Elk grootschalig project brengt een aantal inherente nadelen met zich mee. Zonthermische energiecentrales worden het slachtoffer van verschillende uitdagende, maar niet onoverkomelijke obstakels die niet voor andere inspanningen gelden. Milieubaten worden gecompenseerd door geldige zorgen, terwijl de technologie die nodig is om zonne-energie echt te laten groeien als een levensvatbare energiebron achterblijft onder het gewicht van moeilijk te vinden financiering.
Milieuzorg
De CO2-voetafdruk van een product wordt niet alleen bepaald door wat het product zelf produceert, maar ook door de hoeveelheid energie die nodig is om het te produceren. Zonnecollectoren worden vervaardigd in fabrieken die grotendeels worden aangedreven door fossiele brandstoffen met behulp van materialen die met fossiele brandstoffen worden gedolven, zodat hoewel elektriciteit die wordt opgewekt in een thermische zonne-energiecentrale emissievrij is, het productieproces nog steeds aanzienlijke gevolgen heeft voor het milieu, zowel op het land als in de lucht.
Bovendien is stroomopwekking uit elke energiebron waterintensief. Zonne-energiecentrales hebben water nodig voor stoom om de generator van stroom te voorzien, evenals voor het koelen en wassen van de apparatuur. Volgens een rapport van het Amerikaanse Ministerie van Energie aan het Congres, gebruikten oudere 'once through' koelsystemen tot 27.000 gallons water per megawatt, of MW, geproduceerde energie. Nieuwere verdampingskoelingstechnieken verminderen het aantal tot ongeveer 500 tot 600 gallon per MW, wat ongeveer gelijk is aan het waterverbruik bij een typische kolengestookte centrale.
Opslagproblemen
Geen echte doorbraak in de opwekking van zonne-energie, of het nu gaat om geconcentreerde zonne-energie, of CSP, of fotovoltaïsche zonne-energie, is mogelijk zonder een adequate en kosteneffectieve manier om energie op te slaan. Zonne-energiecentrales produceren uiteraard alleen elektriciteit als de zon schijnt, waardoor bewolkte dagen en nachturen een belemmering vormen voor de gestage stroom van elektriciteit die het elektriciteitsnet van de natie nodig heeft.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology experimenteren met goedkope katalysatoren die water in waterstof en zuurstof kunnen splitsen, met elektriciteit die overdag wordt geproduceerd, zodat thermische zonne-energiecentrales de energie kunnen gebruiken die is opgeslagen in de chemische verbindingen van de waterstof om 's nachts stroom te genereren door middel van brandstofcellen, maar het werk is verre van compleet. Als alternatief kunnen experimentele materialen voor warmteoverdracht zoals gesmolten zout de warmte-energie vangen die wordt opgewekt door een thermische zonne-energiecentrale voor gebruik later tijdens de nachtelijke uren. Maar de meest succesvolle fabriek om dit te doen, vanaf het Andasol-station in Spanje in 2010, krijgt slechts zes uur extra stroomopwekking uit het proces. Het is een gezonde start, maar 24 uur per dag stroom via een soort opslagtechnologie moet een realiteit worden om zonne-energie wereldwijd haalbaar te maken.
Kosten
Een van de voordelen van de opwekking van zonnethermie ten opzichte van zijn naaste neef, fotovoltaïsche zonne-energie of PV, is dat het op veel grotere schaal kan worden gedaan, minder duur dan PV. Het voordeel wordt echter een nadeel als het gaat om de financiering van deze grootschalige projecten. De kosten zijn nog steeds veel hoger dan die van kolencentrales op basis van geproduceerde eenheden energie, wat de initiële contante uitgaven eng maakt voor potentiële investeerders. Meer geld is in kleinere PV-projecten terechtgekomen vanwege een lager risico en minder contanten vooraf, volgens Jonathan Fahey die in juli 2010 schreef voor "Forbes Magazine".
