheit'i (748.9 derece Santigrat) aşan çalışma sıcaklıkları sunar.
Heliostatlar, esasen güneşi izlemek için kullanılan düz aynalardır. Bir güneş enerjisi kulesi, yüzlerce hatta binlerce heliostat içeren bir güneş enerjisi santrali sistemine bağlanabilir. Bu heliostatlar, güneş ışınlarını bir ısı toplama sıvısı içeren bir kuleye yönlendiren bir şekilde düzenlenir. Büyük ölçekli güneş enerjisi kulesi operasyonları çok verimlidir ve gelecek için ekonomik bir elektrik kaynağı sağlayabilir.
