Die Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, ist die größte verfügbare regenerative Energiequelle. Im Sonnengürtel der Erde sind solarthermische Kraftwerke eine der aussichtsreichsten, potenziell ergiebigsten und tendenziell auch kostengünstigsten Optionen für eine klimafreundliche Energieversorgung.

Solarthermische Kraftwerke haben das Potenzial, zentral größere Mengen an Strom zu erzeugen und in Zukunft fossile Kraftwerke z. T. zu ersetzen. Sie kombinieren spezielle Spiegelsysteme zur Erzeugung solarer Hochtemperaturwärme mit einem konventionellen Kraftwerksprozess. Dabei ist ein hoher Anteil direkten Sonnenlichts notwendig, um es mit Spiegeln auf Linien oder Punkte fokussieren zu können.

Die dabei entstehende Wärme wird auf ein Wärmeträgermedium übertragen und erreicht mit 250-550 °C den Dampfturbinenprozess. Zukünftiges Entwicklungsziel ist das Erreichen von Temperaturen über 1.000 °C, um effizientere kombinierte Gas- und Dampfturbinenprozesse antreiben zu können.

Sonnenwärmekraftwerke erreichen teilweise höhere Wirkungsgrade als Photovoltaik-Anlagen und sind in Bezug auf ihre räumlichen Dimensionen – ihr wirtschaftlicher Betrieb erfordert nicht unbeträchtliche Mindestgrößen – verhältnismäßig investitionsarm. Jedoch zeichnen sie sich durch deutlich höhere Betriebs- und Wartungskosten im Vergleich zu PV-Anlagen aus.

Wirtschaftlich sinnvoll sind solarthermische Kraftwerke im so genannten Sonnengürtel der Erde zwischen dem 35. Grad nördlicher und südlicher Breite. Dort planen oder bauen zunehmend mehr Länder derartige Kraftwerke. Schon der Sonnenenergieertrag auf einem Prozent der Fläche der Sahara z. B. würde theoretisch ausreichen, um den gesamten Strombedarf der Welt zu decken.

Seit den Achtziger Jahren werden in einigen Ländern solarthermische Demonstrationskraftwerke getestet. Spanien ist heute beim Einsatz dieser Technik sehr engagiert, mehrere Projekte werden zurzeit durchgeführt oder sind in Planung bzw. im Bau. In Kalifornien und Nevada sind kommerzielle Anlagen seit längerem in Betrieb. In Deutschland wird das "Solarthermische Demonstrations- und Versuchskraftwerk Jülich" mit einen Solarturm samt Heliostatfeld betrieben. Es ging Anfang 2009 mit einer installierten Leistung von 1,5 MW in Betrieb.