Ao longo da história, a energia solar sempre esteve presente na vida do planeta. Essa fonte de energia sempre foi essencial para o desenvolvimento da vida. Ao longo do tempo, a humanidade vem aprimorando as estratégias para sua utilização.
O Sol é essencial para a existência de vida no planeta: é responsável pelo ciclo da água, pela fotossíntese, etc. As primeiras civilizações perceberam isso e, à medida que as civilizações evoluíram, também evoluíram as técnicas para aproveitar sua energia.
No início eram técnicas para aproveitar a energia solar passiva. Mais tarde, foram desenvolvidas técnicas para aproveitar a energia solar térmica dos raios solares. Mais tarde, a energia solar fotovoltaica foi adicionada para obter energia elétrica.
Importância do Sol para as civilizações antigas
O Sol sempre foi um elemento essencial para o desenvolvimento da vida. As culturas mais primitivas têm se aproveitado disso indiretamente e sem perceber.
Exemplos dessas civilizações podem ser encontrados na Grécia, no Egito, no Império Inca, na Mesopotâmia, no Império Asteca, etc.
Apresentando o uso de energia solar passiva
Os gregos foram os primeiros a usar energia solar passiva de forma consciente.
Desde aproximadamente 400 a.C., os gregos começaram a construir suas casas levando em consideração os raios solares. Esses foram os primórdios da arquitetura bioclimática.
Durante o Império Romano, o vidro foi usado pela primeira vez em janelas para aproveitar a luz e reter o calor solar nas casas. Eles até aprovaram leis que tornavam crime bloquear o acesso dos moradores à eletricidade.
Os romanos foram os primeiros a construir estufas ou casas de vidro. Essas construções permitiram a criação de condições adequadas para o crescimento de plantas exóticas ou sementes trazidas de muito longe. Essas construções ainda são usadas hoje.
Outra forma de utilização solar foi desenvolvida inicialmente por Arquimedes. Entre suas invenções militares, ele desenvolveu um sistema para incendiar navios da frota inimiga usando espelhos para concentrar a radiação solar em um único ponto.
Essa técnica continuou a ser aperfeiçoada. Em 1792, Lavoisier criou seu “forno solar” composto por duas lentes potentes que concentravam a radiação solar em um foco. A concentração da radiação solar permitiu atingir altas temperaturas para fundir metais.
Em 1874, o inglês Charles Wilson projetou e administrou uma instalação para destilação de água do mar no Deserto do Atacama (Chile) para a Fábrica de Salitre de Lastenia Salinas. Esta usina solar tinha capacidade para dessalinizar uma média de 22.500 litros de água por dia.
Os primeiros coletores solares: energia solar térmica
A energia solar térmica tem um lugar na história da energia solar desde o ano de 1767. Neste ano, o cientista suíço Horace Bénédict De Saussure inventou o heliotermômetro, um instrumento com o qual a radiação solar pode ser medida. O desenvolvimento posterior de sua invenção deu origem aos instrumentos atuais para medir a radiação solar.
Em 1865, o inventor francês Auguste Mouchout criou a primeira máquina que convertia energia solar em energia mecânica. O mecanismo envolvia a geração de vapor usando um coletor solar e o movimento de um motor usando sua pressão. Infelizmente, os altos custos impediram que sua invenção fosse colocada em uso comercial.
Mouchout foi uma figura importante na sociedade francesa. Além de criar a primeira máquina a vapor solar, ele idealizou outras invenções. Mouchout inventou um fogão solar que consistia em um tanque coberto de vidro preto exposto ao Sol. No lado do tanque não exposto ao Sol, ele colocou um espelho cilíndrico parabólico para refletir a radiação solar.
Uma impressora movida a energia solar foi até inventada. Uma invenção que foi idealizada por Abel Pifre.
As primeiras células fotovoltaicas
Em 1838, a energia solar fotovoltaica surge na história da energia solar.
Em 1838, o físico francês Alexandre Edmond Becquerel descobriu pela primeira vez o efeito fotovoltaico. Becquerel estava experimentando uma célula eletrolítica com eletrodos de platina e percebeu que, quando exposta ao Sol, a corrente elétrica aumentava.
O próximo passo foi dado em 1873. O engenheiro eletricista inglês Willoughby Smith descobriu o efeito fotoelétrico em sólidos. Neste caso sobre o Selênio.
Poucos anos depois, em 1877, o inglês William Grylls Adams, professor de Filosofia Natural no King's College London, juntamente com seu aluno Richard Evans Day, descobriram que quando expunham o selênio à luz ele gerava eletricidade. Dessa forma, eles criaram a primeira célula fotovoltaica de selênio.
Em 1953, Calvin Fuller, Gerald Pearson e Daryl Chapin descobriram a célula solar de silício. Esta célula produzia eletricidade suficiente e era eficiente o suficiente para operar pequenos dispositivos elétricos.
Painéis fotovoltaicos disponíveis comercialmente só surgiram em 1956. Naquela época, o custo ainda era alto demais para a maioria das pessoas. Por volta de 1970, o preço dos painéis solares fotovoltaicos caiu quase 80%.
Células solares foram usadas em satélites americanos e soviéticos lançados a partir do final da década de 1950.
Abandono temporário do uso de energia solar
Com o advento dos combustíveis fósseis, a energia solar perdeu importância. A tecnologia solar foi prejudicada pelo baixo custo do carvão e do petróleo e pelo uso de fontes de energia não renováveis.
O crescimento da indústria solar foi alto até meados da década de 1950. Naquela época, o custo de extração de combustíveis fósseis, como gás natural e carvão, era muito baixo. Por esta razão, o uso de combustíveis fósseis tornou-se muito importante como fonte de energia e para geração de calor. A energia solar era então considerada cara e abandonada para fins industriais.
O ressurgimento da energia solar
Durante esses anos, o preço dos combustíveis fósseis aumentou. Esse aumento levou ao ressurgimento do uso de energia solar para aquecimento de casas e água, bem como para geração de eletricidade. Os painéis fotovoltaicos são especialmente úteis para residências sem conexão à rede elétrica.
Além do preço, aquecedores de água a gás e carvão em residências eram perigosos porque a má combustão podia gerar gases tóxicos, o monóxido de carbono.
O primeiro aquecedor solar de água foi patenteado em 1891 por Clarence Kemp.
Nesse sentido, Charles Greeley Abbott inventou o aquecedor solar de água em 1936. Sua invenção se tornou popular nessa época na Flórida, Califórnia e outros lugares dos EUA.
A Guerra do Golfo de 1990 aumentou ainda mais o interesse na energia solar como uma alternativa viável ao petróleo.
Muitos países decidiram promover esse recurso renovável emitindo decretos-lei para incentivar seu uso. Em grande parte para tentar reverter os problemas ambientais decorrentes das mudanças climáticas.
Invenções notáveis por data e inventor
Aqui estão algumas invenções notáveis na história da energia solar, com suas datas e inventores:
Século XIX: Os primeiros avanços
- 1839 – Efeito fotovoltaico (Alexandre Edmond Becquerel): Descobriu que certos materiais geram corrente elétrica quando expostos à luz.
- 1866 – Primeiro motor solar (Auguste Mouchout) : Ele criou um motor a vapor movido a energia solar, um dos primeiros dispositivos práticos.
- 1883 – Primeira célula solar de selênio (Charles Fritts) : Ele construiu a primeira célula fotovoltaica funcional, embora com uma eficiência de apenas 1%.
Século XX: Desenvolvimento da energia solar moderna
- 1905 – Explicação do efeito fotoelétrico (Albert Einstein): Seu trabalho sobre a natureza da luz e o efeito fotoelétrico lançou as bases para o desenvolvimento das células solares modernas (Prêmio Nobel em 1921).
- 1954 – Primeira célula solar de silício (Bell Labs: Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson) : Eles criaram a primeira célula fotovoltaica de silício com uma eficiência de 6%, marcando o início da energia solar comercial.
- 1958 – Uso da energia solar no espaço (NASA, satélite Vanguard I): Primeiro satélite alimentado por painéis solares, demonstrando a viabilidade da energia solar no espaço.
Século XXI: Inovações Recentes
- 1994 – Primeira célula solar com mais de 30% de eficiência (NREL, EUA): Eficiência recorde foi alcançada com células multijunção.
- 2016 – Painéis solares ultrafinos e flexíveis (MIT e outras instituições) : Avanços em materiais permitem a integração de células solares em mais superfícies.