До изобретения первой современной солнечной панели в Bell Labs в 1954 году история солнечной энергетики была прерывистой и движимой отдельными изобретателями и учеными. Позже аэрокосмическая и оборонная промышленность осознали ее ценность, и к концу 20-го века солнечная энергия стала многообещающей, но все еще дорогой альтернативой ископаемому топливу. В XXI веке эта отрасль достигла зрелости, превратившись в зрелую дешевую технологию, которая быстро заменяет уголь, нефть и природный газ на энергетическом рынке. На этой временной шкале освещены некоторые из основных предшественников и событий в появлении солнечных технологий.
Эпоха географических открытий (начало 19 века)
Физика процветала в середине 19 века благодаря экспериментам по изучению электричества, магнетизма и света, а также другим открытиям. Основа солнечной энергии является частью этого открытия, поскольку изобретатели и ученые заложили основу для большей части истории этой технологии.
1839: В возрасте 19 лет француз Александр-Эдмон Беккерель создал первый в мире фотоэлектрический элемент в лаборатории своего отца. Его исследования в области фотогальваники и электричества вдохновили на дальнейшее развитие фотогальваники. Сегодня премия Беккереля вручается ежегодно на Европейской конференции и выставке по фотоэлектрической солнечной энергии.
1861: Математик и физик Огюстен Мушо патентует солнечный двигатель.
1873: Инженер-электрик Уиллоуби Смит обнаружил фотоэлектрический эффект в селене.
Что такое фотоэлектрический эффект?
Фотоэлектрический эффект является ключом к солнечной фотоэлектрической технологии. Фотоэлектрический эффект, сочетающий в себе физику и химию, возникает, когда в материале под воздействием света создается электрический ток.
1876: У.Г. Адамс, профессор натурфилософии Королевского колледжа Лондона, обнаружил «изменение электрического сопротивления селена вследствие лучистого тепла, света или химического воздействия».
1882: Огюст Мушу построил «солнечный двигатель», который обеспечивал достаточную мощность для его печатного станка на солнечной энергии, который можно было выставить в его садах Тюильри в Париже, Франция (на фото ниже).
1883: Изобретатель Чарльз Фриц создает первый солнечный элемент с использованием селена с золотым покрытием. Он преобразует солнечное излучение в электричество с эффективностью менее одного процента.
1883: Изобретатель Джон Эрикссон разработал «солнечный двигатель», в котором использовалась конструкция параболического желоба (PTC) для фокусировки солнечного излучения для работы парового котла. PTC до сих пор используется на солнечных теплоэлектростанциях.
1884: Чарльз Фриц устанавливает солнечные панели на крыше Нью-Йорка.
1903: Компания Solar Motor Company предпринимателя Обри Энеаса начинает продавать паровые двигатели на солнечной энергии для ирригационных проектов в Пасадене, Калифорния. Компания быстро обанкротилась.
1912-1913: Компания Solar Electric Company инженера Фрэнка Шумана построила первую в мире солнечную тепловую электростанцию с использованием PTC.
Эпоха понимания (начало 19 века)
Появление современной теоретической физики заложило основу для лучшего понимания фотоэлектрической энергии. Описание квантовой физикой субатомного мира фотонов и электронов раскрывает механику того, как падающий свет взаимодействует с электронами в кристаллах кремния, создавая электрический ток.
1888: Физик Вильгельм Хальвахс описывает физику фотоэлектрических элементов, теперь известную как эффект Хальвахса.
1905: Альберт Эйнштейн публикует «Эвристические взгляды на генерацию и преобразование света».Объясняет, как свет может производить электрический ток, отталкивая электроны от определенных атомов металлов.
1916: ХимикЯн Чохральский изобретает метод изготовления монокристаллов металлов. Это стало основой для производства полупроводниковых пластин, которые до сих пор используются в электронике, в том числе в солнечных элементах.
1917: Альберт Эйнштейн заложил теоретическую основу фотоэлектрической энергии, введя концепцию света как пакета, несущего электромагнитную силу.
1929: Физик Гилберт Льюис ввел термин «фотон» для описания пакета электромагнитной энергии Эйнштейна.
Эпоха развития (середина 20 века)
На основе изобретения монокристаллического кремниевого солнечного элемента по настоящему изобретению развитие технологии солнечной энергии было тщательно изучено и вышло за пределы лаборатории. Как и многие другие технологии, она возникла в результате исследований, проведенных оборонной и аэрокосмической промышленностью США, и ее первое успешное применение было связано с использованием спутников и освоением космоса. Такое использование демонстрирует эффективность солнечной энергии, хотя большинство технологий все еще слишком дороги для коммерциализации.
1941: инженер Bell Labs.Рассел Ол подал заявку на первый патент на солнечные элементы из монокристаллического кремния .
1947: Пассивные солнечные дома становятся популярными из-за послевоенной нехватки энергии.
1951: Строительство солнечного элемента из германия.
1954: Bell Labs производит первый высокоэффективный кремниевый солнечный элемент. Хотя эти элементы слабы по сравнению с нынешними, они первыми производят большое количество электроэнергии — с КПД около 6%.
1955: Подключен первый телефон на солнечной энергии.
1956: General Electric представляет первый радиоприемник на солнечной энергии. Он может работать и днем, и в темноте.
1958: «Пионер-1» — первый космический корабль, работающий на солнечных батареях.
1960 год: Автомобиль с крышей из солнечных батарей и 72-вольтовой батареей едет по Лондону, Англия.
1961: Организация Объединенных Наций спонсирует конференцию «Солнечная энергия» для «развивающихся стран».
1962: 3600 ячеек от Bell Labs питают Telstar, первый спутник связи, работающий на солнечной энергии.
1967: Советский Союз «Союз-1» становится первым пилотируемым космическим кораблем на солнечной энергии.
1968: Выпуск часов Synchronar 2100, работающих на солнечной энергии.
Кто изобрел солнечную панель?
Чарльз Фриц был первым, кто использовал солнечные панели для выработки электроэнергии – в 1884 году – но прошло еще 70 лет, прежде чем солнечные панели стали достаточно эффективными. Первая современная солнечная панель, разработанная тремя исследователями из Bell Labs — Дэррилом Чемпионом, Джеральдом Пирсоном и Кэлвином Фуллером, по-прежнему имела эффективность лишь 6%. Трое первопроходцев стояли на плечах своего предшественника из Bell Labs Рассела Ола, который открыл, как кристаллы кремния действуют как полупроводники под воздействием света.
Эпоха роста (конец 20 века)
Энергетический кризис начала 1970-х годов стимулировал первую коммерциализацию солнечной технологии. Дефицит нефти в промышленно развитых странах привел к замедлению экономического роста и высоким ценам на нефть. В ответ правительство США создало финансовые стимулы для коммерческих и бытовых солнечных систем, научно-исследовательских институтов, демонстрационных проектов по использованию солнечной электроэнергии в правительственных зданиях, а также нормативную структуру, которая до сих пор поддерживает солнечную промышленность. Благодаря этим стимулам стоимость солнечных панелей выросла с 1890 долларов за ватт в 1956 году до 376 долларов за ватт в 1975 году (цены с поправкой на инфляцию).
1973: Нефтяное эмбарго под руководством арабских стран привело к росту цен на нефть на 300%.
1973: Университет Делавэра строит Solar One, первое здание, полностью работающее на солнечной энергии.
1974: Демонстрационный закон о солнечном отоплении и охлаждении требует использования солнечной энергии в федеральных зданиях.
1974: Создано Международное энергетическое агентство для изучения и прогнозирования энергетических рынков.
1974: Создано Управление энергетических исследований и разработок США (ERDA) для содействия коммерциализации солнечной энергии.
1977: Конгресс учредил Институт исследований солнечной энергии. Сейчас это Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL).
1977: Ассоциация производителей солнечной энергии (SEIA) — организация, представляющая интересы солнечной промышленности.
1977: Мировое производство фотоэлектрических элементов превышает 500 киловатт.
1977: Создано Министерство энергетики США.
1978: Закон о политике регулирования коммунальных предприятий (PURPA) 1978 года заложил основу для чистого учета, требуя от коммунальных предприятий приобретать электроэнергию у «квалифицированных предприятий», которые соответствуют определенным стандартам энергии и эффективности.
1978: Закон о налоге на энергию создает Инвестиционный налоговый кредит (ITC) и Жилищный энергетический кредит, чтобы стимулировать покупку солнечных систем.
1979: Иранская революция нарушает экспорт нефти с Ближнего Востока и приводит к росту цен на нефть.
1979: Президент США Джимми Картер установил солнечные панели на крыше Белого дома, которые позже были сняты президентом Рональдом Рейганом.
1981: Действует первая централизованная фотоэлектрическая система, финансируемая Соединенными Штатами и Саудовской Аравией.
1981: Solar Challenger становится первым в мире самолетом на солнечной энергии.
1981: Solar One, пилотный проект солнечной тепловой энергии в пустыне Мохаве недалеко от Барстоу, Калифорния, завершенный Министерством энергетики США.
1982: Первая крупная солнечная ферма построена недалеко от Хесперии, Калифорния.
1985: Центр фотоэлектрической инженерии Университета Нового Южного Уэльса в Австралии создает кремниевые элементы с эффективностью до 20%.
1985: Разработаны литий-ионные батареи, которые позже использовались для хранения возобновляемой энергии.
1989: Первые солнечные электростанции муниципальной коммунальной районной комиссии Сакраменто.
1991: Начало промышленного производства первых литий-ионных аккумуляторов.
1992: Конгресс сделал инвестиционную налоговую льготу постоянной.
2000: Германия создает программу субсидирования для стимулирования солнечной промышленности.
Что такое зеленый тариф?
«Льготные» тарифы представляют собой государственную схему, гарантирующую производителям возобновляемой энергии цены выше рыночных, часто предусматривающие долгосрочные контракты, что дает инвесторам уверенность в раннем развитии новых технологий, прежде чем они станут коммерчески жизнеспособными.
Зрелая эпоха (21 век)
2001: Home Depot начинает продажу бытовых солнечных систем.
2001: Компания Suntech основана в Китае и становится мировым лидером в области солнечных технологий.
2006: Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии утверждает Калифорнийский план солнечной энергетики, обеспечивающий стимулы для развития солнечной энергетики.
2006: Возобновляемая энергия становится дешевле угля в США.
2007: Google запускает проект Skylight, чтобы помочь домовладельцам определить жизнеспособность солнечной энергии на крыше.
2008: NREL устанавливает мировой рекорд эффективности солнечных элементов — 40,8%.
2009: Создано Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA).
2009: Закон о восстановлении и реинвестировании Америки (ARRA) предусматривает инвестиции в чистую энергетику на сумму 900 миллиардов долларов и налоговые льготы, включая субсидии и кредитные гарантии для проектов солнечной энергетики.
2010: Чтобы стимулировать рост солнечной промышленности, Китай ввел политику льготных тарифов.
2010: Президент Обама переустанавливает солнечные панели и солнечные водонагреватели в Белом доме.
2013: Глобальная установленная мощность солнечных фотоэлектрических систем превысила 10 миллиардов ватт.
2013: Solyndra обанкротилась, а инвестиции подрывают рост солнечной промышленности.
2015: Tesla представляет литий-ионный аккумулятор PowerWall, который позволяет владельцам солнечных батарей на крыше хранить электроэнергию.
2015: Китай обогнал Германию и стал мировым лидером по установленной мощности солнечных систем.
2016: Количество солнечных установок в США достигло 1 миллиона.
2016: «Solar Impulse 2» совершил первый глобальный полет с нулевым уровнем выбросов.
2016: Лас-Вегас, штат Невада, становится крупнейшим городским правительством в Соединенных Штатах, полностью работающим на возобновляемых источниках энергии, включая солнечные батареи перед мэрией.
2017: В солнечной промышленности в США занято больше людей, чем в отрасли ископаемого топлива.
2019: Первая морская плавучая солнечная электростанция установлена в голландском Северном море.
2020: Строительство новой солнечной электростанции обходится дешевле, чем продолжение эксплуатации существующей угольной электростанции.
2020: Калифорния требует, чтобы все новые дома были оснащены солнечными батареями.
2020: Международное энергетическое агентство заявляет, что «солнечная энергия — новый король рынков электроэнергии».
2021: Apple объявляет о создании крупнейшей в мире литий-ионной батареи для использования энергии своей солнечной фермы мощностью 240 МВтч в Калифорнии.
источник — https://www.neilandrew.com/history-of-solar-energy-timeline-and-breakthroughs-5183939