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​Les premières utilisations des panneaux solaire à travers l’histoire
L’utilisation de l’énergie solaire a évolué tout au long de l’histoire. De ses débuts fascinants à son aboutissement actuel, l’histoire de l’utilisation de l’énergie solaire par les humains a été longue et intéressante. Elle a inspiré certains des plus grands esprits et continue de façonner notre avenir vers un monde plus durable et plus propre.
I. Les débuts de l’énergie solaire
A. L’utilisation solaire dans l’Antiquité:
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Les civilisations anciennes ont toujours utilisé l’énergie des rayons du soleil de manière astucieuse. Par exemple, les Égyptiens ont été pionniers dans l’utilisation de l’énergie solaire en capturant la chaleur du soleil pour chauffer l’eau dans les temples et les maisons, offrant ainsi des bains chauds aux habitants. De plus, ils ont utilisé l’énergie solaire pour sécher les récoltes et conserver les aliments, garantissant ainsi leur disponibilité pendant les périodes de pénurie. La Grèce antique a également apporté des contributions à l’utilisation de l’énergie solaire en développant des techniques sophistiquées pour capter la chaleur du soleil et l’utiliser pour le chauffage des maisons et des bains publics. Les célèbres fourneaux solaires ont été utilisés lors de cérémonies religieuses pour allumer des feux sacrés, démontrant ainsi la puissance du soleil dans leur culte.
Les Romains ont été très ingénieux dans leur utilisation de l’énergie solaire. Ils ont conçu des bâtiments avec une architecture solaire, maximisant l’entrée de lumière naturelle pour éclairer les intérieurs. De plus, les miroirs paraboliques étaient utilisés pour concentrer la chaleur solaire et alimenter des fours et des bains publics. Ces exemples concrets et habiles de l’utilisation de l’énergie solaire dans l’Antiquité démontrent l’ingéniosité et la vision des civilisations anciennes. Les utilisations à des fins énergétiques concernent le solaire THERMIQUE (chauffage). Les autres utilisations sont celles de la lumière.
B. Les découvertes scientifiques du 19e siècle:
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Le 19e siècle a été une période charnière dans la compréhension de l’énergie solaire et de son potentiel en tant que source d’électricité. Des scientifiques éminents ont fait des découvertes révolutionnaires qui ont jeté les bases de l’énergie solaire moderne. L’une de ces avancées majeures a été la compréhension de l’effet photovoltaïque. En 1839, Alexandre Edmond Becquerel a réalisé des expériences sur les matériaux conducteurs exposés à la lumière du soleil, ce qui a conduit à la découverte de l’effet photovoltaïque. Cet effet décrit la capacité d’un matériau à produire une tension électrique lorsqu’il est exposé à la lumière. Cette découverte fondamentale a ouvert la voie au développement des cellules solaires photovoltaïques. Au cours du même siècle, d’autres scientifiques ont contribué à l’avancement de l’énergie solaire. Albert Einstein, célèbre physicien, a publié en 1905 une étude sur l’effet photoélectrique, expliquant comment la lumière pouvait être convertie en électricité. Cette théorie a fourni des bases scientifiques solides pour la compréhension du fonctionnement des cellules solaires. Ces découvertes scientifiques du 19e siècle ont posé les fondements de l’utilisation de l’énergie solaire à travers les cellules solaires. Elles ont ouvert la voie à de nouvelles expérimentations et innovations dans le domaine de l’énergie solaire. Ces avancées ont permis de comprendre le mécanisme de conversion de la lumière en électricité, ouvrant ainsi la voie au développement de technologies photovoltaïques modernes.
Grâce à ces découvertes et aux contributions de scientifiques visionnaires, l’énergie solaire a pris son essor au cours des dernières décennies. Les premières cellules solaires ont été en silicium cristallin. De nombreux travaux sur des couches minces ont permis l’émergence de panneaux moins coûteux, quoique moins efficaces et de durée de vie moindre dans les années 1990 à 2010. Afin de capter une plus grande partie du spectre solaire, de nombreux travaux ont porté et portent encore sur des empilements de couches (multijonctions et hétérojonction) captant avec plus d’efficacité les différentes longueurs d’onde.
II. L’évolution des panneaux solaires
A. Les premières applications des panneaux solaires:
Les panneaux solaires ont été utilisés pour la première fois dans l’espace, où ils se sont avérés indispensables pour fournir de l’énergie aux missions spatiales. Le satellite Vanguard 1, lancé en 1958, était le premier satellite alimenté par des panneaux solaires1. Cette avancée technologique a permis de prolonger la durée de vie des satellites en leur fournissant une source d’énergie continue et renouvelable. Les panneaux solaires ont également trouvé des applications dans les systèmes de télécommunications et la navigation. Dans les années 1960, les premiers relais de télécommunications équipés de panneaux solaires ont été déployés pour améliorer la transmission des signaux à travers de vastes distances1. Les panneaux solaires ont fourni une source d’énergie fiable pour alimenter ces systèmes de communication, permettant une meilleure connectivité à l’échelle mondiale.
Les systèmes de navigation maritime et aérienne ont également bénéficié de l’utilisation de panneaux solaires pour alimenter les dispositifs de positionnement et de suivi. Les panneaux solaires ont permis d’économiser de l’énergie en fournissant une source d’alimentation continue pour ces systèmes critiques1. Enfin, l’essor du solaire terrestre a été poussé dans les années 1960 à 2000 par la nécessité d’alimenter les applications hors réseau aussi appelés sites isolés, quand le fait de tirer des lignes électriques n’était pas possible ou trop onéreux. Ainsi l’une des plus grosses applications dans les années 80 adressait l’électrification rurale en Europe de l’Ouest (refuges et autres résidences éloignées du réseau) mais aussi dans les pays en développement.
B. Les avancées technologiques:
Les panneaux solaires ont connu une évolution remarquable au fil des années, grâce aux avancées technologiques constantes dans le domaine de l’énergie solaire. Différentes générations de panneaux solaires ont été développées, chacune apportant des améliorations significatives en termes d’efficacité énergétique, de durabilité et de coût. L’une des avancées les plus marquantes a été l’optimisation des cellules solaires en silicium, qui sont les plus couramment utilisées aujourd’hui.
Au fil des décennies, les chercheurs et les ingénieurs ont travaillé sur l’amélioration de l’efficacité des cellules solaires, permettant de convertir une plus grande quantité de lumière solaire en électricité. Des techniques telles que le dopage, le dépôt de couches minces et l’utilisation de matériaux semi-conducteurs avancés ont permis d’augmenter l’efficacité des panneaux solaires et de maximiser la production d’énergie.
Parallèlement à l’efficacité, l’accent a également été mis sur la durabilité des panneaux solaires. Des recherches ont été menées pour améliorer la résistance des panneaux solaires aux conditions environnementales difficiles, tels que les intempéries, la chaleur et les variations de température. Des revêtements protecteurs ont été développés pour assurer une plus grande longévité des panneaux solaires, garantissant ainsi un investissement rentable sur le long terme. Les panneaux sur base silicium cristallin bénéficient ainsi de garanties de performance de 25 ans à minima.
En dernier lieu, les travaux d’amélioration ont porté sur le coût des panneaux solaires photovoltaïques : en moins de 15 ans, leur coût à été divisé par 10 sous la double impulsion de la recherche et du marché, boosté par les subventions (en particulier en Allemagne). Les deux facteurs d’augmentation des volumes et d’amélioration technologique ont ainsi conduit à ce que l’énergie solaire photovoltaïque devienne la source d’électricité la moins onéreuse.
III. L’essor des applications solaires
A. L’intégration de l’énergie solaire dans l’architecture
Les panneaux solaires ont connu une évolution remarquable au fil des années, grâce aux avancées technologiques constantes dans le domaine de l’énergie solaire. Différentes générations de panneaux solaires ont été développées, chacune apportant des améliorations significatives en termes d’efficacité énergétique, de durabilité et de coût. L’une des avancées les plus marquantes a été l’optimisation des cellules solaires en silicium, qui sont les plus couramment utilisées aujourd’hui,
Au fil des décennies, les chercheurs et les ingénieurs ont travaillé sur l’amélioration de l’efficacité des cellules solaires, permettant de convertir une plus grande quantité de lumière solaire en électricité. Des techniques telles que le dopage, le dépôt de couches minces et l’utilisation de matériaux semi-conducteurs avancés ont permis d’augmenter l’efficacité des panneaux solaires et de maximiser la production d’énergie.
Parallèlement à l’efficacité, l’accent a également été mis sur la durabilité des panneaux solaires. Des recherches ont été menées pour améliorer la résistance des panneaux solaires aux conditions environnementales difficiles, tels que les intempéries, la chaleur et les variations de température. Des revêtements protecteurs ont été développés pour assurer une plus grande longévité des panneaux solaires, garantissant ainsi un investissement rentable sur le long terme. Les panneaux sur base silicium cristallin bénéficient ainsi de garanties de performance de 25 ans à minima.
En dernier lieu, les travaux d’amélioration ont porté sur le coût des panneaux solaires photovoltaïques : en moins de 15 ans, leur coût à été divisé par 10 sous la double impulsion de la recherche et du marché, boosté par les subventions (en particulier en Allemagne). Les deux facteurs d’augmentation des volumes et d’amélioration technologique ont ainsi conduit à ce que l’énergie solaire photovoltaïque devienne la source d’électricité la moins onéreuse.
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B. Les applications solaires terrestres
L’énergie solaire est une source d’énergie renouvelable qui peut être utilisée de différentes manières. Elle est particulièrement utile pour l’électrification des zones rurales et éloignées, où l’accès aux réseaux électriques traditionnels est limité ou inexistant. Les panneaux solaires offrent une solution efficace et durable pour fournir de l’électricité dans ces endroits, améliorant ainsi la qualité de vie des communautés en leur donnant accès à l’électricité pour l’éclairage, les appareils ménagers et les services essentiels tels que les soins de santé 1.
Les centrales solaires sont également devenues une source d’énergie renouvelable majeure. Ces installations solaires, composées de milliers de panneaux, génèrent de l’électricité à grande échelle et la fournissent aux réseaux électriques nationaux. Les centrales solaires sont de plus en plus répandues dans de nombreux pays, contribuant à la transition vers des sources d’énergie plus propres et renouvelables 2.
L’utilisation de l’énergie solaire ne se limite pas à l’électrification des zones rurales. Elle peut également être utilisée dans l’agriculture, l’industrie et les transports. Par exemple, les pompes solaires peuvent être utilisées pour l’irrigation agricole, ce qui permet d’économiser l’eau et l’énergie tout en augmentant les rendements des cultures. Les entreprises intègrent également de plus en plus de véhicules solaires dans leurs flottes, réduisant ainsi les émissions de carbone et les coûts de carburant 3.
Enfin, il est important de souligner que l’énergie solaire offre une opportunité unique aux particuliers de produire leur propre électricité. Grâce à l’installation de panneaux solaires sur les toits des maisons et des bâtiments, les individus peuvent devenir des producteurs d’électricité.