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Utiliser les rayons du soleil : des appareils d’Augustin Mouchot aux premiers panneaux solaires

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Le soleil fascine mais reste un mystère. Source de chaleur, il peut aussi être transformé en énergie mécanique, électrique ou chimique. A la fin du 19ème siècle, ces transformations de l’énergie radiante du soleil sont l’objet d’études d’un professeur de mathématiques, Augustin Mouchot.

Le Petit inventeur, 1927

 Il se chauffe sans bois, sans charbon, sans huile et sans gaz, avec rien, avec le soleil. C'est lui qui a imaginé de jeter dans l'âtre cette boule de feu et de lui donner suivant le besoin, une marmite à faire bouillir, une liqueur à distiller, une volaille à rôtir, une pompe à mouvoir ou une chaudière à mettre en vapeur, et par le moyen de cette chaudière un moteur à animer.

Ainsi le journal le Rappel, présente-t-il les travaux d’Augustin Mouchot, en 1878, le qualifiant de "Prométhée moderne".
L’utilisation de l’énergie solaire n’est cependant pas nouvelle : des miroirs ardents étaient déjà  utilisés dans l'Antiquité ; Archimède, dit-on, aurait utilisé un miroir pour mettre le feu à la flotte ennemie devant Syracuse. Buffon construisit un miroir  "constitué de 360 glaces mobiles" qui enflamma des matières combustibles.

Au 19ème siècle, Horace Benedict de Saussure (1740-1799), John Herschell  (1792-1871) ou le Suédois John Ericsson (1803-1889) s’intéressent aussi à l’utilisation de l’énergie solaire.
En France, Augustin Bernard Mouchot (Semur-en Auxois 1825 - Paris, 1911), licencié en physique et en mathématiques, professeur au lycée d’Alençon, de Rennes puis de Tours réalise une heliopompe, "appareil destiné à élever les eaux", dont il dépose le brevet le 4 mars 1861. Il poursuit ensuite ses travaux sur les réflecteurs solaires, qu’il décrit en ces termes - propos repris en 1868 par Cosmos, la revue de vulgarisation scientifique de l’abbé Moignot : "Voici, sans plus de détails, la disposition que je donne à ces appareils. Je prends un vase métallique de forme convenable et, après l'avoir noirci extérieurement, je le place sur du sable, de la brique ou tout autre corps mauvais conducteur ; puis je le recouvre d'une cloche, de verre mince ou d'un châssis vitré, et je l'expose à l'insolation directe en y projetant par derrière un notable surcroît de chaleur au moyen d'un réflecteur métallique de médiocre étendue. L'aspect général de l'appareil varie d'ailleurs avec l'usage auquel on le destine". 

Autorisé à poursuivre ses expériences dans l’atelier impérial de Meudon, Augustin Mouchot peut présenter à Napoléon III, en 1865, une chaudière alimentée par le soleil, une première fois à Saint-Cloud, sans succès en raison du mauvais temps, puis avec les résultats espérés, une seconde fois à Biarritz. Les résultats de ses expériences sont publiés en 1869 dans La chaleur solaire et ses applications industrielles. L'objectif est l'utilisation des rayons solaires pour l’agriculture et  l’industrie, particulièrement dans les régions les plus ensoleillées.
La presse témoigne alors d'un vif intérêt pour ce qu'elle nomme les "machines soleil", à l'instar de La Presse qui lui consacre un grand article dans sa rubrique Science le 2 janvier 1869. Cet intérêt rencontre également les premières préoccupations sur la question de l'approvisionnement en charbon dans une recherche de solutions alternatives.

Les recherches d'Augustin Mouchot, interrompues par la guerre de 1870, sont présentées devant l’Académie des sciences  de la toute jeune IIIème République, le 4 octobre 1875. Augustin Mouchot effectue la démonstration de ses appareils, confectionnant  en quatre heures un pot-au feu d'un kilo de boeuf et d'un assortiment de légumes. La presse s'enthousiasme pour cette nouvelle science, l'Heliodynamisme, à laquelle le journal La Croix consacre un long article en 1883.
 

Le récepteur solaire perfectionné par  Mouchot se compose, comme le précise l'Encyclopédie des sciences, des lettres et des arts, d'un miroir conique dont la surface est faite de panneaux plaqués d'argent poli,  (A sur la reproduction suivante) comprenant en son centre la chaudière noircie (C) recouverte par une cloche de verre (B). L'appareil tourne de 15 degrés par heure et s'incline pour suivre la trajectoire du soleil. C'est un modèle similaire qui est conservé au Musée du Conservatoire national des Arts et métiers.

Le Ministère de l’Instruction publique confie au professeur une mission en Algérie en 1877 pour expérimenter des appareils susceptibles d’accompagner l’exploitation du territoire colonisé. Augustin Mouchot réalise à cette occasion plusieurs réflecteurs alimentés à l’énergie solaire : appareils à vapeur alimentant par exemple des pompes, comme en témoigne cette illustration de la Science populaire en 1882 sur laquelle le soleil met en mouvement une pompe, un coupe-racines, un moulin et une batteuse.

Augustin Mouchot dépose un nouveau brevet de four solaire qu'il présente lors de l’exposition universelle de 1878 dans le pavillon de l’Algérie.
"C'est ainsi", le rappelle La Croix que "l'on put voir, à l'Exposition de 1878, l'énorme réflecteur Mouchot installé sur les pentes du Trocadéro produire au soleil d'octobre de la vapeur avec laquelle on put obtenir un jour, en présence de M. le maréchal de Mac Mahon, un superbe bloc de glace".
La glace est obtenue à l'aide d'un jet de vapeur lancé dans un appareil à ammoniac.

Aux côtés de ce réflecteur parabolique, qui impressionne par ses dimensions, 5 mètres de diamètre, Mouchot présente aux visiteurs de l’Exposition universelle des appareils de taille plus modeste. Il expérimente également la conversion en courant électrique en plaçant une pile au centre du cône. Augustin Mouchot s’associe avec Abel Pfifre qui lui rachète ses brevets français et les brevets vendus à l’étranger pour fonder en 1881 la Société centrale d’utilisation de la chaleur solaire. Il s'agit de donner une dimension industrielle en mettant dans le commerce plusieurs types d'appareils domestiques. Ainsi on peut venir les observer au domicile d'Abel Pfifre, muni du numéro de La Science populaire en guise d'introduction. Sur cette gravure, qui accompagne l'article de 1883, est reproduit un de ces petits appareils solaires gravé au nom de la société.

La Science populaire : journal hebdomadaire illustré, 1882
 

En vue de leur publicité, ces appareils solaires sont présentés lors de salons ou expositions à travers le pays.  En 1882, à l'occasion de la fête de la jeunesse, c'est une imprimerie solaire qui est installée dans le jardin des Tuileries. Son réflecteur solaire produit de la vapeur qui met en mouvement une machine Marinoni pour proposer aux visiteurs des exemplaires du journal Soleil.

C'est l'apogée de l'engouement pour cette nouvelle énergie, marquée par la publication de La conquête du soleil de Louis de Royaumont, par ailleurs secrétaire d'Abel Pfifre. Car les scientifiques commencent à douter du rendement de ces réflecteurs. En effet deux commissions, une à Montpellier, l'autre à Constantine ont été chargées par le Ministère des Travaux publics en 1881 d'examiner la production d'énergie des appareils solaires. Les conclusions, rappelées par l'Année scientifique et industrielle en 1882 ne sont pas favorables : le rendement de l'énergie solaire est jugé trop faible et aléatoire, même dans des régions plus ensoleillées. La question du recours au solaire s'éclipse un temps ou reste du domaine de la fiction comme dans le roman  Le travail, d'Emile Zola en 1901 qui imagine une cité fouriériste dont l'énergie salvatrice sera le solaire.
 Les recherches ne sont  pourtant pas toutes abandonnées. Un regain d'intérêt a lieu dans les années 1920, dans un contexte de crise économique et de questionnement sur l'appauvrissement des ressources de charbon, avec les expériences du docteur Pasteur présentées par la revue Je sais tout en 1928.

La revue le Petit inventeur consacre également deux numéros à la question du solaire en revenant sur les appareils Mouchot dans son numéro de 1927 et en anticipant l'utilisation de l'énergie solaire en 1929 pour la production électrique grâce à l’utilisation de piles thermo-électriques. "Je crois bien qu’il existe de par le monde beaucoup de gens à qui cette manière agréable et économique de se chauffer conviendrait fort", conclut le journaliste. Mais il faut attendre la lente maîtrise du photovoltaïque depuis la mise au point de la première pile par Edmond Becquerel en 1839, les essais dans le premier tiers du 20ème siècle présentés par le Génie civil en 1938, jusqu’aux premières installations de panneaux solaires, pour voir une utilisation plus étendue de l'énergie solaire. Les Annales des mines présentent ainsi en 1980 la station Aerosolec qui combine solaire et éolien ou le relais de Lifou en Nouvelle Calédonie, capables de prendre le relai en cas de panne pour l’alimentation des réseaux de télécommunication. Quant à l'installation de panneaux solaires pour les particuliers, présentée sur cette Une du Petit inventeur en 1929, elle n'est une réalité qu'à partir des années 1990.

Pour aller plus loin, Le portail du développement durable de la BnF
A consulter également :
Jarrige François, «  Mettre le soleil en bouteille » : les appareils de Mouchot et l'imaginaire solaire au début de la Troisième République », Romantisme, 2010/4 (n°150), p. 85-96.
Ribeill Georges, « De l'objet technique a l'utopie sociale. Les ressorts de l'imaginaire technologique des ingénieurs au XIXe siècle », Réseaux, 2001/5 (no 109), p. 114-144.

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