A passzív napenergia hasznosítás előnye az egyszerű és ezért költséghatékony megoldások alkalmazása. Azonban ahhoz, hogy a napenergia adta lehetőségeket hatékonyabban ki tudjuk használni, érdemes olyan technológiai megoldásokat alkalmazni, amelyek speciálisan a napenergia befogására és hasznosítására készültek. Ezeket az épületgépészeti berendezésekkel működő rendszereket aktív napenergia hasznosítóknak nevezzük. Két fő technológiai csoport (céljuk szerint):
- vízmelegítés
- elektromos energia előállítása

A vízmelegítésre szolgáló aktív rendszerek a - napkollektorok

A napenergia közvetlen hasznosítására szolgáló aktív rendszerek legfontosabb eleme a napenergia-gyűjtő szerkezet (elnyelőszerkezet), az ún. napkollektor. A napkollektor a napsugárzást elnyeli és a keletkezett hőt alkalmas munkaközegnek adja át. A napkollektornak számos szerkezete ismert és kapható a kereskedelmi forgalomban. A legegyszerűbb felépítésű rendszer: egy üvegezett hőszigetelt dobozba épített, feketére festett acéllemez, melyhez fémesen kapcsolódik egy csőkígyó, ebben áramlik a hőhordozó közeg, amelyet a Nap felmelegít. A dobozt fényáteresztő üveg zárja le, amely a hőszigetelésen túl mechanikai védelmet is biztosít.

A napkollektorok teljesítményadataira a napkollektorok műszaki színvonala és az éves napsütéses órák száma hat.
Ma már csak a nagy teljesítményű, szelektív bevonatú kollektorok alkalmazása jöhet számításba, melyek a diffúz fényviszonyok között is komoly teljesítményre képesek. Nagy szerepet játszik természetesen a rendszerek megalapozott tervezése és pontos méretezése, illetve a precíz kivitelezés.

Erre alapozva a kollektorok teljesítőképessége éves átlagban a mi klímaviszonyaink között: 1 m²  kollektor = cca. 650-850 W/napos óra/m

A napkollektorok típusai

Fényezetlen panelú kollektorok: Uszoda-fűtésre általában ezt a rendszert tartják a legalkalmasabbnak, hiszen a kollektoroknak mindössze néhány Celsius fokkal kell növelnie a medencébe visszafutó víz hőmérsékletét. A rendszer 0-10 şC-os hőmérsékletemelésre képes.

Sík kollektorok: Világszerte ezek a legelterjedtebb vízmelegítő berendezések. A rendszer hatásfoka a fényezés tökéletességétől függ. Minél jobb a fényezés, annál nagyobb a hőmérséklet különbség érhető el az abszorbens és az azt körülvevő légréteg között. A legtöbb abszorbeáló felület fekete festése a beérkező napsugárzás 10 %-át visszaveri, így az abszorpciós képesség növelése érdekében a legmegfelelőbb festés kell alkalmazni. Némely szelektív felülettel rendelkező lemez igen magas abszorpciós képessel bír a fény látható tartományban, és a hosszú hullámhosszúságú infravörös sugárzás kibocsátása is kicsi, így csökkenthető a hőveszteség. 0-50 şC-os hőmérsékletemelésre képes ez a fajta kollektoros. A síkkollektorok másik fajtája nem vizet, hanem levegőt melegít, és térfűtésre hasznosítják. Éghajlati adottságaink mellett hazánkban napenergia-hasznosítására a folyadékhordozós síkkollektorok alkalmazhatók leginkább, ezért részletesebben ennek felépítésével foglalkozunk az alábbiakban. Beépítési módjuk alapján két változat terjedt el: a "doboz "napkollektor (modul elem): amely önálló szerkezeti egység, alkalmas akár tetőn, akár máshol a szabadban történő felállításra, a doboz korrózióálló, hosszú élettartamú, tömör kialakítású hőelnyelő-átalakító elemet (abszorbert), hőszigetelést és fényáteresztő (üveg vagy műanyag) fedést tartalmaz. 
A tetőbe épített napkollektor: a napkollektor a tetőhéjalás része, szerkezeti elemei azonosak a doboz kollektoréval. 

Vákumcső kollektorok: Ezek a 10-150 şC hőmérsékletemelésre alkalmas kollektorok a leghatékonyabb rendszerek közé tartoznak. A vákuumos síkkollektor kialakítása abban különbözik a normál síkkollektorétól, hogy az üvegfedése sűrűn alátámasztott, és a kollektorházból vákuumszivattyú időszakonként kiszívja a levegőt. A vákuumcsöves kollektor kör keresztmetszetű, tökéletesen zárt, üvegből készült vákuumcsövekbe helyezett abszorber, amelynek zárt csőjáratába elpárolgó közeget töltenek. A felmelegedő és így elpárolgó közeg a vákuumcső felső részén kialakított hőcserélőben kondenzál és felmelegíti a kollektor felső csövében keringetett hőátadó folyadékot. A konvekciós hőveszteségét a csőben uralkodó vákuum lecsökkenti.

Hővezető cső: A hővezető cső igen nagymennyiségű hő szállítását teszi lehetővé. Ez a speciális cső folyadékkal van megtöltve. A cső egyik végében lévő folyadékréteg – a parabolatükrökkel – rákoncentrált napenergia segítségével felforr, és a gőz a cső hidegebb végén leadja az energiát.

Vonalas fókuszú kollektor: Ez a berendezés a napsugárzás összegyűjtésére, valamint egy csatornába történő terelésére szolgál. Az összegyűjtött és elvezetett energia segítségével vízből gőzt állítanak elő, amellyel turbinákat hajtanak meg, és elektromos áramot állítanak elő. A rendszer mindig az aktuális nap állás irányába forgatható. 50-150 şC-os hőmérséklet különbségelérésére alkalmazható.

Pontfókuszú kollektor: Szintén gőz előállítására alkalmas berendezés. A Nap mozgását két dimenzióban képes követni, és 100 şC-nál nagyobb hőmérséklet emelésére képes. Parabolatükör alkalmazásával gyűjtik össze napsugarakat, és a segítségével előállított gőz meghajt egy generátort, ami elektromos áramot termel.

A kollektorok elhelyezése és tájolása

A kollektorok optimális tájolása déli irányú, de ettől a felszerelési hely adottságaitól függően -kis mértékben - el lehet térni keleti/nyugati irányba. A déli iránytól eltérés a hasznosított napsugárzás csökkenését eredményezi, melynek mértéke 30^o eltérésig nem jelentős. Kelet/nyugati tájolás esetén elérheti a 30^o-ot. Ha a keleti és nyugati tájolás között kell választani, a melegebb, délutáni léghőmérséklet és a délután kisebb valószínűséggel előforduló ködök miatt célszerűbb a nyugati tájolást választani.A kollektorok optimális dőlésszöge a felállítási hely földrajzi fekvésétől függ, és évszakonként váltakozik.

Magyarország területén az optimális dőlésszög:
- egész éves üzem esetén: ~45 ^o
- májustól szeptemberig: ~30 ^o
- novembertől februárig: ~65 ^o

Az optimális dőlésszögtől való eltérés a kollektorok teljesítményének csökkenését eredményezi. A csökkenés egész éves üzem mellett, vízszintes beépítés esetén ~20%, függőleges beépítés esetén ~35%. Mivel a síkkollektorok a határozott irány nélküli és hazánkban jelentős arányú szórt sugárzást is hasznosítják, ezért viszonylag kevéssé érzékenyek. Ez az oka annak, hogy a kollektorokat általában állandó tájolással és dőlésszöggel (fixen) szerelik fel. Napkövető beépítéssel a hasznosított energiamennyiség csak kis mértékben növelhető, ami nem áll arányban az ilyen mozgószerkezet többletköltségével.

Napenergiát hasznosító rendszerek

A napenergiát hasznosító rendszerek felhasználásuk alapján lehetnek:
- Használati melegvizet előállító rendszerek
- Épületek fűtését ellátó rendszerek
- Uszodafűtést ellátó rendszerek
- Épületek hűtését ellátó rendszerek
- Mezőgazdasági célokat ellátó rendszerek

Használati melegvizet előállító rendszerek: A használati melegvíz igény az épületgépészeti energiafogyasztók között a legegyenletesebb, időjárástól független igény. Ezért a használati melegvíz előállítása napenergiás rendszerekkel már ma is gazdaságosan megoldható. A használati melegvíz-készítés energiaigénye egy négytagú családnak kb. 5000 kWh évente. Egy 4-6 m² kollektorfelületű berendezéssel ennek az energiamennyiségnek mintegy 70%-át megtakaríthatjuk. Természetesen ugyanez az arány jellemző a nagyobb rendszerekre is, tehát intézmények használati melegvizes rendszerei is kb. ezt a megtakarítást tudják produkálni. A használati melegvíz rendszerek lehetnek egykörös és kétkörös rendszerek.

   Egykörös rendszer
Egykörös rendszer esetén a kollektorokban közvetlenül a felmelegítendő használati melegvíz kering. Az ilyen rendszer csak a nyári félévben használható, mivel télen, 0°C alatti hőmérséklet esetén a kollektorokban a víz megfagyna. A rendszer előnye az egyszerűség, hátránya a fagymentes időszakra korlátozott alkalmazhatóság, valamint a kollektorokban a vízkövesedés, lerakódás veszélye.

   Kétkörös rendszer
Kétkörös rendszer esetén a kollektorkör a használati vízhálózattól elválasztott külön kör, melyben megfelelő minőségű fagyálló folyadék kering. A használati-víz felmelegítése a hőcserélőben történik. Az ilyen rendszerek egész évben - tehát télen is - biztonságosan használhatók. A kétkörös rendszerek előnye a nagyobb éves energiahozam, a megbízható, lerakódást, vízkövesedést kiküszöbölő üzem, míg hátrányuk a hőcserélő miatti nagyobb beruházási költség.

   Tartálykollektor
Az egy- és kétkörös rendszerekhez képest egyszerűsítést jelent az un. tartálykollektor. Ez olyan hőszigetelt, üvegfedésű dobozba helyezett tartály, mely felmelegíti és tárolja is a melegvizet. Az egyoldali hőszigetelés miatt természetesen nagyobb a vesztesége, mint a valódi tárolóké.

Épületek fűtését ellátó rendszerek: A hagyományosan előállított energiának csaknem a felét helyiségfűtésre használjuk. A Nap télen is süt, de a téli szórt és közvetlen sugárzás melegét általában messze alábecsülik. Fischer fizikusnak december 22.-én, tehát az év legalacsonyabb napállásánál, Zürich közelében, 3°C környezeti hőmérséklet mellett, sikerült gőzt fejlesztenie. Egy nappal később egy 0,7 m² felületű kollektorral a kerti vízcsapból nyert 30 l hideg vizet 60°C -ra melegítette. A téli napenergia nagyon jól hasznosítható kiegészítő helyiségfűtési célra. Az átmeneti időszakban (ősszel-tavasszal), amikor gyakran napos, de hideg az idő, a napenergia szerepe az épületfűtésben nagyon fontos lehet. A hirtelen és rövid idejű hőmérséklet-ingadozások idején hagyományos fűtési rendszereket nem kell bekapcsolni, és így a berendezés felfűtéséhez szükséges aránytalanul nagy energiamennyiség megtakarítható.

   Folyadékos rendszerek
Az épületek fűtésének kiegészítő napenergiás rendszere amennyiben a fűtési rendszer melegvízzel üzemel, nem különbözik jelentősen a használati melegvizet előállító rendszerektől. A berendezés méretei azonban nagyobbak az előzőtől. Egy 300 m² kollektorfelülettel épült és 3 m³ -es tárolóval rendelkező szolárberendezés egy egyszerű lakóháznál 8500-9000 kWh évenkénti fűtőenergia megtakarítást jelenhet. Az üzembe helyezett berendezések tanúsága szerint 24 órás tárolóval épült berendezéssel lehetséges megtakarítani a fűtési energiaszükséglet 45-50 %-át.

   Levegős rendszerek
A napenergia fűtési célra való hasznosítása nemcsak folyadék hőhordozóval képzelhető el. A légfűtés egyes országokban (pl.: USA) igen elterjedt és az első napenergiás kísérleti házak is elsősorban levegő hőhordozóval készültek. A levegős rendszereknek a legnagyobb előnye, hogy nincsenek korróziós problémák, de a kollektor hőmérsékletének és a tároló térfogatának nagyobbnak kell lennie és ez a rendszert megdrágítja.

Uszodafűtést ellátó rendszerek: Az úszómedencék vizének fűtését ellátó rendszerek igen jó hatásfokkal működnek, hiszen a kinti úszómedencék használata egybeesik a legmagasabb napenergiás időszakkal. Mivel a külső hőmérséklet ilyenkor megközelíti a kollektorok közepes üzemi hőmérsékletét ilyen üzemállapotban a legjobb hatásfoka - alacsony optikai vesztesége miatt - a lefedés nélküli kollektornak (abszorber-nyelő) van. Ez alapján és a beruházási költséget is mérlegelve, az uszodavíz fűtésére az olcsó, lefedés nélküli kollektorokat érdemes használni.

Épületek hűtését ellátó rendszerek:
Első pillanatban ellentmondásnak tűnik hideget előállítani a nap melegével, de a napenergia hasznosítás kapcsán technikai lehetőségek egész sora álla rendelkezésünkre, amelyek megoldották ezt a problémát. Ez az a terület, ahol igen jók a lehetőségek, hiszen a legnagyobb hűtési energiára akkor van szükség, amikor a legjobban süt a nap.

   Természetes helyiség hűtés
Ismert fizikai jelenség, hogy egy folyadék elpárologtatása közben környezetéből hőt von el, ezáltal lehűtve azt. Ezt a hatást hasznosította Hay és Yelott a "Sky-Therm" rendszernél az épület klimatizálására. A lapos tetőn 21 cm vastag vízréteg van, amely a nyári időszakban éjszakánként fedetlen. Így sugárzásával és párolgásával hűti az épületet. Nappal a vízréteget 4,5 cm vastag, kemény poliuretán lappal fedik le, hogy a közvetlen sugárzás a tetőt és a vizet ne érje el. A tetőn levő hideg víz a mennyezeten keresztül hűti a lakóhelységet.

   Hagyományos hűtési eljárás
A hagyományos hűtési eljárás során egy nyomás alatt álló folyadék elpárologtatásával lehet hűteni. Folyadékként gyakran a nagyon alacsony forráspontú ammónia vizes oldatát használják. Ez a folyamat energiát követel, amit bizonyos feltételek mellett napenergiával lehet fedezni. A francia CNRS Kutatóintézet kísérleti berendezésével, amely 12 m2 felületű parabolikus kollektorral naponta 25-50 kg jeget állított elő. Lehetőség van arra is, hogy napelemek segítségével elektromos áramot állítsanak elő, és így hagyományos felépítésű hűtőberendezéseket üzemeltessenek.

Mezőgazdasági célokat ellátó rendszerek:A mezőgazdaság alapvető felhasználója a napenergiának, hiszen a növények a fotoszintézis során napenergia segítségével állítják elő azokat a szerves anyagokat, amelyek testüket felépítik. Amennyiben a növények által előállított anyagokat energetikai célra használjuk (pl.: a fát elégetjük, vagy a repceolajat üzemanyagként hasznosítjuk), úgy biomassza energiáról beszélünk, amely átalakult és elraktározott napenergia.

   Szárító és aszaló rendszerek
A mezőgazdaságnak azonban van olyan területe, ahol igen jól alkalmazható a napenergia, mégpedig a termények szárítása vagy aszalása. Ezek a szárító, aszaló rendszerek lényegében levegős kollektorok segítségével üzemelnek, hasonlóan az épületfűtési megoldáshoz, azonban itt a meleg levegő zárt szárító-aszaló terekbe kerül bevezetésre.