Master's Thesis

Price optimization of the design of high-temperature heat accumulator

Final Thesis 3.21 MB

Author of thesis: Ing. Tomáš Zubek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Libor Kudela, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the issue of high-temperature thermal energy storage and the design of a passive heat storage system using basalt as the storage material. The theoretical part summarizes current knowledge in the field of thermal energy storage, commonly used storage materials, and existing high-temperature heat storage projects. The practical part focuses on the design of a custom heat storage concept, including design and energy balance calculations. The functionality of the proposed solution is verified using numerical simulations, and the final part of the thesis provides an economic evaluation of the system.

Keywords:

High-temperature thermal energy storage, thermal battery, basalt, energy storage from renewable energy sources

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly částečně zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Charakterizujte vybrané objekty a zdůvodněte jejich výběr. Brali jste do úvahy Biotovo číslo? Popište stavy nabití a vybití akumulátoru. Shrňte hlavní výhody a nevýhody tepelných izolací uvedených v rešerši.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Energy Institute

Study programme

Power and Thermo-fluid Engineering (N-ETI-P)

Specialization

Power Engineering (ENI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skoupý (člen)
Ing. Milan Kořista, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Libor Kudela, Ph.D.

Student zpracoval diplomovou práci na téma cenové optimalizace konstrukce vysokoteplotního akumulátoru. Úspěšně provedl rešerši existujících systémů i relevantních konstrukčních materiálů. Vlastní návrh konstrukce zpracoval systematicky s využitím moderních výpočtových metod a nástrojů, především prostředí OpenModelica. Dále realizoval parametrickou studii sloužící k výběru optimálního řešení a toto řešení následně aplikoval na tři různé objekty s odlišnými tepelnými potřebami, čímž zhodnotil a popsal škálovatelnost navrženého systému. Výsledky simulací využil pro ekonomické zhodnocení celého řešení.Samotná simulace v OpenModelica představuje originální přístup k řešení problému, stejně jako využití umělé inteligence pro automatické rozmístění trubek a topných těles. Student pracoval samostatně a svůj postup pravidelně konzultoval s vedoucím práce. Výsledky práce jsou dobře využitelné v inženýrské praxi. Student prokázal schopnost efektivně využít znalosti získané během studia a jeho diplomová práce splňuje požadavky kladené na závěrečnou diplomovou práci.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Práce se věnuje návrhu a cenovému posouzení vysokoteplotního akumulátoru tepla s využitím čediče jako akumulačního média. Práce obsahuje podrobnou rešerši technologií, materiálů a existujících projektů. Na rešerši navazuje vlastní konstrukční návrh zásobníku, výpočty teplotních stavů a energetických bilancí. Součástí řešení je ekonomické posouzení navrženého řešení. Posouzení je realizováno na 3 ideových variantách velikosti akumulátoru, propojeného s příslušnými objekty různé velikosti.

Formální připomínky:
V práci se vyskytuje menší počet formulačních nepřesností.
V práci chybí seznam použitých veličin včetně jejich jednotek.

Další připomínky:
Použité řešení zahrnuje řadu zjednodušujících předpokladů. Tato zjednodušení jsou v práci korektně komentována, ale v konečném důsledku až moc snižují důvěru ke korektnosti dosažených výsledků.

Závěrečné shrnutí:
Student prokázal schopnost samostatně zpracovat zadané téma a úspěšně aplikovat poznatky nabyté v průběhu studia. Dále prokázal odpovídající dovednost práce s odbornou literaturou a kritické myšlení. Práce splňuje parametry kladené na diplomovou práci a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Použitý výpočet zanedbal vzduchové dutiny v akumulačním médiu. Vysvětlete, jaký Vás k tomu vedl důvod. Zkuste komentovat, co vše by zahrnutí vzduchových dutin ovlivnilo a přibližně s jakým očekávaným dopadem.
  2. Navržené řešení uvažuje s větší tloušťkou izolace na válcovém plášti akumulátoru než na horní a spodní části akumulátoru. Komentujte důvody pro použitou volbu konkrétní tloušťky izolace.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová