دودكش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشكیل شده است كه اولی جمع‌‌كننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودكش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است كه بصورت شناخته شده درآمده‌اند و تركیب آنها نیز برای تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرارگرفته است. تكنولوژی‌ دودکش خورشیدی ساده و قابل اعتماد بوده و برای كشورهای كمتر توسعه یافته نیز مشكلات فنی به همراه ندارد. بعلاوه دودکش خورشیدی  به آب زیاد نیاز ندارد. ررسیهای اقتصادی نشان داده است كه اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاههای متداول است. این موضوع كافی است كه بتوان انرژی خورشیدی را در مقیاسهای بزرگ نیز به خدمت گرفت. بر این اساس می‌توان انتظار داشت كه دودكشهای خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق برای مناطق پرآفتاب نقش مهمی را ایفا كنند.

 نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودكش خورشیدی كه در منطقه مانزانارس در كشور اسپانیا ساخته شده بود، در سال 84-1983 ارایه شد. در سال 1990 شلایشو همكاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودكش بحثی را ارایه كردند. در سال 1995 شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد. در ادامه در سال 1997 كریتز طرحی را برای قرار دادن كیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری كننده حرارت ارایه كرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود. گانون و همكاران در سال 2000 یك تجزیه و تحلیل برای سیكل ترمودینامیكی ارایه كردند و بعلاوه در سال 2003 نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. در همین سال روپریت و همكاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیك سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یك دوربین خورشیدی 200 مگاواتی را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همكاران تحلیلهای حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به كمك كامپیوتر را ارایه كردند.
 در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودكش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در مرحله طراحی و اجرا است. باید گفت كه استرالیا مكان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این كشور زیاد است. درثانی زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی در آن زیاد است و دیگر اینكه تقاضا برای برقاز رشد بالایی برخوردار است ونهایتاً اینكه دولت این كشور خود را به افزایش استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر ملزم كرده است و از این رو به 9500 گیگاوات ساعت برق در سالاز منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد.

اصول كار

    هوا در زیر یك سقف شفاف كه تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود. باید توجه داشت كه وجود این سقف وزمین زیر آن بعنوان یك كلكتور یا جمع‌كننده خورشیدی عمل می‌كند. در وسط این سقف شفاف یك دودكش یا برج عمودی وجود دارد كه هوای زیادی از پایین آن وارد می‌شود. بایدمحل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد كه منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوابند» شده باشد. بر همگان روشن است كه هوای گرم چون سبكتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حركت می‌كند. این حركت باعث ایجاد مكش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بكشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود. برای اینكه بتوان این فناوری را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا كیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده كرد. این موضوع بسیار ساده انجام می‌شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب كرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزادمی‌كند. قابل ذكر است كه باید این لوله‌ها را فقط برای یكبار با آب پر كرده و به آباضافی نیازی نیست. بنابراین اساس كار بدین صورت است كه تشعشع خورشیدی در این برجباعث ایجاد یك مكش به سمت بالا می‌شود كه انرژی حاصل از این مكش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مكانیكی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می‌شود

كلكتور:
    هوای گرم مورد نیاز برای دودكش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یك محوطه‌ای كه با پلاستیك یا شیشه پوشانده شده وحدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود. البته با نزدیك شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش می‌یابد تا تغییر مسیر حركت جریان هوا بصورت عمودی با كمترین اصطكاك انجام پذیرد. این پوشش باعث می‌شود كه امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشعهای با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب كند. زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیكی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی كه از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حركت می‌كند، پس می‌دهد.

ذخیره‌سازی انرژی :
اگر به یك ظرفیت اضافی برای ذخیره‌سازی حرارت نیاز باشد، می‌توان از لوله‌های سیاه رنگ كه با آب پر شده‌اند و بر روی زمین در داخل كلكتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست. این لوله‌ها را باید فقط یكبار با آب پر كرده و دو طرف آنها را بست و بنابراین تبخیر نیز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لوله‌ها بنحوی انتخاب می‌شود كه بسته به توان خروجی نیروگاه لایه‌ای با ضخامت 20-5سانتیمتری تشكیل شود.

در شب زمانی‌كه هوای داخل كلكتور شروع به سرد شدن می‌كند،آب داخل لوله‌ها نیز حرارت ذخیره شده در طول روز را آزاد می‌كند. ذخیره حرارت به كمك آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاك به تنهایی است چون همانطور كه می‌دانید انتقال حرارت بین لوله و آب بسیار بیشتر از انتقال حرارت بین سطح خاك و لایه‌های زیرین است و این از آن بابت است كه ظرفیت حرارتی آب پنج برابر ظرفیت حرارتی خاك است.

برج:
برج به خودی خود نقش موتور حرارتی نیروگاه را بازی می‌كند و همانند یك لوله تحت فشار است كه به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطكاكی كمی برخوردار است. در این برج سرعت مكش به سمت بالای هوا تقریباً متناسب باافزایش دمای هوا (ΔT) در كلكتور و ارتفاع برج است. در یك دودكش خورشیدی چند مگاواتی، كلكتور باعث می‌شود كه دمای هوا بین 35-30 درجه سانتیگراد افزایش یابد واین به معنی سرعتی معادل m/sec15 است كه باعث حركت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراین برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری می‌توان براحتی وارد آن شد و ریسك سرعت بالای هوا وجود ندارد.

توربین‌ها:
با بكارگیری توربینها، انرژی موجود درجریان هوا به انرژی مكانیكی دورانی تبدیل می‌شود. توربینهای موجود در دودكش خورشیدی شبیه توربینهای بادی نیستند و بیشتر شبیه توربینهای نیروگاههای برق ابی هستند كه بااستفاده از توربینهای محفظه‌دار، فشار استاتیك را به انرژی دورانی تبدیل می‌كنند. سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریباً یكسان است.. توان قابل حصول در این سیستم متناسب با حاصلضرب جریان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربین است. ازنقطه نظر بهره‌وری بیشتر از انرژی، هدف سیستم كنترل توربین بحداكثر رساندن اینحاصلضرب در تمام شرایط عملیاتی است.

مدل آزمایشی:

برای ساخت یك مدل ازمایشی، تحقیقات تئوریك مفصلی انجام شده كه آزمایشات تونل باد وسیعی را بهمراهداشت و نهایتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدی با توان تولید 50 كیلووات برق درمنطقه مانزانارس (Manzanares) در 150 كیلومتری جنوب مادرید در كشور اسپانیا شد و این واحد از كمك مالی وزارت تحقیق و فناوری آلمان برخوردار بود.

هدف از این طرح تحقیقاتی، تطبیق، اندازه‌گیری محلی، مقایسه پارامترهای تئوریك و عملی و بررسی تاثیراجزاء مختلف دودكش خورشیدی بر راندمان و نیز توان تولیدی این فناوری تحت شرایطواقعی و نیز شرایط خاص آب و هوایی بود.

پوشش سقف قسمت كلكتور نه تنها باید شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلكه باید محكم بوده و از قیمت قابل قبولی برخوردار باشد. برای این پوشش نوعی از ورقه‌های پلاستیكی و نیز شیشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت كدامیك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادی دارد. باید توجه داشت كه شیشه می‌تواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت كرده و آسیب نبیند و درمقابل بارانهای فصلی نیز نوعی خاصیت خود تمیز كنندگی بروز می‌دهد.
در عوض لایه‌های پلاستیكی را باید درون یك قاب قرار داد و وسط آنها نیز اصطلاحاً به سمت زمین شكم می‌دهد. هرچند هزینه اولیه سرمایه‌گذاری ورقه‌های پلاستیكی كمتر است ولیدر مانزانارس با گذشت زمان این لایه‌ها شكننده شدند و آسیب دیدند. البته با پیشرفت در ساخت لایه‌های مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش می‌توان به استفاده از پلاستیكها نیز امیداور بود.
مدل ساخته شده در اسپانیا در سال 1982 تكمیل گشت وهدف اصلی از ساخت آن نیز گردآوری اطلاعات بود. بین اواسط 1986 تا اوایل 1989 اینواحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق تولیدی آن نیز به شبكه برق سراسری متصل شد. طی این دوره 32 ماهه این واحد بصورت كاملاً اتوماتیك راهبری شد. درسال 1987 در این منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است.

یكیاز مطالب قابل توجه در راهبری این مدل آزمایشی آن بود كه اسپانیایی‌ها در زیر قسمت كلكتور اقدام به كشاورزی كردند تا این امكان را نیز در طرح خود مورد بررسی قرار دهند و اصطلاحاً از زمین بصورت بهینه استفاده كنند. نتیجه این قسمت از تحقیق آن بودكه توانستند گیاه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثیر آن را بر رطوبت هوای زیر سقف و دیگر پارامترهای مربوطه مورد ارزیابی قرار دهند.

تمامی نتایج بدست آمده بیانگرآن بوده است كه این فناوری از قابلیت كافی جهت استفاده در مقیاسهای بزرگتر را دارااست. بر پایه این نتایج یك سری تحقیقات توسط موسسات و دانشگاههای مختلف انجام شد تا وضعیت آن را شبیه سازی و مدلسازی كند تا بتوان نتایج این سیستم در مقیاس بزرگتر را پیشگویی كرده و قابل بررسی كرد.