Pod pojmom solarna termija podrazumijevamo tehnologiju za pretvaranje sunčeve svijetlosti u toplinu. Tako dobivenu toplinsku energiju u prvom redu koristimo za zagrijavanje potrošne vode, ali i za zagrijavanje prostora kao dopunu centralnom grijanju ili najnovije i za klimatiziranje prostora.
Povijest
Korištenje solarne energije se zapravo već vrlo dugo prakticira i može se pratiti unatrag sve do antike kada su se koristila razna ogledala za fokusiranje svijetla (još iz doba antike se olimpijska baklja pali konkavnim ogledalima). U Egiptu i Mezopotamiji kao i u Južnoj Americi se kroz arhitekturu pokušalo koristi solarnu energiju time što su se na primjer u hladnijim krajevima prozori okretali tako da u podne budu okrenuti prema suncu, a ulazi u vrućim krajevima su orijentirali suprotno podnevnom suncu.
U 18. stoljeću je izumljen prethodnik današnjeg solarnog kolektora, a prvi patent za solarni sustav dodijeljen je 1891 metaloprerađivaču C. M. Kempu iz Baltimore-a. Zbog naftne krize sredinom 70-tih godina prošlog stoljeća razvijeni su upotrebljivi koncepti korištenja solarne energije.
Solarni sustavi za podizanje temperature bez koncentracije svijetla
Solarni sustavi koji ne koncentriraju svijetlo dijelimo na dva osnovna tipa: ravni ili pločasti solarni kolektori i cijevni vakumski kolektori.
Pločasti kolektor - radi s prosječnom temperaturom od oko 80°C. U njima se nalazi ravna površina (apsorber) koja apsorbira toplinu iz sunčeve svijetlosti, i koja dobro prenosi toplinu na cijevi koje su povezane sa apsorberom, i u kojima se nalazi medij za prijenos topline. U takvim se kolektorima najčešće koristi toplinski prijenosni medij voda-propilenglikol-mješavina (odnos 60:40). Dodatkom propilenglikola dobiva se antifriz sa zaštitom od smrzavanja do -23°C i niže bez širenja volumena medija, čime se sprečava moguća puknuća u cijevima zbog smrzavanja, a temperatura isparavanja može ovisno o pritisku biti i preko 150°C. Danas postoje već i pločasti kolektori koji umjesto klasičnih toplinskih izolacija imaju vakumsku izolaciju, slično kao cijevni kolektori.
Cijevni vakumski kolektori - se dijele na „U-pipe“ i „Heat-pipe“ izvedbe. „U-pipe“ cijevni kolektori se sastoje od dvije staklene cijevi, jedne u drugoj, između kojih se nalazi vakumirani prostor, što omogućuje da sunčeva svijetlost dođe do apsorbera ali znatno smanjuje gubitak topline, čime se povećava iskoristivost sustava. U njima se kao medij najčešće koristi voda-glikol mješavina koja pomoću crpki transportira toplinu. Cijevni kolektori rade s prosječnim temperaturama oko 150°C. Iako su u pravilu nešto efikasniji od pločastih kolektora, njihova je nabava i održavanje znatno skuplje.
Solarni sustavi koji koncentriraju svijetlost
Cijevni vakumski kolektori - mogu imati parabolična zrcala sa stražnje strane koji imaju dvostruku funkciju. Prvo sprečavaju da sunčeve zrake koji prođu između pojedinih cijevi ostaju neiskorištene, a drugo omogućuje da se pojedine cijevi poredaju s većim razmakom, čime se štedi na troškovima, a zbog koncentriranog usmjeravanja sunčevih zraka na apsorber, dobiva se viša temperatura prijenosnog medija. Tako se brže dostiže korisnu toplinsku energiju i dulji period korištenja sustava tijekom dana. Nedostatak im je što se refleksijska zrcala često prljaju i treba ih redovito oprezno čistiti kako bi se koristila njihova prednost.
Parabolični kolektori - fokusiraju svijetlost na centralnu apsorpcijsku cijev u kojoj se zbog izrazito visokih temperatura koje mogu biti od 200 do čak 500°C koriste ulja kao medij za prijenos topline.
Solarni tornjevi - kod kojih pojedina pločasta zrcala prate kretanje sunca kako bi preusmjerila sunčeve zrake na vrh tornja u kojem se nalazi apsorber. Takvim se postupkom mogu dobiti gotovo proizvoljno visoke temperature. Kao nosioca topline se koriste ulja ili tekući natrij.
Učinkovitost solarnih sustava se mjeri stupnjem iskoristivosti koji predstavlja kvocijent dobivene toplinske energije i sunčevog zračenja koje dođe do kolektora. Kod današnjih solarnih sustava za kućnu upotrebu ovaj se koeficijent kreće između 60 i 80%.