Хто винайшов сонячні панелі і до чого тут Ейнштейн: історія популярного джерела енергії

До того, як 1954 року в Bell Laboratories винайшли перші сучасні сонячні панелі, історія цієї чистої енергії являла собою низку злетів і падінь, керованих ученими. Потім космічна та оборонна промисловість визнали її цінність, і до кінця 20 століття енергія сонця стала альтернативою викопному паливу. Про те, як з'явилися фотоелементи і розвивалася зелена енергетика, розповідає видання treehugger.com.

У 21 столітті галузь досягла зрілості, перетворившись на недорогу й ефективну технологію, що швидко замінила вугілля, нафту та природний газ на енергетичному ринку. нижче наведені основні та цікаві факти щодо розвитку сонячної енергетики.

Епоха відкриттів: 19 — початок 20 століття

У середині 19 століття було проведено безліч експериментів у галузі електрики, магнетизму та вивчення світла. Сонячна енергетика не стала винятком, зацікавивши багатьох учених того часу.

1839: У віці 19 років француз Александр-Едмон Беккерель створює перший у світі фотоелектричний елемент у лабораторії свого батька. Його дослідження світла та електрики надихають подальші розробки в галузі фотоелектрики. Сьогодні премія Беккереля щорічно вручається Європейською конференцією і виставкою з фотоелектричної сонячної енергії.

1861: Математик і фізик Огюст Мушу патентує двигун, що працює за рахунок сонячної енергії.

1873: Інженер-електрик Віллобі Сміт відкриває фотоелектричний ефект у селені.

1882: Абель Піфре будує "сонячний двигун", який генерує достатньо електроенергії для живлення друкарського верстата, який він виставляє в саду Тюїльрі в Парижі, Франція.

1883: Винахідник Чарльз Фріттс розробляє перший сонячний елемент з використанням селену, покритого золотом. Його ефективність перетворення сонячного випромінювання в електрику становить менше 1%.

1883: Винахідник Джон Ерікссон розробляє "сонячний двигун", який використовує конструкцію параболічного жолоба (PTC) для фокусування сонячного випромінювання для роботи парового котла. PTC досі використовується на сонячних теплових електростанціях.

1884: Чарльз Фріттс встановлює сонячні панелі на даху в Нью-Йорку.

1903: Solar Motor Company, заснована Обрі Енеасом, починає продавати парові двигуни, що працюють на сонячній енергії, для іригаційних проєктів у Пасадені, США. Незабаром компанія зазнає краху.

1912-1913: Sun Power Company інженера Френка Шумана використовує PTC для будівництва першої у світі сонячної теплової електростанції.

Епоха розуміння: кінець 19 — початок 20 століття

Поява сучасної теоретичної фізики створила основу для глибшого розуміння фотоелектричної енергії. Описи квантовою фізикою субатомного світу фотонів і електронів розкрили механіку того, як вхідне світло руйнує електрони в кристалах кремнію, щоб генерувати електричні струми.

1888: Фізик Вільгельм Хальвакс описує фізику фотоелектричних елементів у тому, що зараз відомо як ефект Хальвакса.

1905: Альберт Ейнштейн публікує "Евристичну точку зору на виробництво і перетворення світла", пояснюючи, як світло створює електричний струм, вибиваючи електрони з атомів деяких металів.

1916: Хімік Ян Чохральський винаходить метод створення монокристалів металу. Це стає основою для створення напівпровідникових пластин, які дотепер використовують в електроніці, включно із сонячними елементами.

1917: Альберт Ейнштейн дає теоретичну основу фотовольтаїки, вводячи поняття, що світло діє як "пакети", що переносять електромагнітну силу.

1929: Фізик Гілберт Льюїс вводить термін "фотон" для опису пакетів електромагнітної енергії Ейнштейна.

Епоха розвитку: середина 20 століття

Сонячні технології були взяті на озброєння оборонною і космічною промисловістю США і СРСР. Їхнє перше успішне застосування було в супутниках, задіяних для дослідження космосу. Це демонструє ефективність сонячної енергії, хоча технологія була все ще занадто дорогою для комерціалізації.

1941: Інженер Bell Laboratories Рассел Ол подає патент на перший монокристалічний кремнієвий сонячний елемент.

1951: Створено сонячні елементи з германію.

1954: Bell Laboratories виробляє перший ефективний кремнієвий сонячний елемент. Хоча він був слабшим за сучасні елементи, він міг генерувати значну кількість електроенергії з ефективністю близько 4%.

1955: Здійснено перший телефонний дзвінок на сонячній енергії.

1956: General Electric представляє перше радіо на сонячній енергії. Воно могло працювати як вдень, так і вночі.

1958: Vanguard I стає першим космічним апаратом, що працює від сонячних батарей.

1960: Автомобіль із дахом із сонячних батарей і 72-вольтовою батареєю проїхався Лондоном, Англія.

1962: 3600 осередків із Bell Laboratories живлять Telstar, перший супутник зв'язку на сонячних батареях.

1967: Радянський "Союз-1" стає першим космічним апаратом на сонячних батареях, що перевозить людей.

1972: На ринок надходить перший у світі годинник на сонячних батареях Synchronar 2100.

Епоха зростання: кінець 20 століття

Енергетична криза початку 1970-х років підстьобує першу комерціалізацію сонячної технології. Брак нафти в індустріальному світі призводить до повільного економічного зростання і високих цін на нафту. У відповідь уряд США створює фінансові стимули для комерційних і некомерційних сонячних систем. Завдяки цим стимулам вартість сонячних панелей знижується з 1865 доларів США/Вт у 1956 році до 106 доларів США/Вт у 1976 році.

1973: Університет Делавера (США) будує Solar One, першу будівлю, що працює виключно на сонячній енергії.

1977: Світове виробництво фотоелектричних елементів перевищує 500 кВт.

1979: Президент США Джиммі Картер встановлює сонячні панелі на даху Білого дому, які пізніше були демонтовані президентом Рональдом Рейганом.

1981: Solar Challenger стає першим у світі "сонячним літаком", здатним літати на великі відстані.

1985: Центр фотоелектричної інженерії при Університеті Нового Південного Уельсу в Австралії створює кремнієві елементи, які можуть досягати ефективності 20%.

Епоха зрілості: 21 століття

У 21 столітті сонячні технології нарешті комерціалізували — вони стали доступні для споживачів, які отримали змогу встановлювати сонячні батареї для генерування чистої енергії, її зберігання та повернення в мережу.

2001: Home Depot починає продавати побутові сонячні енергосистеми.

2001: Suntech Power, заснована в Китаї, стає світовим лідером у галузі сонячних технологій.

2008: NREL встановлює світовий рекорд з ефективності сонячних елементів у 40,8%.

2010: Президент США Барак Обама встановлює сонячні панелі та сонячний водонагрівач у Білому домі.

2013: Світові установки сонячних фотоелектричних систем перевищили 100 ГВт.

2015: Tesla представляє літій-іонний акумулятор Powerwall, що дає змогу власникам сонячних батарей на дахах будинків зберігати електроенергію.

2015: Китай стає світовим лідером за встановленою потужністю сонячних систем, обігнавши Німеччину.

2016: Літак Solar Impulse 2 здійснює перший політ навколо світу з нульовим рівнем викидів.

2019: Першу плавучу сонячну електростанцію встановлено в голландському секторі Північного моря.

2020: Дешевше побудувати нову сонячну електростанцію, ніж продовжувати експлуатацію наявної вугільної електростанції.

Раніше ми писали про те, що сонячним панелям знайшли несподіване застосування. У Франції придумали, як поєднати виробництво сонячної енергії та вирощування рослин в одній установці.