Histoire de l’énergie solaire

Borne solaire détection de mouvement (blanc chaud)-140
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Article tiré du livre de Diego Malagueta : « Energie solaire »(2012)

« Selon Kalogirou (2009), l’utilisation de l’énergie solaire dans la plus ancienne grande cité est crédité, mais n’a pas été prouvée, à Archimède (282-212 avant J.-C.), qui avait brûlé la flotte romaine dans la baie de Syracuse (maintenant détenue par l’Italie) en concentrant les rayons solaires en un point de focalisation jusqu’à prendre feu.

Le fait a été mentionné par plusieurs auteurs entre 100 avant JC et ce jusque dans les années 1100. Dans le livre « Optique Vitelio », Le Vitelio, mathématicien polonais, évoque comment l’appareil utilisé par Archimède a été décrit comme un composé de 24 miroirs en verre qui ont convergé vers un seul point focal, alors que certains historiens pensent qu’ Archimède aurait utilisé des boucliers des soldats à la place des miroirs en fonction de la technologie de fabrication du verre crédité ce moment-là. Il ya des rapports mentionnant qu’Archimède aurait écrit un livre (« En brûlant, miroirs »), mais aucune copie n’a survécu. Pendant la période byzantine, Proclus répète l’expérience supposée d’Archimède et brûle la flotte ennemie à Constantinople.

lavoisier four solaire
Figure 1 – Four Solaire Lavoisier (1774)
Source: Kalogirou (2009)

Déjà au XVIIIe siècle, en Europe et au Moyen-Orient, a commencé à être développé des fours solaires, dont l’application était la coulée de métaux, en particulier le fer et le cuivre (LODI, 2011). Selon Kalogirou (2009), l’une des premières applications à grande échelle de four solaire a été développé en 1774 par Lavoisier (Figure 1). Ce four a une lentille principale de 1,32 m de diamètre et de 20cm pour les plus petites, et a pu atteindre des températures de 1750 ° C.

 

machine a vapeur solaire
Figure 2 – collecteur parabolique d’une imprimante solaire-(Paris, 1882)
Source: Kalogirou (2009)

Au cours du XIXe siècle vinrent les premières tentatives pour générer de la vapeur (basse pression) à partir du rayonnement solaire. Les premières machines à vapeur alimentées à l’énergie solaire ont été construites par Auguste Mouchot 1864-1878 en Europe et en Afrique du Nord (Ragheb, 2011 apudLODI, 2011).

Une de ses machines, une imprimante à l’énergie solaire, a été présentée lors d’une exposition internationale à Paris en 1882 et imprimé à 500 exemplaires par heure (figure 2), mais a été jugé trop cher par le gouvernement français à être fabriqués à grande échelle (Ragheb, 2011 apud LODI, 2011).

 

machine a vapeur et moteur
Figure 3 – Concentrateur Parabolique John Ericsson (1870)
Source: Ragheb (2011) apud LODI (2011)

Selon Ibele et la JORDANIE (1956) apud Kalogirou (2009), le développement de nouveaux systèmes a été poursuivi aux Etats-Unis, où un ingénieur, le capitaine John Ericsson a construit le premier moteur à vapeur déplacé directement à l’énergie solaire. Le capitaine construite total, huit chauffage direct de l’eau ou de l’air comme fluides de travail dans le cylindre-parabolique (figure 3).

 

solaire contemporain
Figure 4 – Usine de pompage de l’eau du Nil (Egypte, 1913)
Source: Ragheb (2011) apud LODI (2011)

Le XXe siècle a présenté une évolution continue dans l’utilisation de concentrateurs d’énergie solaire. En 1901, Eneas AG a installé un capteur solaire pour le pompage d’eau dans une ferme en Californie. Selon Kreith et Kreider (1978) apudKalogirou (2009), le système se composait d’une structure semblable à un parapluie inversé, comprenant 1788 miroirs sont alignés à l’intérieur de l’ordinateur. Les rayons du soleil sont concentrés dans une chaudière située à son point focal. Dans la chaudière, l’eau a été vaporisée et pour faire fonctionner une centrifugeuse.

En 1912, Frank Shuman et Charles Vernon Boys construit une usine de pompage de l’eau à proximité du Nil en Egypte (alors le plus grand du monde) (une photo de la plante est illustré à la figure 4). L’usine champ solaire occupé d’environ 1.200 mètres carrés, composée de cylindres paraboliques 62m de long et 4,5 m de large, l’eau est chauffée jusqu’à ce qu’elle se transforme en vapeur directement sur les récepteurs et exploité une pompe avec un débit maximal de 22,7 m³ d’eau par minute (puissance 75kW) (Ragheb, 2011 apud LODI, 2011).

Frank Shuman, inventeur et entrepreneur américain, est présenté par Ragheb LODI (2011) apud (2011) comme un visionnaire et un pionnier de la production d’énergie solaire à grande échelle de l’énergie solaire.

Bien que le projet a été un succès, l’usine a été fermée en 1915 en raison de la Première Guerre mondiale 1, qui s’est approprié la matière végétale. En outre, après la guerre, les grandes découvertes de gisements de pétrole au Moyen-Orient et du Venezuela, a contribué à l’expansion du secteur pétrolier et parallèlement à un oubli de l’énergie solaire (LODI, 2011).

 

Durant les années 1970, ont été les premiers chocs pétroliers et la deuxième en 1973 et 1978 respectivement (Yergin et HOBBS, 2005). Cette crise de l’approvisionnement dans le monde entier sous l’impulsion des encouragements de plusieurs sources d’énergie alternatives et non par hasard, le développement des modèles actuels de capteurs solaires aux États-Unis a commencé dans les années 1970, coordonné par le DOE.

La première centrale solaire commerciale a été installé au Nouveau-Mexique en 1979 par Sandia Laboratory (Sandia National Laboratory), composé de cylindres paraboliques collectionneurs qui ont atteint des températures allant jusqu’à 500 ° C et initialement utilisé pour la chaleur industrielle (Ragheb, 2011 apud LODI, 2011 ).

centrale solaire
Figure 5 – Centrale solaire d’Almería (Espagne)
Source: MINISTÈRE DE LA SCIENCE ET DE L’INNVATION ESPAGNOLE (2011)

Des investissements importants en R & D dans le secteur en Europe est également apparu dans les années 1970. La Plataforma Solar de Almería (PSA), voir figure 5, appartenant à CIEMAT (Centro de Investigaciones énergie Medioambientales y Technology) dans le cadre du Ministère de la Science et de l’Innovation, est le plus grand centre de R & D dans les concentrateurs solaires en Europe et est située dans le désert de Tabernas à Almería, Espagne. Le PSA a été fondée en 1977 et en 1981, prévu pour la 1ère fois au réseau électrique à partir d’énergie solaire thermique à travers le projet de démonstration appelé SPSS / DCS (Small Solar Power Systems / Système distribué Collector) se compose de deux champs solaires paraboliques cylindriques avec une zone d’absorption de 7.602m ². En 1987, le centre de recherche a signé un partenariat avec le gouvernement allemand (Ragheb, 2011 apud LODI, 2011 et MINISTÈRE DE LA SCIENCE ET INNOVACIÓN, 2011).

Le CIEMAT participe à des partenariats  entre consortiums

En 1982, l’entreprise Luz International Limited (Luz) ont développé des capteurs solaires et le cylindre parabolique était responsable de la première usine commerciale d’électricité dans le monde, le SEGS I (14 MW), qui est entré en service en 1983. Viennent ensuite les huit usines, SEGS II à IX, avec des capacités de 30 à 80 MW chacune (LODI, 2011). Cependant, la Lumière a fait faillite en 1991 et les plantes ont été revendus séparément pour différents groupes d’investisseurs et ils restent tous en fonctionnement (Ragheb, 2011 apudLODI, 2011).

En 1986, l’excès de capacité de production inutilisée de l’industrie pétrolière a conduit à la contre-choc pétrolier, lorsque le prix du pétrole a chuté à moins de $ 10US (Maugeri, 2004). L’abondance du pétrole pas cher diminué investissement et le rythme de développement des diverses sources d’énergie alternatives.

Ainsi, aux États-Unis, les années 1990 ont montré une baisse des investissements dans le secteur, le modèle fédéral qui a encouragé l’émergence de SEGS en Californie, PURPA, et la scène est entré en déclin aux États-Unis ne revint à être favorable à l’adoption de l’énergie solaire nouvelles politiques d’incitation dans plusieurs Etats à travers le pays a adopté dans les années 2000, la plupart RPS (Renewable Portfolio Standard). Dans le cas de la Californie, le modèle a été adopté depuis 2002 (Taylor, 2008). Le RPS est un modèle qui repose sur un mécanisme économique dans lequel il se voit attribuer un quota d’énergie renouvelable (ou d’une source spécifique) et ainsi l’équilibre du marché conduirait au prix d’équilibre (Dutra, 2007).

Une autre étape importante pour l’industrie dans le monde étaient les lois d’incitation espagnol, a commencé en 1998 à partir de l’arrêté royal RD 2818/1998 a proposé que les procédures administratives et les conditions de plantes sources renouvelables et alternatives, qui a commencé à recevoir de tarification différenciée et au-dessus de la valeur de marché (feed-in tariffs) comme une incitation (MINISTÈRE DE L’ÉNERGIE DE L’INDUSTRIE Y, 1998 et GONZALEZ, 2008).

Les connaissances acquises en matière de R & D au cours des années et la technologie améliorée ainsi que des incitations économiques qui contribuent aux États-Unis et l’Espagne sont les pays de nos jours références dans le secteur de l’électricité solaire thermique élevée.

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