Ma már tudjuk, hogy a Földön az életet a Nap melege, a Nap sugárzása teszi lehetővé. A növényekben elraktározott szerves vegyületek létüket a Nap melegének köszönhetik. A kőolaj, a földgáz, a szén létrejötte a Nap melegére vezethető vissza. A Nap melege emeli a tavak, tengerek, folyók elpárolgó vizét a felhők közé. Innen jut a csapadék a hegyekbe, a hegyekből lezúduló víz pedig felhasználható energiát ad. A napsugárzásra vezethető vissza energiaforrásaink jelentős része.
A napenergia közvetlenül vagy közvetve alkalmazható. Az elnyelt sugárzási energia elektromos vagy hőenergia formájában hasznosítható. A közvetlen alkalmazásnál a hőenergiát melegítésre, az elektromos energiát mechanikai munkavégzésre vagy egyéb célok elérésére használhatjuk
A fényelektromos
rendszerek alapegysége a fényelem, a napcella. A napcellában az adalékolt
szilícium fénnyel megvilágított negatív, illetve pozitív vezetési típusú rétegei
között feszültségkülönbség keletkezik. Ha ezt fogyasztóval áthidaljuk, az
áramkörben áram folyik.
A napelemeket nemcsak a Földön, hanem a világűrben is alkalmazzák. Az űrben történő alkalmazás előnyös, mert itt a sugárzási energia gyengítetlenül érkezik a munkafelületre, és a munkafelület folyamatos megvilágítása biztosítható.
Az űrállomások napenergia-szolgáltató egységei kW nagyságrendűek. Itt nemcsak a fedélzeti számítógépek, az audiovizuális adóvevő berendezések üzemeltetése, hanem a kísérletek és az emberi élet feltételeit biztosító sokrétű energiaszolgáltatás is feladat.
| Skylab | Szaljut 7. | |
| Méret (átmérő×hossz) | 6,7 m × 25,4 m | 4,15 m × 15 m |
| Térfogat | 345 m3 | 180 m3 |
| Napelemtáblák felülete | 220 m2 | 116 m2 |
| Napelemtáblák teljesítménye | 8,4 kW | 7,0 kW |
| Éves termelt energia | 265 GJ | 221 GJ |
A napelemek alkalmazásának főbb területei a következők:
A
kollektorokban elnyelt napenergia használati melegvíz előállítására is alkalmas.
Amennyiben a hőenergiát egy hőcserélőn keresztül egy lakás fűtőkör-hálózatába
juttatjuk, a napenergia felhasználásával a fűtési energiaköltségek
mérsékelhetők. A viszonylag magas beruházási és üzemeltetési költségek
megtérülését azonban akadályozza a gyenge és változó téli napbesugárzás.
A napkollektorok felállításakor igen lényeges a déli tájolás és a legmegfelelőbb dőlési szög megválasztása. Ehhez ismerni kell a felállítási hely földrajzi koordinátáit és a felállítási helyen átmenő délvonal (meridián) helyzetét
A déli tájolás feltétlenül fontos, a dőlésszöget pedig a napkollektor hatásfoka és a földrajzi szélesség határozza meg. Minél nagyobb a napkollektor hatásfoka, annál kisebb dőlésszöget választhatunk, hogy a tavaszi és őszi napsütést is ki lehessen használni. Magyarországon a napkollektorok dőlésszöge általában 40-70° között változik.
A naperőművekben
MW nagyságrendű teljesítményeket állítanak elő. Tükröket félkör alakban úgy
helyeznek el, hogy azok a visszaverődő sugarakat egy magas betontoronyra
gyűjtsék össze. Az ott elhelyezett vízzel telt csövekben nagynyomású gőz
keletkezik, amivel áramfejlesztőket lehet működtetni. A naptorony-erőművek
tükörrendszere álló vagy mozgatható tükrökből áll.
Naptorony-erőművek működnek az USA-ban, Kaliforniában, Mexikóban, Izraelben, Franciaországban, Németországban és Japánban. Az erőművek toronymagassága 60-450 m között változik. A tükrök száma 100-2000. A tükröző felületek nagysága 1000 m2-1,6 km2, teljesítményük 60 kW-tól 500 MW-ig terjed.
Vályú alakzatú, vonalfókusz-kollektorokkal az USA-ban és Kairóban 2,5-100 MW-os naperőműveket üzemeltetnek.
5 MW-os sóstó energiatároló és átalakító naperőműveket 1984. óta működtetnek az USA-ban és Izraelben.