พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้น
ประวัติศาสตร์

ตำนานเล่าขานว่า อาร์คิมิดีส ปราชญ์ชาวกรีกผู้โด่งดัง ได้ใช้ "กระจกเผาไหม้" มุ่งรวมแสงอาทิตย์ไปยังกองเรือโรมันที่รุกราน กรุงซีรากูซา และขับไล่พวกเขาออกจากเมือง ในปี 1973 ดร. อิโออันนิส ซัคคัส นักวิทยาศาสตร์ชาวกรีก เกิดความสงสัยว่า อาร์คิมิดีสจะสามารถทำลายกองเรือโรมันในปี 212 ก่อนคริสตกาลได้จริงหรือไม่ เขาจึงจัดให้ลูกเรือชาวกรีกเกือบ 60 คน แต่ละคนถือกระจกทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าเอียงรับแสงอาทิตย์และมุ่งไปยังเรือจำลองที่ทำจากไม้อัดทาด้วยน้ำมันดิน ห่างออกไปประมาณ 49 เมตร (160 ฟุต) เพียงไม่กี่นาที เรือจำลองก็ถูกไฟไหม้ อย่างไรก็ตาม นักประวัติศาสตร์บางกลุ่มยังคงตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับเรื่องราวของอาร์คิมิดีสนี้
ในปี ค.ศ. 1866 ออกุสต์ มูชอ (Auguste Mouchout) ชาวฝรั่งเศส ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำพลังงานแสงอาทิตย์เครื่องแรก โดยใช้รางพาราโบลาสะท้อนแสงแดดเพื่อต้มน้ำ นับเป็นก้าวสำคัญแรกในการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ผลิตพลังงานความร้อน ในปี ค.ศ. 1886 อเลสซานโด บัตตาเลีย (Alessandro Battaglia) ชาวอิตาลี ได้รับสิทธิบัตรสำหรับตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เป็นคนแรก สิ่งประดิษฐ์นี้ช่วยให้เก็บกักพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในช่วงหลายปีต่อมา นักประดิษฐ์หลายท่าน เช่น จอห์น เอริคสัน (John Ericsson) และ แฟรงค์ ชูแมน (Frank Shuman) พัฒนาเทคโนโลยี CSP นำไปประยุกต์ใช้กับระบบชลประทาน การทำความเย็น และแม้แต่ระบบขับเคลื่อน ปี ค.ศ. 1913: แฟรงค์ ชูแมน สร้างสถานีพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบพาราโบลาขนาด 55 แรงม้า (41 กิโลวัตต์) ในเมืองมาอะดี ประเทศอียิปต์ นับเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แห่งแรกที่ใช้งานจริง  ดร. อาร์เอช ก็อดดาร์ด นักวิจัยจรวดเชื้อเพลิงเหลวชื่อดัง ผู้ริเริ่มสร้างระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบจานกระจกเป็นคนแรก เขียนบทความในปี ค.ศ. 1929 อ้างว่าปัญหาทางเทคนิคที่เคยเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการแก้ไขแล้ว
ศาสตราจารย์จิโอวานนี ฟรองเซีย (1911-1980) เป็นผู้ริเริ่มออกแบบและสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้นแห่งแรก ซึ่งเริ่มดำเนินการผลิตไฟฟ้าที่เมืองซานต์อีลาริโอ ใกล้กับเมืองเจนัว ประเทศอิตาลี ในปี 1968 โรงไฟฟ้านี้มีลักษณะทางสถาปัตยกรรมคล้ายกับโรงไฟฟ​​เวอร์ปัจจุบันที่มีเครื่องรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ (solar receiver) อยู่ตรงกลางทุ่งกระจกสะท้อนแสง (solar collectors) โรงไฟฟ้าแห่งนี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 1 เมกะวัตต์ ด้วยไอน้ำร้อนจัดที่ความดัน 100 บาร์และอุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส ต่อมาในปี 1981 โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอรับความร้อน (Solar One power tower) ขนาด 10 เมกะวัตต์ ได้รับการพัฒนาขึ้นทางตอนใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ต่อมาในปี 1995 โรงไฟฟ้าโซลาร์วัน (Solar One) ได้รับการปรับปรุงเป็น โรงไฟฟ้าโซลาร์ทู (Solar Two) โดยใช้การออกแบบใหม่ที่มีเกลือหลอมเหลว (โซเดียมไนเตรต 60% โพแทสเซียมไนเตรต 40%) เป็นตัวกลางรับความร้อนและเป็นตัวกักเก็บพลังงาน ความสำเร็จของเทคโนโลยีเกลือหลอมเหลวนี้ทำให้โรงไฟฟ้าโซลาร์ทูดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพจนกระทั่งปลดประจำการในปี 1999 เทคโนโลยีรางกระจกพาราโบลา (parabolic-trough technology) ที่ใช้ใน โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบผลิตไฟฟ้า SEGS (Solar Energy Generating Systems) ซึ่งเริ่มก่อสร้างในปี 1984 ที่อยู่ใกล้เคียงกันนั้นใช้งานได้จริงมากกว่า โดยโรงไฟฟ้า SEGS ขนาด 354 เมกะวัตต์ เคยเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกจนถึงปี 2014
หลังจากโรงไฟฟ้า SEGS สร้างเสร็จในปี 1990 ไม่มีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้นเพื่อจำหน่ายไฟฟ้าเชิงพาณิชย์จนกระทั่งถึงปี 2006 ซึ่งตรงกับช่วงเวลาที่ระบบกระจกสะท้อนแสงแบบเฟรสแนลเชิงเส้นขนาดเล็ก (Compact linear Fresnel reflector system) ถูกสร้างขึ้นที่ โรงไฟฟ้าลิเดลล์ (Liddell Power Station) ประเทศออสเตรเลีย แม้จะมีการสร้างโรงไฟฟ้าด้วยเทคโนโลยีเฟรสแนลเชิงเส้นขนาดเล็กอีกไม่กี่แห่ง แต่ก็มีขนาดเล็กกว่ามาก โดยโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์คิมเบอร์ลินา (Kimberlina Solar Thermal Energy Plant) ขนาด 5 แห่งก็ตาม เมกะวัตต์ เปิดดำเนินการในปี 2009
ในปี 2007 ถือเป็นอีกก้าวสำคัญ เมื่อโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรางกระจกพาราโบลา (trough design) ขนาด 75 เมกะวัตต์ อย่างเนวาดา โซลาร์ วัน (Nevada Solar One) ถูกสร้างขึ้น นับเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้นขนาดใหญ่แห่งแรกนับตั้งแต่โรงไฟฟ้า SEGS เลยทีเดียว ต่อมาในช่วงระหว่างปี 2010 ถึง 2013 ประเทศสเปนได้เบิกทางด้วยการสร้างระบบรางพาราโบลา (parabolic trough systems) มากกว่า 40 ระบบ โดยแต่ละระบบมีความจุมาตรฐาน 50 เมกะวัตต์
ความสำเร็จของโรงไฟฟ้าโซลาร์ทู (Solar Two) ในฐานะโรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ นำไปสู่การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบหอรับความร้อนเชิงพาณิชย์อีกแห่งหนึ่ง คือ โรงไฟฟ้าโซลาร์เทรส์ พาวเวอร์ทาวเวอร์ (Solar Tres Power Tower) ในประเทศสเปนเมื่อปี 2011 ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็นโรงไฟฟ้าความร้อนจากแสงอาทิตย์ เกมาโซลาร์ (Gemasolar Thermosolar Plant) ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมของโรงไฟฟ้าเกมาโซลาร์ ช่วยปูทางให้มีการสร้างโรงไฟฟ้าประเภทนี้เพิ่มขึ้นอีกหลายแห่ง ในช่วงเวลาเดียวกัน โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไอวานพาห์ (Ivanpah Solar Power Facility) ได้รับการก่อสร้างขึ้นเช่นกัน แต่ไม่มีระบบกักเก็บความร้อน โดยอาศัยก๊าซธรรมชาติในการอุ่นน้ำในตอนเช้าของทุกวัน
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้นส่วนใหญ่ นิยมใช้ระบบรางกระจกพาราโบลา (parabolic trough design) มากกว่าระบบหอรับความร้อน (power tower) หรือระบบกระจกสะท้อนแสงแบบเฟรสแนล (Fresnel systems) นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาระบบรางกระจกพาราโบลาให้หลากหลายรูปแบบ เช่น ระบบร่วมผลิตไฟฟ้าแบบรวมความร้อนจากแสงอาทิตย์ (integrated solar combined cycle : ISCC) ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างรางกระจกพาราโบลาและระบบความร้อนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
ในช่วงแรก CSP ถูกมองว่าเป็นคู่แข่งของพลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์ (photovoltaics) โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าไอวานพาห์ (Ivanpah Solar Power Facility) ที่ไม่มีระบบกักเก็บพลังงานความร้อน ซึ่งต่างจากโรงไฟฟ้าโซลาร์ทู (Solar Two) ที่มีระบบกักเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้หลายชั่วโมง แต่ในปี 2015 ต้นทุนของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงอย่างมาก และราคาขายไฟฟ้าเชิงพาณิชย์จากพลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้นอยู่ที่ 1/3 ของราคาตามสัญญาของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้นในยุคเดียวกัน อย่างไรก็ตาม CSP เริ่มมีการนำเสนอระบบกักเก็บพลังงานความร้อน 3 ถึง 12 ชั่วโมงมากขึ้น ทำให้ CSP กลายเป็นรูปแบบของพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถจ่ายไฟฟ้าตามความต้องการได้ (dispatchable) ด้วยเหตุนี้ พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมความเข้มข้นจึงถูกมองว่าเป็นคู่แข่งของโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติและพลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้แบตเตอรี่ ในแง่ของการเป็นโรงไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นและสามารถจ่ายไฟฟ้าตามความต้องการได้