Tout au long de l’histoire, l’énergie solaire a toujours été présente dans la vie de la planète. Cette source d’énergie a toujours été essentielle au développement de la vie. Au fil du temps, l’humanité a amélioré les stratégies pour l’utiliser.
Le Soleil est essentiel à l'existence de la vie sur la planète : il est responsable du cycle de l'eau, de la photosynthèse, etc. Les premières civilisations l’ont compris et, à mesure qu’elles ont évolué, les techniques permettant d’exploiter leur énergie ont également évolué.
Au départ, il s’agissait de techniques permettant de tirer parti de l’énergie solaire passive. Plus tard, des techniques ont été développées pour exploiter l’énergie solaire thermique issue des rayons du soleil. Plus tard, l’énergie solaire photovoltaïque a été ajoutée pour obtenir de l’énergie électrique.
Importance du Soleil pour les civilisations antiques
Le Soleil a toujours été un élément essentiel au développement de la vie. Les cultures les plus primitives en ont profité indirectement et sans en avoir conscience.
Des exemples de ces civilisations peuvent être trouvés en Grèce, en Égypte, dans l’Empire Inca, en Mésopotamie, dans l’Empire Aztèque, etc.
Présentation de l'utilisation de l'énergie solaire passive
Les Grecs ont été les premiers à utiliser l’énergie solaire passive de manière consciente.
À partir de 400 avant J.-C. environ, les Grecs ont commencé à construire leurs maisons en tenant compte des rayons du soleil. C'étaient les débuts de l'architecture bioclimatique.
Sous l'Empire romain, le verre a été utilisé pour la première fois dans les fenêtres pour profiter de la lumière et piéger la chaleur solaire dans les maisons. Ils ont même adopté des lois qui érigent en délit le fait de bloquer l’accès des résidents à l’électricité.
Les Romains furent les premiers à construire des serres. Ces constructions permettaient de créer des conditions propices à la croissance de plantes exotiques ou de graines rapportées de loin. Ces constructions sont encore utilisées aujourd'hui.
Une autre forme d’utilisation de l’énergie solaire a été initialement développée par Archimède. Parmi ses inventions militaires, il a développé un système permettant d'incendier les navires de la flotte ennemie en utilisant des miroirs pour concentrer le rayonnement solaire sur un seul point.
Cette technique a continué à être perfectionnée. En 1792, Lavoisier crée son « four solaire » constitué de deux puissantes lentilles qui concentrent le rayonnement solaire en un foyer. La concentration du rayonnement solaire a permis d’atteindre des températures élevées permettant de faire fondre les métaux.
En 1874, l'Anglais Charles Wilson a conçu et géré une installation de distillation d'eau de mer dans le désert d'Atacama (Chili) pour les usines de salpêtre de Lastenia Salinas. Cette centrale solaire avait la capacité de dessaler en moyenne 22 500 litres d’eau par jour.
Les premiers capteurs solaires : l'énergie solaire thermique
L'énergie solaire thermique fait partie de l'histoire de l'énergie solaire depuis 1767. Cette année-là, le scientifique suisse Horace Bénédict De Saussure invente l'héliothermomètre, un instrument permettant de mesurer le rayonnement solaire. Le développement ultérieur de son invention a donné naissance aux instruments actuels de mesure du rayonnement solaire.
En 1865, l'inventeur français Auguste Mouchout crée la première machine qui convertit l'énergie solaire en énergie mécanique. Le mécanisme consistait à générer de la vapeur à l’aide d’un capteur solaire et à déplacer un moteur grâce à sa pression. Malheureusement, les coûts élevés ont empêché son invention d’être exploitée commercialement.
Mouchout était une figure importante de la société française. En plus de créer la première machine à vapeur solaire, il a conçu d'autres inventions. Mouchout invente un cuiseur solaire constitué d'un réservoir recouvert de verre noir exposé au soleil. Sur le côté du réservoir non exposé au soleil, il place un miroir cylindrique parabolique pour réfléchir le rayonnement solaire.
Une presse à imprimer fonctionnant à l’énergie solaire a même été inventée. Une invention conçue par Abel Pifre.
Les premières cellules photovoltaïques
En 1838, l'énergie solaire photovoltaïque apparaît dans l'histoire de l'énergie solaire.
En 1838, le physicien français Alexandre Edmond Becquerel découvre pour la première fois l'effet photovoltaïque. Becquerel expérimentait une cellule électrolytique avec des électrodes en platine et s'est rendu compte que lorsqu'elle était exposée au Soleil, le courant électrique augmentait.
L'étape suivante a été franchie en 1873. L'ingénieur électricien anglais Willoughby Smith a découvert l'effet photoélectrique dans les solides. Dans ce cas, il s'agit de Selenium.
Quelques années plus tard, en 1877, l'Anglais William Grylls Adams, professeur de philosophie naturelle au King's College de Londres, et son étudiant Richard Evans Day découvrent que lorsqu'ils exposaient le sélénium à la lumière, celui-ci générait de l'électricité. Ils ont ainsi créé la première cellule photovoltaïque au sélénium.
En 1953, Calvin Fuller, Gerald Pearson et Daryl Chapin ont découvert la cellule solaire au silicium. Cette cellule produisait suffisamment d’électricité et était suffisamment efficace pour faire fonctionner de petits appareils électriques.
Les panneaux photovoltaïques disponibles dans le commerce ne sont apparus qu’en 1956. À l’époque, leur coût était encore trop élevé pour la plupart des gens. Vers 1970, le prix des panneaux solaires photovoltaïques avait chuté de près de 80 %.
Les cellules solaires ont été utilisées dans les satellites américains et soviétiques lancés à partir de la fin des années 1950.
Abandon temporaire de l’utilisation de l’énergie solaire
Avec l’avènement des combustibles fossiles, l’énergie solaire a perdu de son importance. La technologie solaire a été entravée par le faible coût du charbon et du pétrole et par l’utilisation de sources d’énergie non renouvelables.
La croissance de l’industrie solaire a été élevée jusqu’au milieu des années 1950. À cette époque, le coût d’extraction des combustibles fossiles tels que le gaz naturel et le charbon était très bas. C’est pour cette raison que l’utilisation des combustibles fossiles est devenue très importante comme source d’énergie et pour produire de la chaleur. L’énergie solaire était alors considérée comme chère et abandonnée à des fins industrielles.
Le renouveau de l'énergie solaire
Au cours de ces années, le prix des combustibles fossiles a augmenté. Cette augmentation a conduit à une résurgence de l’utilisation de l’énergie solaire pour chauffer les maisons et l’eau, ainsi que pour produire de l’électricité. Les panneaux photovoltaïques sont particulièrement utiles pour les maisons sans raccordement au réseau.
Outre le prix, les chauffe-eau au gaz et au charbon dans les maisons étaient dangereux car une mauvaise combustion pouvait générer des gaz toxiques, le monoxyde de carbone.
Le premier chauffe-eau solaire a été breveté en 1891 par Clarence Kemp.
En ce sens, Charles Greeley Abbott a inventé le chauffe-eau solaire en 1936. Son invention est devenue populaire à cette époque en Floride, en Californie et dans d’autres endroits des États-Unis.
La guerre du Golfe de 1990 a encore accru l’intérêt pour l’énergie solaire comme alternative viable au pétrole.
De nombreux pays ont décidé de promouvoir cette ressource renouvelable en promulguant des décrets-lois pour encourager son utilisation. En grande partie pour tenter d’inverser les problèmes environnementaux découlant du changement climatique.
Inventions notables par date et inventeur
Voici quelques inventions notables de l’histoire de l’énergie solaire, avec leurs dates et leurs inventeurs :
XIXe siècle : les premières avancées
- 1839 – Effet photovoltaïque (Alexandre Edmond Becquerel) : Il découvre que certains matériaux génèrent du courant électrique lorsqu’ils sont exposés à la lumière.
- 1866 – Première machine solaire (Auguste Mouchout) : Il crée une machine à vapeur fonctionnant à l’énergie solaire, l’un des premiers appareils pratiques.
- 1883 – Première cellule solaire au sélénium (Charles Fritts) : Il construit la première cellule photovoltaïque fonctionnelle, bien qu’avec un rendement de seulement 1%.
XXe siècle : développement de l'énergie solaire moderne
- 1905 – Explication de l’effet photoélectrique (Albert Einstein) : Ses travaux sur la nature de la lumière et l’effet photoélectrique ont jeté les bases du développement des cellules solaires modernes (prix Nobel en 1921).
- 1954 – Première cellule solaire au silicium (Bell Labs : Daryl Chapin, Calvin Fuller et Gerald Pearson) : Ils créent la première cellule photovoltaïque au silicium avec une efficacité de 6 %, marquant le début de l’énergie solaire commerciale.
- 1958 – Utilisation de l’énergie solaire dans l’espace (NASA, satellite Vanguard I) : Premier satellite alimenté par des panneaux solaires, démontrant la faisabilité de l’énergie solaire dans l’espace.
21e siècle : les innovations récentes
- 1994 – Première cellule solaire avec une efficacité supérieure à 30 % (NREL, USA) : Un rendement record a été atteint avec des cellules multi-jonctions.
- 2016 – Panneaux solaires ultra-minces et flexibles (MIT et autres institutions) : Les progrès des matériaux permettent l’intégration de cellules solaires sur davantage de surfaces.