Es bestehen zurzeit drei wesentliche Forschungsthemen im Bereich der solaren Direktverdampfung:
Das Durchlaufkonzept stellt eine Alternative zum Rezirkulationskonzept dar. Das Solarfeld wird dabei nicht geteilt, sondern jeder Kollektorstrang wandelt das Wasser in Dampf bei der gewünschten Temperatur um. Dadurch können viele Komponenten wie die Dampftrommel, Zusatzpumpen und Rohrleitungen eingespart werden. Das spart nicht nur Kosten, sondern ermöglicht auch einen noch effektiveren Betrieb. Die Auslegung des Solarfelds wird deutlich einfacher und der Betrieb kann sehr flexibel an die optimale Fahrweise des Dampfturbinen-Prozesses angepasst werden. Im Gegenzug wird die Regelung der Temperatur komplexer.
Im Forschungsvorhaben DUKE konnte jedoch an der DISS-Anlage in Almería gezeigt werden, dass auch im Durchlaufkonzept die Austrittstemperatur des Dampfes stabil gehalten werden kann. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung einfach zu implementierender Regelungskonzepte für den direkten kommerziellen Einsatz. Langfristig sollen noch präzisere Modelle entwickelt werden, die eine bessere Anpassung an die variierende Solarstrahlung ermöglichen. Die Kosten für die Bereitstellung des Dampfes könnten so insgesamt um bis zu 25 Prozent gegenüber dem Rezirkulationskonzept gesenkt werden, was noch einmal eine weitere Reduktion gegenüber den bisherigen Öl-Kraftwerken darstellt.
Kraftwerke mit Direktverdampfung erfordern spezielle thermische Speicher, die von den kommerziellen Flüssigsalzspeichern der Thermoöl-Kraftwerke abweichen. Die Entwicklung dieser Speichertechnologien werden am DLR-Insitut für technische Thermodynamik vorangetrieben.
Die solare Direktverdampfung kann nicht nur zur Stromerzeugung, sondern allgemein zur Bereitstellung von Dampf bei hohen Temperaturen genutzt werden. Zu den Anwendungen der Prozesswärme gehört zum Beispiel die Lebensmittelproduktion oder die Entsalzung von Meerwasser. Die optimalen Betriebsparameter werden je nach Konfiguration der Anlage individuell ermittelt. Das Zusammenspiel von verschiedenen Anlagenteilen bei transienten Vorgängen (Wolkendurchgänge, Hochfahren der Anlage) ist daher ein wichtiges Forschungsgebiet.
Das DLR besitzt durch seine Forschungsarbeiten weltweit nahezu einzigartiges Wissen und Erfahrung auf dem gesamten Gebiet der solaren Direktverdampfung.