Bei Solarturmkraftwerken handelt es sich um Dampfkraftwerke, deren Brennkammer durch konzentrierte Sonnenstrahlung befeuert wird. Es gibt verschiedene Konzepte von Solarturmkraftwerken, die im Gegensatz zu Parabolrinnensystemen ihre kommerzielle Reife noch nicht bewiesen haben.

Mit hunderten bis tausenden, der Sonne automatisch nachgeführten Einzelplanspiegeln (Heliostate) wird die Sonnenstrahlung auf einen zentralen Wärmetauscher auf dem Turm (Receiver) gelenkt und konzentriert, sodass sich effizient einige 100 MW an Strahlungsleistung kompakt übertragen lassen. Die konzentrierte Strahlung wird benutzt, um im Absorber Hochtemperaturwärme bis zu 1100 °C bereitzustellen und diese dann über ein Dampf- oder Gasturbinenkraftwerk zur Stromerzeugung zu nutzen.

Es gibt verschiedene Konzepte von Solarturmkraftwerken, die zurzeit erprobt werden, und die jeweils Vor- und Nachteile aufweisen. Grundsätzlich unterscheiden sich die verschiedenen Solarturmsysteme anhand des verwendeten Wärmeträgermediums: flüssiges Nitratsalz und Wasserdampf oder Heißluft.

Bei einem Salzturmkraftwerk wird das Salz von einem Kaltsalzspeicher in den Receiver gepumpt, in dem es sich von 265 °C auf 565 °C aufheizt. Danach wird es in einem Heißtankspeicher gesammelt. Unabhängig vom solaren Betrieb kann heißes Salz zur Dampferzeugung entnommen werden, das dann wieder in den Kaltspeicher gelangt. Dampf selbst ist technisch schwer zu kontrollieren und weist hohe thermodynamische Verluste bei der Speicherung auf. Auch zeigten sich in den praktischen Tests Probleme mit Korrosion und der Isolierung der Rohrleitungen.

Bei atmosphärischen Luftreceivern wird die konzentrierte Solarstrahlung in einer porösen Struktur absorbiert und in Wärme umgewandelt. Diese wird an die Umgebungsluft übertragen, die durch die Absorberstruktur hindurch angesaugt wird und sich dabei auf rund 700 °C erhitzt. Als Absorbermaterialien werden metallische Drahtgeflechte, keramische Schäume oder Filze und metallische oder keramische Wabenstrukturen eingesetzt. Ein Problem bei dem unbegrenzt und unkompliziert verfügbaren Wärmeträger Luft ist seine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Eine Weiterentwicklung der atmosphärischen Luftreceiver sind druckaufgeladene Luftreceiver, mit denen die erhitzte Luft in Hochtemperaturwärme in Gasturbinen oder Kombikraftwerken eingekoppelt werden kann.

Solarturmsysteme haben im Gegensatz zu Parabolrinnensystemen ihre marktliche Reife noch nicht bewiesen. Sowohl für die Salz- als auch die Luft-Techniken sind kommerzielle Demonstrationsprojekte lediglich unter der Nebenbedingung des spanischen Einspeisegesetzes in Kombination mit anderen Fördermechanismen möglich geworden.

Demonstrationsprojekte weltweit