Kann eine offene Wissenschaft dazu beitragen, die Generation Photovoltaik anzustoßen?
Die Technologie der Photovoltaik (PV) spielt eine wichtige Rolle bei unserem Übergang von fossilen Brennstoffen zu umweltfreundlicheren Energiequellen. Da PV-Innovationen in vielen Bereichen – vom Haushalt bis zur Industrie – zum Einsatz kommen, könnte das Feedback einer Reihe von Interessengruppen zu deren Konzeption und Umsetzung dazu beitragen, ihre Verbreitung voranzutreiben. Das EU-finanzierte Projekt GRECO (Fostering a Next Generation of European Photovoltaic Society through Open Science) führte eine Reihe von Pilotprojekten durch, um zu testen, wie offene wissenschaftliche Instrumente die Entwicklung von PV-Produkten beeinflussen könnten. „Obwohl die Grundsätze einer offenen Wissenschaft und einer verantwortungsbewussten Forschung und Innovation fest etabliert sind und ihr Wert allgemein anerkannt wird, besteht nach wie vor eine Lücke zwischen der Theorie und der praktischen Umsetzung in den Bereichen Energie und Technik“, erklärt Projektkoordinator Carlos del Cañizo.
Pilotprojekte und Produkte
Um die wahrgenommenen Hürden für die Integration einer offenen Wissenschaft zu verstehen, arbeitete GRECO mit Forschenden der Photovoltaik in Brasilien, Bulgarien, Deutschland, Spanien, Portugal und dem Vereinigten Königreich zusammen. Das Team fand heraus, dass viele Forschende dies nicht als ihre Aufgabe ansahen, während andere befürchteten, dass ihr geistiges Eigentum kompromittiert werden könnte, oder über die zusätzliche Arbeitsbelastung besorgt waren. GRECO organisierte Veranstaltungen mit über 100 Interessengruppen aus dem Bereich der Photovoltaik – darunter Fachkräfte für Installationen, Herstellungsbetriebe, Verbrauchergruppen und Verantwortliche der Politik – um Forschungsprioritäten zu ermitteln. Zu diesen Prioritäten gehören: technische und kostengünstige Verfügbarkeit, hohe Qualität und Effizienz, Wiederverwertbarkeit und geringer Schadstoffausstoß sowie Anpassungsfähigkeit an die Umgebung. Die Pilotprojekte von GRECO erlaubten es dem Team, Innovationen zu entwickeln, die dazu beitrugen, einige dieser Erkenntnisse umzusetzen. In einem Pilotprojekt entwickelte das Team in Zusammenarbeit mit den Eigentumsparteien von PV-Anlagen Modelle für Alterung und Degradation, die zu Reparaturen vor Ort mit Hilfe von Video-Anleitungen führten. „Durch weniger Abfall wird somit die Kreislaufwirtschaft gefördert“, erklärt Cañizo von der Polytechnischen Universität Madrid in Spanien, dem Projektträger. In einem anderen Projekt wurden Bewässerungsunternehmen, die PV-Anlagen in Großbetrieben einsetzen, gebeten, die ursprünglichen Fragestellungen neu zu definieren. Das Ergebnis war ein neues PV-Design (Video auf Spanisch) für die Stromversorgung von Hochspannungspumpen, das SolaQua, ein Folgeprojekt, weiter entwickelt. GRECO hat an einigen spezifischen Produktinnovationen gearbeitet, um die Akzeptanz von PV in Städten zu verbessern. So testete GRECO beispielsweise eine Zellarchitektur, bei der eine Perowskit-Zelle mit einer Silizium-Solarzelle kombiniert wurde, um ein neuartiges Gerät mit drei Anschlüssen herzustellen. Das Team entwickelte außerdem ein modernes PV-Modul auf der Grundlage der hocheffizienten „Mikrokonzentrationstechnologie“ – die derzeit vom Projektpartner Insolight weiterentwickelt wird – sowie eine PV-Architektur für den Betrieb von Wärmepumpen für die Klimatechnik.
Integration der besten offenen wissenschaftlichen Lösung
Für jeden Arbeitsbereich ermittelte GRECO die besten Ansätze für offene Wissenschaft. Zum Beispiel wurde bei einem hohen Technologie-Reifegrad für die Bewässerung offene Innovation eingesetzt. Bei einem niedrigen Technologie-Reifegrad für die Solarzellentechnologie wurde eine offene Datenbank erstellt, um Informationen über Perowskite auf der Grundlage von 44 000 veröffentlichten Literaturdaten auszutauschen, die von über 80 Ehrenamtlichen aus 25 000 von Fachleuten überprüften Artikeln zusammengetragen wurden. GRECO startete sogar eine bürgerwissenschaftliche Initiative, indem es eine App und eine Plattform zur Sammlung und Kartierung von Daten über weltweite PV-Installationen ausarbeitete. Die Erkenntnisse aus diesen Pilotstudien führten zu einem praktischen Leitfaden, der Forschenden helfen soll, Ansätze der offenen Wissenschaft einzubinden. „Unsere von der Basis ausgehende Vision hat die Forschenden bereits inspiriert, und unser praktischer Leitfaden hat ihnen dabei geholfen, in ihrem Einflussbereich Veränderungen vorzunehmen“, so Cañizo. „Die Generation Solar ist zwar grundlegend, aber sie zeigt, was mit den richtigen Mitteln erreicht werden kann“, sagt Cañizo und fügt hinzu: „Was wir brauchen, ist eine Kampagne, die zeigt, dass offene Wissenschaft sowohl für die Wissenschaft als auch für die Gesellschaft eine erfolgreiche Strategie ist. Das bedeutet, dass sich die Anreize für die Forschenden ändern müssen, weg von der Konzentration auf Zitate, hin zu mehr kollaborativen Kennzahlen, und wir müssen die Bürgerinnen und Bürger davon überzeugen, sich nicht länger als passive Konsumierende von Technologie zu betrachten, sondern als Mitwirkende an der Energiewende.“ Die Projektergebnisse, einschließlich wissenschaftlicher Arbeiten, sind auch über Zenodo verfügbar.
Schlüsselbegriffe
GRECO, Solar, Photovoltaik, Bewässerung, offene Wissenschaft, Energie
