En cómo la ciencia abierta puede ayudar a impulsar la generación fotovoltaica ha trabajado el proyecto europeo GRECO (Fostering a Next Generation of European Photovoltaic Society through Open Science), que ha llevado a cabo una serie de proyectos piloto para probar cómo las herramientas de ciencia abierta podrían dar forma al desarrollo de productos fotovoltaicos.
Puesto que las innovaciones fotovoltaicas tocan muchos ámbitos, desde el doméstico hasta el industrial, los comentarios de una variedad de partes interesadas sobre su diseño e implementación pueden ayudar a acelerar su adopción más amplia. El proyecto GRECO, financiado por el programa de investigación e innovación de la Comisión Europea Horizonte 2020 con cerca de 3 millones de euros, ha sido coordinado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
El consorcio de GRECO está compuesto por investigadores, industria, sociedad civil, representantes gubernamentales y organizaciones sin fines de lucro de seis países: España, Portugal, Alemania, Suiza, Bulgaria y Brasil. Además de la UPM, el consorcio ha estado integrado por participantes españoles: la Universidad Pompeu Fabra, la Comunidad Euro-Mediterránea de Regantes (EIC, por sus siglas en inglés) y la Junta de Andalucía.
Innovaciones técnicas en energía fotovoltaica
GRECO es un proyecto que ha tenido una duración de tres años, hasta mayo de 2021, con tres líneas de investigación principales: innovaciones técnicas en energía fotovoltaica, ciencia ciudadana y ciencia abierta. El consorcio no solo ha explorado la ciencia abierta, sino que la ha aplicado en el proyecto, además de otros enfoques de Investigación e Innovación Responsable (RRI). Los investigadores han desarrollado, entre otros, células solares de alta eficiencia, novedosas bombas de calor para riego y sistemas de modelado energético.
Para comprender las barreras percibidas para integrar la ciencia abierta, GRECO trabajó con investigadores fotovoltaicos en España, Brasil, Bulgaria, Alemania, Portugal y Reino Unido. El equipo descubrió que muchos investigadores no lo veían como su responsabilidad, mientras que otros temían que la propiedad intelectual se viera comprometida o les preocupaba la carga de trabajo adicional.
GRECO organizó eventos con más de 100 partes interesadas en energía fotovoltaica, incluidos instaladores, fabricantes, grupos de consumidores y responsables políticos, para identificar las prioridades de investigación. Entre ellas se encuentran la accesibilidad técnica y económica, la alta calidad y eficiencia, reciclabilidad y baja contaminación, junto con la adaptación al entorno.
Pilotos del proyecto GRECO
Los pilotos de GRECO permitieron desarrollar diferentes innovaciones. En un proyecto piloto, en colaboración con propietarios de sistemas fotovoltaicos, el equipo desarrolló modelos de envejecimiento y degradación, lo que condujo a reparaciones in situ con la ayuda de tutoriales en vídeo. Videotutoriales sobre cómo reparar puntos calientes en las células y en soldaduras, diodos de derivación en un cortocircuito de permutación y pérdida de aislamiento eléctrico en los bordes de los módulos.
En otro proyecto piloto se pidió a regantes españoles que utilizan energía fotovoltaica en sistemas a gran escala que redefinieran las preguntas iniciales de investigación. El resultado fue un nuevo diseño fotovoltaico para la alimentación de bombas de alto voltaje que SolaQua, un proyecto de seguimiento, está desarrollando en mayor medida.
Por otro lado, para aumentar la adopción de la energía fotovoltaica en las ciudades, GRECO trabajó en algunas innovaciones de productos específicos. Por ejemplo, el proyecto probó una arquitectura de celda, combinando una celda de perovskita con una celda solar de silicio para producir un novedoso dispositivo de tres terminales.
El proyecto también desarrolló un módulo fotovoltaico avanzado basado en la tecnología de microconcentración altamente eficiente, que actualmente está siendo perfeccionada por el socio del proyecto Insolight, además de una arquitectura fotovoltaica para alimentar bombas de calor para aire acondicionado.
Los módulos de Insolight establecen un estándar de eficiencia del 29% para los paneles solares comerciales. Los resultados fueron validados por el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid, y también se probaron en condiciones reales durante un año en una instalación piloto en el Instituto Suizo de Tecnología en Lausana (EPFL).
Recopilación y mapeo de datos sobre instalaciones fotovoltaicas
Además, los investigadores establecieron colaboraciones efectivas con la sociedad. GRECO inició una iniciativa de ciencia ciudadana, creando una aplicación y una plataforma para recopilar y mapear datos sobre instalaciones fotovoltaicas globales. La aplicación ‘Generation Solar’ actúa como una base de datos de módulos solares en todo el mundo y ayuda a impulsar el uso de la energía fotovoltaica. El contenido de la aplicación se basa en una encuesta entre investigadores y la contribución de ciudadanos de todo el mundo.
Generation Solar se basa en una base de datos de instalaciones fotovoltaicas. Se trata de una aplicación multifacética: crea una comunidad internacional de propietarios, usuarios, investigadores y empresas del sector fotovoltaico; promueve el uso de la energía solar y ayuda a los investigadores a obtener datos precisos para generar modelos más adecuados y contribuir al desarrollo de esta tecnología.
El Centro de Estudios de Ciencia, Comunicación y Sociedad (CCS) de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona gestionó todo el proceso de desarrollo de la aplicación. La herramienta dispone de versiones web y app para iOS y Android, y cuenta con más de 130 instalaciones fotovoltaicas registradas en cinco países europeos.
En la línea de ciencia ciudadana, el personal de GRECO también desarrolló un novedoso procedimiento de reparación de módulos fotovoltaicos. Al incluir a los ciudadanos desde el principio, los científicos adaptaron sus procesos de investigación para satisfacer las demandas de los usuarios finales.
Por otro lado, para cada flujo de trabajo, cabe destacar que GRECO identificó los mejores enfoques de ciencia abierta. Por ejemplo, con el nivel de preparación tecnológica alto (TRL) para el riego, se implementó la innovación abierta. Mientras que con un TRL bajo para la tecnología de celdas solares, se creó una base de datos abierta para compartir información de perovskita basada en 44.000 puntos de datos publicados, obtenidos por más de 80 voluntarios de 25.000 artículos revisados por pares.
Guía práctica de Ciencia Abierta
El consorcio de GRECO ha demostrado cómo la implementación de su lógica en ciencia abierta apoya y contribuye a la excelencia científica. Las lecciones de estos estudios piloto llevaron a la elaboración de una guía práctica para ayudar a los investigadores a incorporar enfoques de ciencia abierta. Como matriz para otros investigadores, GRECO publicó la ‘Guía Práctica de Ciencia Abierta’.
El documento presenta conocimientos de expertos y consejos prácticos sobre la aplicación de la ciencia abierta, basados en la experiencia de un proyecto de investigación complejo en energía solar. El objetivo general de la guía es fomentar las prácticas de la ciencia abierta en todo el mundo.
Los responsables del proyecto indican que se debe mostrar la ciencia abierta como una estrategia beneficiosa tanto para la ciencia como para la sociedad, lo que significa cambiar los incentivos de los investigadores a métricas más colaborativas y persuadir a los ciudadanos para que dejen de considerarse consumidores pasivos de tecnología y ser coprotagonistas de la revolución energética.
Los investigadores de GRECO han demostrado que, al abrir su investigación y llegar a la sociedad, pueden hacer que sus productos sean mejores, más eficientes y más adecuados para la sociedad. Las lecciones aprendidas están ayudando a allanar el camino para que otros investigadores adopten este nuevo estilo de gestión de la ciencia.
GRECO sigue la política de compartir documentos y datos generados dentro del proyecto, para que así sean localizables, accesibles, interoperables y reutilizables. Los resultados, incluidos los artículos científicos, son abiertos y están disponibles a través del repositorio externo Zenodo.