Фотоны, которые попадают на черное вещество, поглощаются ею. Иными словами, их энергия превращается в кинетическую энергию молекул вещества. Этот процесс происходит повсеместно в огромных масштабах. На Земле превращается непрерывно 120 000 ТВт солнечного света в тепло.
Человек преобразует солнечную энергию в тепло с разными целями: чтобы разводить цветы и овощи (теплицы и парники), чтобы иметь горячую воду в быту, в сельском хозяйстве, промышленности (водонагреватели), для сушки фруктов, овощей, зерновых (сушилки), для приготовления пищи (солнечная печка или плита), отопления домов (так называемые солнечные, солярные дома), выработки электричества (тепловые генераторы для плавки металлов и проведения химических реакций при высоких температурах (солнечные печи). Солнечное излучение можно преобразовать в любой вид тепла. Теплоносителем может быть вода, воздух, масло (например, отработанное масло автомобиля), различные незамерзающие смеси.
Для нагрева воды в быту, промышленности и сельском хозяйстве служит нагреватель воды. В зависимости от температуры нагрева различаются плоские солнечные коллекторы и концентрирующие системы. В плоском коллекторе температура может достичь почти 100 ° С, в концентрирующих системах – от 150 °С, до 4000 °С.
Плоский коллектор состоит из следующих основных частей:
1) абсорбер (поглощающий лист), в котором солнечная энергия преобразуется в тепло. Как правило, это черная жестяная пластина (медь, железо, алюминий, сталь), являющаяся хорошим проводником тепла.
2) Изолированная коробка, в которой помещается абсорбер, для того, чтобы тепло не улетучивалось в окружающую среду.
3) Материал, которым сверху покрывается абсорбер. Пропуская солнечные лучи коллектор сохраняет тепло внутри него. Наиболее подходящим материалом для этого является стекло, сквозь которое солнечные лучи проникают внутрь и которое не пропускает тепловое излучение из коллектора.
4) Теплоноситель, в котором горячая вода сама поднимается из коллектора в накопитель. Ее место занимает более тяжелая холодная вода. Таким образом, вода циркулирует и постепенно нагревается. Из накопителя вода, температура которой 40 °С-90 °С (в зависимости от ее количества, качества абсорбера, солнечного излучения, размеров коллектора), поступает к использованию. Так выглядит наиболее простой вид солнечного нагревателя.
Широко употребляется несложная солнечная сушилка сельскохозяйственных продуктов. Воздух нагревается в нескольких коллекторах и поднимается в сушильную камеру. Она представляет собой закрытое пространство с сетками, на которых помещается продукт, предназначенный для сушки. Горячий воздух вытягивает из него влагу, затем охлаждается и опускается вниз. Влажность постепенно повышается. При достаточном охлаждении в нижней части сушильной камеры влага конденсируется и удаляется. После этого холодный воздух с небольшим содержанием водяного пара снова поступает в нижнюю часть коллектора, и процесс повторяется.