Înainte ca primele panouri solare moderne să fie inventate de Bell Laboratories în 1954, istoria energiei solare a fost una cu suișuri și coborâșuri, determinată de inventatori și oameni de știință individuali. Apoi, industriile spațiale și de apărare i-au recunoscut valoarea, iar până la sfârșitul secolului al XX-lea, energia solară a apărut ca o alternativă promițătoare, dar încă costisitoare, la combustibilii fosili.
În secolul al XXI-lea, industria s-a maturizat, dezvoltându-se într-o tehnologie matură și ieftină, care înlocuiește rapid cărbunele, petrolul și gazele naturale pe piața energetică. Această cronologie evidențiază câțiva dintre pionierii și evenimentele majore în apariția tehnologiei solare.
Era descoperirilor (secolul al XIX-lea – începutul secolului al XX-lea)
Fizica înflorește la mijlocul secolului al XIX-lea prin experimente în electricitate, magnetism și studiul luminii, printre alte descoperiri. Bazele energiei solare fac parte din această descoperire, pe măsură ce inventatorii și oamenii de știință pun bazele pentru o mare parte din istoria ulterioară a tehnologiei.
1839: La vârsta de 19 ani, francezul Alexandre-Edmond Becquerel creează prima celulă fotovoltaică din lume în laboratorul tatălui său. Studiile sale asupra luminii și electricității inspiră dezvoltările ulterioare în fotovoltaice. Astăzi, Premiul Becquerel este acordat anual de Conferința și Expoziția Europeană pentru Energie Solară Fotovoltaică.
1861: Matematicianul și fizicianul Auguste (sau Augustin) Mouchout patentează un motor alimentat cu energie solară.
1873: Inginerul electrician Willoughby Smith descoperă efectul fotovoltaic în seleniu.
Ce este efectul fotovoltaic?
Efectul fotovoltaic este cheia tehnologiei solare fotovoltaice. O combinație de fizică și chimie, efectul fotovoltaic apare atunci când se creează un curent electric într-un material atunci când este expus la lumină.
1876: W. G. Adams, profesor de Filosofie Naturală la King’s College, Londra, descoperă „schimbarea rezistenței electrice a seleniului datorită căldurii radiante, luminii sau acțiunii chimice”.
1882: Abel Pifre construiește o „mașină solară” care generează suficientă electricitate pentru a alimenta presa sa de tipar solar, pe care o expune în Grădinile Tuileries din Paris, Franța (ilustrată mai jos).
1883: Inventatorul Charles Fritts dezvoltă prima celulă solară folosind seleniu acoperit cu aur. Aceasta are o eficiență mai mică de un procent în transformarea radiației solare în electricitate.
1883: Inventatorul John Ericsson dezvoltă un „motor solar” care folosește construcția cu jgheaburi parabolice (PTC) pentru a focaliza radiația solară și a acționa un cazan cu abur. PTC este încă utilizat în centralele solare termice.
1884: Charles Fritts instalează panouri solare pe un acoperiș din New York City.
1903: Compania Solar Motor a antreprenorului Aubrey Eneas începe să comercializeze motoare cu abur acționate solar pentru a alimenta proiecte de irigații în Pasadena, California. Compania dă faliment la scurt timp.
1912-1913: Compania Sun Power a inginerului Frank Shuman utilizează PTC pentru a construi prima centrală solară termică din lume.
Era înțelegerii (sfârșitul secolului al XIX-lea – începutul secolului al XX-lea)
Apariția fizicii teoretice moderne ajută la crearea unei baze pentru o mai bună înțelegere a energiei fotovoltaice. Descrierile fizicii cuantice despre lumea subatomică a fotonilor și electronilor dezvăluie mecanica modului în care pachetele de lumină incidente perturbă electronii din cristalele de siliciu pentru a genera curenți electrici.
1888: Fizicianul Wilhelm Hallwachs descrie fizica celulelor fotovoltaice în ceea ce este acum cunoscut sub numele de efectul Hallwachs.
1905: Albert Einstein publică „Despre un punct de vedere euristic privind producția și transformarea luminii”, explicând cum lumina creează un curent electric prin dislocarea electronilor din atomii anumitor metale.
1916: Chimistul Jan Czochralski inventează o metodă pentru crearea cristalelor unice de metal. Aceasta devine baza pentru crearea plăcuțelor semiconductoare încă utilizate în electronică, inclusiv în celulele solare.
1917: Albert Einstein oferă o bază teoretică fotovoltaicelor prin introducerea noțiunii că lumina acționează ca pachete purtătoare de forță electromagnetică.
1929: Fizicianul Gilbert Lewis inventează termenul „fotoni” pentru a descrie pachetele de energie electromagnetică ale lui Einstein.
Era dezvoltării (mijlocul secolului al XX-lea)
Cercetările serioase privind dezvoltarea tehnologiei solare, bazate pe invenția celulelor solare din siliciu monocristalin, părăsesc laboratorul. La fel ca multe alte tehnologii, ea apare din cercetările efectuate pentru industriile de apărare și spațiale ale SUA, iar prima sa utilizare cu succes este în sateliți și explorarea spațiului. Aceste utilizări demonstrează eficacitatea energiei solare, deși cea mai mare parte a tehnologiei este încă prea costisitoare pentru a fi comercializată.
1941: Inginerul Bell Laboratories Russell Ohl depune un brevet pentru prima celula solară din siliciu monocristalin.
1947: Casele Solare pasive devin populare datorită penuriei de energie de după război.
1951: Sunt construite celule solare din germaniu.
1954: Bell Laboratories produce prima celulă solară eficientă din siliciu. Deși slabe în comparație cu celulele actuale, aceste celule sunt primele care pot genera cantități semnificative de electricitate – cu o eficiență de aproximativ 4%.
1955: Se efectuează primul apel telefonic alimentat solar.
1956: General Electric introduce primul radio alimentat solar. Poate funcționa atât pe timpul zilei, cât și pe întuneric.
1958: Vanguard I este prima navă spațială alimentată de panouri solare.
1960: O mașină cu acoperiș cu panouri solare și o baterie de 72 de volți circulă prin Londra, Anglia.
1961: Națiunile Unite sponsorizează o conferință privind utilizarea energiei solare în lumea în curs de dezvoltare.
1962: 3.600 de celule de la Bell Laboratories alimentează Telstar, primul satelit de comunicații alimentat solar.
1967: Soyuz 1 al Uniunii Sovietice devine prima navă spațială alimentată solar care a transportat oameni.
1972: Un ceas alimentat solar, Synchronar 2100, intră pe piață.
Cine a inventat panourile solare?
Charles Fritts a fost prima persoană care a generat electricitate folosind panouri solare – în 1884 – dar au mai trecut 70 de ani până când acestea au devenit suficient de eficiente pentru a fi utile. Primele panouri solare moderne, cu o eficiență încă modestă de 4%, au fost dezvoltate de trei cercetători la Bell Laboratories, Daryl Chapin, Gerald Pearson și Calvin Fuller. Acești trei pionieri s-au bazat pe umerii uneori neglijați ai predecesorului lor de la Bell Labs, Russel Ohl, care a descoperit cum cristalele de siliciu acționau ca semiconductori atunci când erau expuse la lumină.
Era creșterii (sfârșitul secolului al XX-lea)
Criza energetică de la începutul anilor 1970 stimulează prima comercializare a tehnologiei solare. Penuriile de petrol în lumea industrializată duc la o creștere economică lentă și la prețuri ridicate ale petrolului. Ca răspuns, guvernul SUA creează stimulente financiare pentru sistemele solare comerciale și rezidențiale, institute de cercetare și dezvoltare, proiecte demonstrative pentru utilizarea electricității solare în clădirile guvernamentale și o structură de reglementare care încă sprijină industria solară astăzi. Cu aceste stimulente, costul panourilor solare scade de la 1.865 USD/watt în 1956 la 106 USD/watt în 1976 (prețuri ajustate la dolarii din 2019).
1973: Un embargo petrolier condus de națiunile arabe crește prețul petrolului cu 300%.
1973: Universitatea din Delaware construiește Solar One, prima clădire alimentată exclusiv cu energie solară.
1974: Actul de demonstrație pentru încălzirea și răcirea solară (Solar Heating and Cooling Demonstration Act) solicită utilizarea energiei solare în clădirile federale.
1974: Agenția Internațională pentru Energie (International Energy Agency) este înființată pentru a studia și prognoza piețele energetice.
1974: Administrația SUA pentru Cercetare și Dezvoltare Energetică (ERDA) este creată pentru a promova comercializarea energiei solare.
1974: Asociația Industriilor de Energie Solară (SEIA) este formată pentru a reprezenta interesele industriei solare.
1977: Institutul de Cercetare a Energiei Solare (Solar Energy Research Institute) este înființat de Congres. Acum este Laboratorul Național pentru Energie Regenerabilă (NREL).
1977: Producția mondială de celule fotovoltaice depășește 500 kW.
1977: Departamentul de Energie al SUA este înființat.
1978: Actul privind Politicile de Reglementare a Utilităților Publice (PURPA) din 1978 pune bazele pentru contorizarea netă prin obligarea utilităților să achiziționeze electricitate de la „instalații calificate” care îndeplinesc anumite standarde privind sursa de energie și eficiența.
1978: Actul Fiscal pentru Energie (Energy Tax Act) creează Creditul Fiscal pentru Investiții (ITC) și Creditul Energetic Rezidențial pentru a oferi stimulente pentru achiziționarea de sisteme solare.
1979: Revoluția Iraniană întrerupe exporturile de petrol din Orientul Mijlociu, forțând creșterea prețurilor petrolului.
1979: Președintele SUA Jimmy Carter instalează panouri solare pe acoperișul Casei Albe, ulterior demontate de președintele Ronald Reagan.
1981: Finanțat de Statele Unite și Arabia Saudită, primul sistem fotovoltaic cu concentrare intră în funcțiune.
1981: Solar Challenger devine primul avion solar din lume capabil să zboare pe distanțe lungi.
1981: Solar One, un proiect pilot solar termic în deșertul Mojave lângă Barstow, California, este finalizat de Departamentul de Energie al SUA.
1982: Primul parc solar de mare anvergură este construit lângă Hesperia, California.
1982: Districtul de Utilități Municipale din Sacramento (Sacramento Municipal Utility District) comandă prima sa instalație de generare a electricității solare.
1985: Celule de siliciu care pot atinge o eficiență de 20% sunt create de Centrul pentru Inginerie Fotovoltaică de la Universitatea New South Wales din Australia.
1985: Bateriile litiu-ion, utilizate ulterior pentru a stoca energia regenerabilă, sunt dezvoltate.
1991: Primele baterii litiu-ion ajung la producție comercială.
1992: Creditul Fiscal pentru Investiții este făcut permanent de Congres.
2000: Germania creează un program de tarif de tip feed-in pentru a stimula industria solară.
Ce este un tarif de tip feed-in?
Un tarif de tip feed-in este un program guvernamental care garantează prețuri peste cele ale pieței pentru producătorii de energie regenerabilă, implicând de obicei contracte pe termen lung pentru a oferi investitorilor certitudine în dezvoltarea timpurie a noilor tehnologii, înainte ca acestea să fie capabile să se susțină comercial singure.
Era maturității (secolul al XXI-lea)
De la o tehnologie costisitoare, dar solidă din punct de vedere științific, energia solară beneficiază de sprijin guvernamental continuu pentru a deveni cea mai ieftină energie din istorie. Succesul său urmează curba S, unde creșterea inițială a unei tehnologii este lentă și determinată doar de primii adoptatori, apoi experimentează o creștere explozivă pe măsură ce economiile de scară permit scăderea costurilor de producție și extinderea lanțurilor de aprovizionare. În timp ce modulele solare costau 106 USD/watt în 1976 (în dolarii din 2019), acestea scad la doar 0,38 USD/watt în 2019, 89% din această scădere având loc din 2010.
2001: Home Depot începe să vândă sisteme de energie solară rezidențiale.
2001: Suntech Power este fondată în China și devine lider mondial în tehnologia solară.
2006: Comisia de Utilități Publice din California (California Public Utilities Commission) aprobă Inițiativa Solară din California (California Solar Initiative) pentru a oferi stimulente pentru dezvoltarea solară.
2008: NREL stabilește un record mondial pentru eficiența celulelor solare la 40,8%.
2009: Agenția Internațională pentru Energie Regenerabilă (IRENA) este înființată.
2009: Actul American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) oferă $90 de miliarde USD în investiții în energie curată și stimulente fiscale, inclusiv subvenții și garanții de împrumut pentru proiecte de energie solară.
2009: China introduce tarife de tip feed-in pentru a stimula creșterea în industria solară.
2010: Președintele SUA Barack Obama reinstalează panouri solare și un încălzitor solar de apă la Casa Albă.
2011: Falimentul Solyndra și fiasco-ul investițional încetinesc creșterea industriei solare.
2013: Instalațiile solare fotovoltaice la nivel mondial depășesc 100 de gigawați.
2015: Tesla introduce pachetul de baterii litiu-ion Powerwall pentru a permite proprietarilor de instalații solare pe acoperiș să stocheze electricitate.
2015: China devine lider mondial în capacitatea instalată de sisteme solare, depășind Germania.
2015: Google lansează Project Sunroof pentru a ajuta proprietarii de case să evalueze fezabilitatea instalării solare pe acoperiș.
2016: Instalațiile solare în Statele Unite ating un milion.
2016: Solar Impulse 2 realizează primul zbor fără emisii în jurul lumii.
2016: Las Vegas, Nevada, devine cel mai mare oraș din America al cărui guvern este administrat în întregime cu energie regenerabilă, inclusiv de la copacii cu panouri solare din fața Primăriei.
2017: Industria solară angajează mai mulți oameni în generarea de electricitate în SUA decât o fac industriile combustibililor fosili.
2019: Prima fermă solară plutitoare offshore este instalată în Marea Nordului Olandeză.
2020: Este mai ieftin să construiești o nouă centrală solară decât să continui să operezi o centrală existentă pe cărbune.
2020: California impune ca toate casele noi să aibă panouri solare.
2020: Agenția Internațională pentru Energie afirmă că „Solara este noul rege al piețelor de electricitate”.
2021: Apple, Inc. anunță că construiește cea mai mare baterie litiu-ion din lume pentru a stoca energie de la ferma sa solară de 240 megawatt-oră din California.
-
Când a ajuns energia solară în SUA?
Deși prima celulă fotovoltaică oficială din lume a fost creată de un francez, Alexandre-Edmond Becquerel, în 1839, conceptul nu s-a impus în SUA până când Bell Laboratories a dezvoltat prima celulă solară capabilă să convertească energia solară în electricitate, în 1954.
-
Cum a fost realizat primul panou solar?
Primul obiect numit panou solar, realizat în 1883 de inventatorul newyorkez Charles Fritts, a fost făcut prin acoperirea seleniului, un mineral găsit în sol, cu aur.
