L'histoire des énergies solaires
Sommaire
Le Soleil, une source d'énergie divine (jusqu'au XVIe siècle)
Les égyptiens seraient la première civilisation à apporter un grand culte au soleil. Dès la période prédynastique (jusqu'au -XXXIe siècle), le dieu soleil se nomme Atoum, divinité primitive de la ville d'Héliopolis. Il perdra ensuite de son pouvoir pendant la période de l'Ancien Empire (-2700 à -2200 av. JC) au profit de Rê. On retrouve la même adoration du soleil dans de nombreuses civilisations antiques, comme les civilisations indiennes, perses et grecs.
Les grecs seraient la première civilisation à utiliser le soleil comme énergie solaire active. En effet, lors de la cérémonie d'ouverture des premiers Jeux Olympiques de 776 av. J.-C. à Olympie sur l'initiative d'Iphitos, roi d'Élide. La flamme olympique était obtenue par les rayons du soleil captés au centre d'un récipient appelé skaphia, l'ancêtre du miroir parabolique.[1]
Cette invention du miroir ardent serait réutilisée 5 siècles plus tard par Archimède lors du siège de Syracuse (Sicile). Cette colonie grecque fût attaquée par la flotte romaine, la légende veut qu'Archimède ait mis au point des miroirs géants en bronze polis pour réfléchir et concentrer les rayons du soleil dans les voiles des navires romains et ainsi les enflammer.
De l'autre côté de l'Océan Atlantique, Inti, le dieu soleil des Incas, envoie Manco Cápac, le premier empereur légendaire des Incas. Le culte du soleil devient ainsi très important. A partir du XVe siècle, il fait l'objet d'un des rituels les plus populaire: l'Inti Raymi (la résurrection du soleil). Il se déroule dans la capitale Inca Cuzco pendant le solstice d'hiver, le 24 juin, et ce pendant 9 jours durant lesquels avaient lieu danses et sacrifices. A cette occasion, un feu nouveau était allumé au bracelet d'or nommé "chipana" du prêtre suprême utilisé comme miroir ardent.[2]
L'ère des inventions solaires (XVIe-XVIIIe siècle)
En 1515, Léonard de Vinci reprend l'idée du concentrateur solaire: un système du type CLFR (Compact Linear Fresnel Reflector), mais qui semble ne jamais avoir existé que sur le papier.
En 1615, Salomon de Gaus construisit une pompe solaire. La force motrice était fournie par de l'air chauffé avec le rayonnement solaire.
Bien plus tard en France, la technologie du miroir ardent est reprise par Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon. Il fait construire en 1747 un miroir composé de 168 glaces planes de six pouces de largeur sur huit de hauteur. Il fait ainsi fondre différents métaux comme l’étain, le plomb et l’argent.[3]
Les expériences autour de l'énergie solaire s'enchainent. En 1774, Antoine Laurent de Lavoisier, chimiste, philosophe et économiste, invente un cuiseur solaire utilisant des lentilles convergentes afin de fondre des métaux.
Toujours au XVIIIe siècle, Horace-Bénédict de Saussure met au point en 1784 un instrument de mesure lui permettant d'étudier les effets calorifiques des rayons du soleil, qu'il nomme « hélio thermomètre ». Il ressemble à des boites "chaudes" avec des parois isolées et une ou plusieurs vitrages. Horace-Bénédict obtient une température de 88°C. Cette invention est à la fois l'ancêtre du four solaire et du capteur solaire plan.[4]
En 1816, le Pasteur écossais Robert Stirling a déposé un brevet pour un "moteur à combustion externe", appelé aussi "moteur à air chaud". Maintenant appelé "Moteur Stirling".
La magie de l'électricité (XIXe siècle)
Le XIXe siècle est le siècle de la révolution électrique. Alessandro Volta crée la pile électrique (1799)[5], en 1827 le hongrois Ányos Jedlik réalise la première dynamo[6]. En 1879, Thomas Edison présente sa première ampoule électrique à incandescence[7] et construit le premier réseau électrique urbain en courant continu (1882)[8]. Voyant ici un marché porteur, l'industriel George Westinghouse avec l'aide de l'ingénieur Nikola Tesla, développent un autre réseau électrique en 1986, mais cette fois-ci en courant alternatif[9].
La révolution électrique se fait aussi par la découverte de l'énergie photovoltaïque. En 1839, Alexandre Edmond Becquerel, découvre le principe photovoltaïque. Le physicien allemand Heinrich Rudolf Hertz compris et présenta l'effet photovoltaïque en tant que tel en 1887. Mais c'est Albert Einstein qui, le premier, a pu expliquer le principe photovoltaïque, avec à la clef, le prix Nobel de physique en 1921[10].
L'énergie thermique continue aussi de se développer. En 1874, le premier distillateur solaire voit le jour à Las Salinas, sur le haut plateau d’Atacama au Chili, qui produit 23 tonnes d’eau douce par jour ensoleillé. Quelque décennies plus tard, le physicien anglais Charles Vernon Boys inventa et mis en œuvre le premier capteur cylindro-parabolique en 1912. Il vient de créer la première centrale électrique solaire à Meadi en Egypte, utilisée pour le pompage de l'eau d'irrigation.
Malgré les nombreux avantages de cette énergie propre, le XXe siècle fait place à l'énergie thermique tirée du pétrole. Le pétrole est abondant, très bon marché, il est considéré comme une matière première stratégique, à l'origine de la géopolitique du pétrole. Ainsi, le solaire ne séduit plus, les projets et les découvertes se font plus rares.
La démocratisation des énergies solaires (XXe-XXIe siècle)
Il faut attendre la fin de la seconde guerre mondiale et l'idée du français Félix Trombe d'utiliser un projecteur DCA abandonné par les allemands à Meudon (Hauts-de-Seine). En 1946, il le transforme en four solaire et grâce à ses recherches encourageantes, il construit en 1949 un nouveau four solaire à Mont-Louis (Pyrénées-Orientales) d'une puissance de 50kW.
La technologie photovoltaïque se développe à petit pas. Il faut attendre la conquête spatiale pour voir apparaître les premières cellules photovoltaïques. En 1955, des chercheurs américains (Chapin, Fuller, Pearson et Prince) travaillant pour les laboratoires Bell Telephone développent une cellule photovoltaïque à haut rendement de 6 % dans le but d'alimenter les téléphones situés dans des zones isolées. Cependant la technologie coûte encore trop chère pour se généraliser[11].
Malgré son coût, la recherche spatiale dope la recherche dans le domaine photovoltaïque. Une cellule avec un rendement de 9% est mis au point 3 années plus tard. Et le premier satellite doté de cellules solaires, Vanguard 1 est envoyé dans l'espace le 17 mars 1958[12].
En 1963, l'italien Giovanni Francia et le français Marcel Perrot installent le premier système CLFR (Compact Linear Fresnel Reflector) à Marseille, près de 450 ans après son invention par Léonard de Vinci.
Pendant ce temps là, le four de Mont-Louis connais de bons résultats. Le gouvernement français construit un four solaire de taille quasi industrielle à Odeillo entre 1962 et 1968. Le four solaire d'Odeillo sera mis en service en 1970 et a une puissance de 1MW.
Dès le premier choc pétrolier de 1973, les gouvernements décident de varier leurs sources d'énergies. On accentue la recherche dans les énergies alternatives. Dans la même année, la première maison avec une installation photovoltaïque vois le jour à l'université de Delaware aux États-Unis.
En 1983, EDF et le CNRS construise Thémis, la première centrale électrosolaire française à tour d'une puissance de 2500 kW. Cependant la politique du tout nucléaire aura raison d'elle, puisqu'elle fermera ces portes 3 années plus tard.
Dans la même année, l'australien Hans Tholstrup parcourt 4 000 km avec "Quiet Achiever", la première voiture solaire. Hans Tholstrup fonde en 1987 le "World Solar Challenge", la première course de voitures solaires.
Le contexte de prise de conscience écologique et du renchérissement des énergies fossiles du XXIe siècle, les politiques en faveur des énergies renouvelables ont été lancés sur les 5 continents.
Notes et références
- ↑ The Olympic Museum, 2nd edition 2007 - The Olympic flame and torch relay :[1]
- ↑ Er. Nordenskiôld, Journal de la Société des Américanistes, Miroirs convexes et concaves en Amérique, Tome 18, 1926. p. 103 : [2]
- ↑ M. de Buffon, Mémoire de l'Académie royale des sciences, Invention de miroirs ardents, pour brusler à une grande distance, 1747, imprimé en 1751. pp. 82-101 : [3]
- ↑ Horace-Bénédict de Saussure, Voyages dans les Alpes, précédés d'un essai sur l'histoire naturelle des environs de Genèves, 1786, Chap. 35, Paragraphe 932 : [4]
- ↑ La pile de Volta:[5]
- ↑ Made in Hungary: Hungarian contributions to universal culture - Andrew L. Simon:[6]
- ↑ Electric light - Thomas A. Edison:[7]
- ↑ newspaperarchive.com - The New-York Times, Tuesday, September 5, 1882:[8]
- ↑ The Day They Turned The Falls On: The Invention Of The Universal Electrical Power System:[9]
- ↑ The Nobel Prize in Physics 1921:[10]
- ↑ April 25, 1954: Bell Labs Demonstrates the First Practical Silicon Solar Cell:[11]
- ↑ U.S. Department of Energy - Solar History Timeline: 1900s:[12]
