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Stagno solare, qualsiasi grande corpo umano di acqua salata che raccoglie e immagazzina energia solare, fornendo così una fonte sostenibile di calore ed energia. Sebbene le ricerche sulle applicazioni pratiche degli stagni solari non iniziarono fino alla fine degli anni '40, all'inizio del 1900 fu scoperto un lago naturale particolarmente adatto per l'uso come stagno solare nella regione della Transilvania dell'Europa orientale. Da quel momento, l'interesse per lo sviluppo degli stagni solari si è esteso in tutto il mondo. Oggi, importanti stagni solari si trovano in Israele, India e Stati Uniti (a El Paso, in Texas). Tuttavia, molti progetti di bacini solari sono stati abbandonati a causa dell'elevato costo di produzione e manutenzione dei bacini solari rispetto a quello degli impianti per gas e combustibili fossili. Tuttavia, l'interesse per lo stagno solare come fonte di energia sostenibile continua in tutto il mondo.
Negli stagni d'acqua dolce, il sole riscalda l'acqua e l'acqua calda sale. L'acqua si raffredda attraverso l'evaporazione mentre il calore viene rilasciato nell'atmosfera, mantenendo l'acqua dello stagno a temperatura atmosferica. La tecnologia del laghetto solare, d'altra parte, cerca di prevenire la perdita di calore dall'acqua attraverso l'uso di sale, la cui concentrazione aumenta con la profondità.
Gli stagni solari sono di due tipi: non convettivi e convettivi. Il più comune stagno solare non convettivo riduce la perdita di calore impedendo la convezione (il trasferimento di calore da un luogo all'altro mediante il movimento dei fluidi) con l'aggiunta di una concentrazione di sale del 20-30 percento al livello inferiore (zona convettiva inferiore) dello stagno. Se satura di elevate quantità di sale sotto forma di salamoia concentrata, la temperatura del livello inferiore sale a circa 100 ° C (212 ° F) quando il calore del sole viene intrappolato. Il livello medio (zona non convettiva) riceve una quantità inferiore di sale rispetto al livello inferiore. Poiché è più leggero del livello inferiore ma più pesante del livello superiore, l'acqua nel livello medio non è in grado di sollevarsi o affondare. Il livello medio, quindi, arresta le correnti di convezione e funge da isolante, intrappolando la luce solare nel livello inferiore. Nel livello superiore (zona convettiva superiore), dove c'è poco sale, l'acqua rimane fredda. L'acqua fresca viene aggiunta a quel livello e l'acqua salata viene drenata. Infine, il calore dal livello inferiore viene trasferito ai tubi che circolano attraverso lo stagno per estrarre energia termica.
Contrariamente allo stagno non convettivo, convivere gli stagni solari intrappola il calore arrestando l'evaporazione piuttosto che arrestando la convezione. La struttura è costituita da una grande sacca d'acqua con fondo annerito, isolamento in schiuma sotto la sacca e due strati di vetri in plastica o vetro sulla parte superiore della sacca; il design consente la convezione ma impedisce l'evaporazione. Il sole riscalda l'acqua durante il giorno. Quindi, di notte, l'acqua calda viene pompata in serbatoi di accumulo di calore.
Il calore generato dagli stagni solari ha molte applicazioni e può ridurre l'uso di combustibili fossili. Il calore estratto dallo stagno consente la produzione di prodotti chimici, alimenti, tessuti e altri prodotti industriali. Il calore dello stagno può essere utilizzato anche per riscaldare serre, piscine e stalle. Il calore può essere convertito in elettricità attraverso l'uso del motore a ciclo organico Rankine, un mezzo relativamente efficiente ed economico di conversione dell'energia solare, che è particolarmente utile in località remote. Lo stagno solare può purificare l'acqua per i sistemi idrici municipali attraverso la dissalazione e può fungere da ricettacolo per lo smaltimento della salamoia derivante dall'estrazione di petrolio greggio dalla trivellazione oceanica.
L'uso di uno stagno solare ha diversi vantaggi. Dal momento che ha un accumulo di energia termica integrato, può essere utilizzato tutto l'anno, giorno e notte, indipendentemente dal tempo. Lo stagno solare è particolarmente attraente in alternativa alle tecnologie di combustibili fossili nelle aree rurali nei paesi meno sviluppati dove è possibile costruire grandi stagni. L'energia proveniente da un laghetto solare è più conveniente rispetto all'energia proveniente dai sistemi di riscaldamento solare ad acqua a piastra piatta comunemente utilizzati nelle case. Poiché lo stagno fornisce energia termica senza bruciare carburante, non contribuisce all'inquinamento atmosferico e conserva le tradizionali risorse energetiche.
Allo stesso tempo, lo stagno solare presenta degli svantaggi. Richiede una vasta area di terra e pertanto potrebbe non essere adatto per aree densamente popolate. Lo stagno richiede anche una grande fornitura di acqua salata e un elevato livello di energia solare. Inoltre, sebbene qualsiasi ingegnere qualificato possa costruire stagni solari, richiedono una manutenzione costante. Ad esempio, l'acqua di superficie evaporata deve essere reintegrata e il sale accumulato rimosso dagli stagni non convettivi.
