Bachelor's Thesis

Řízení fotovoltaického systému pomocí Home Assistant

Final Thesis 1.35 MB

Author of thesis: Bc. Jan Opěla

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Zdeněk Materna, Ph.D.

Reviewer: prof. Dr. Ing. Pavel Zemčík, dr. h. c.

Abstract:

The thesis focuses on control of residential photovoltaic systems using prediction and planning instead of purely reactive behavior. The goal was to design and implement an open-source Home Assistant integration called photoptimizer that combines spot electricity prices, PV production forecasts, household load forecasts, and battery state into a single control cycle. The implemented solution delegates MPC/LP optimization to EMHASS, while the custom integration layer handles input acquisition and validation, transformation of optimization outputs into an executable plan, and safe command execution for the inverter and optional deferrable loads. The integration operates in a quarter-hour loop and includes diagnostic entities and a fallback mode for failure scenarios. The result is a deployable and extensible integration for transparent PV control in Home Assistant, with support for GoodWe and Growatt inverters.

Keywords:

Home Assistant, photovoltaic power plant, open source, optimization, spot electricity prices, battery storage, smart home, integration, energy efficiency

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm B.

Topics for thesis defence

  1. Vaše práce využívá predikci spotřeby energie, pokud jsem dobře pochopil, i predikci výroby solární elektrárny. Využíváte i predikci spotových cen?
  2. Dalo by se na konkrétním příkladu demonstrovat, jaká by mohla být finanční úspora nějaké modelové domácnosti s využitím Vašeho systému?
  3. Do jaké míry jste Vaše řešení srovnal s existujícími řešeními?
  4. Umí Váš systém prodávat při dražších cenách energií?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Information Technology (BIT)

Composition of Committee

doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ondřej Lengál, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Bohuslav Křena, Ph.D. (člen)
Ing. Šárka Květoňová, Ph.D. (člen)
Ing. David Bařina, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Zdeněk Materna, Ph.D.

Celkově práci hodnotím jako dobrou a technicky obhajitelnou. Student vytvořil použitelný prototyp integrace pro Home Assistant s rozumně členěnou architekturou, bezpečnostními prvky a doloženými scénáři nad reálnými i virtuálními provozními daty. Hlavní rezervy vidím v pozdním dokončování, v omezené automatizované testovací sadě a v tom, že přímé fyzické řízení měniče bylo z praktických důvodů ověřeno jen omezeně, zatímco úplnější průběh je doložen na virtuálním dvojčeti.

Evaluation criteria Verbal classification
Information about assignment

Zadání hodnotím jako nadprůměrně náročné pro bakalářskou práci, protože vyžadovalo propojit rešerši domácího energetického managementu, návrh řízení fotovoltaického systému, implementaci integrace pro Home Assistant a praktické ověření nad scénářovými a provozními daty. Pan Opěla vytvořil integraci photoptimizer s vazbou na EMHASS, predikce výroby, spotové ceny a adaptéry pro řízení střídače. Zadání považuji za celkově splněné, s rezervami především v hloubce a průkaznosti závěrečného testování.

Work with literature

Student pracoval s relevantními zdroji k fotovoltaice, systémům domácího energetického managementu, platformě Home Assistant a existujícím podobným řešením. Práce s literaturou je přiměřená prakticky zaměřené bakalářské práci; slouží hlavně k vymezení problému, srovnání dostupných přístupů a návrhu vlastního řešení.

Activity during solution, consultations, communication

Průběh řešení nebyl zcela plynulý. Student měl pomalejší rozjezd, a v průběhu řešení narazil na technické problémy při napojení na střídač. Komunikace a průběžné termíny proto nebyly ideální, ale výsledný artefakt dokládá, že student na práci intenzivně pracoval a dokázal ji technicky dotáhnout.

Activity during completion

Dokončování probíhalo velmi blízko termínu a při testování se objevily potíže, na jejichž hlubší řešení už nezbylo mnoho času. V závěrečné fázi však student projevil výrazné nasazení, reagoval na připomínky a dodal ucelený text, kód i datové podklady k testování.

Publication activity, awards

Zdrojové kódy byly zveřejněny na GitHubu.

Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Celkově práci považuji za zdařilou. Podle mého názoru je silnou stránkou práce realizační výstup, který považuji za funkční, zajímavý a využitelný i v praxi. Za slabší stránku práce považuji text práce, který mohl být zpracován lépe. Celkově hodnotím stupněm velmi dobře (B).

Evaluation criteria Verbal classification Points
The difficulty of the assignment

Evaluation level: more difficult assignment

Zadání práce považuji za spíše obtížnější. Je zaměřeno na automatizaci řízení fotovoltaické elektrárny. Za obtížnější zadání považuji proto, že od studenta vyžadovalo nastudování systémů řízení elektráren a množství dílčích komponentů a jejich rozhraní.

Presentation level of the technical report

Text práce je srozumitelný, kapitoly na sebe v zásadě logicky navazují, nicméně jsou v textu práce patrné určité nedostatky. Například v úvodu práce se popisují výsledky (myslím, že tam nepatří). Kapitola 2 je nadepsána "Teoretická část", přičemž jejím obsahem je shrnutí současného stavu několika technologií a řešení využívaných solárními elektrárnami, ne teorie (snad až na drobnost v sekci 2.3.3). Obávám se, že autor zahrnul do shrnutí současného stavu svoje úvahy (viz například 2.1.4) a pokud to tak není, tak v této části textu chybí citace literatury. Popis existujících řešení v kapitole 2 nepovažuji za dostatečný a kapitola obsahuje i srovnání existujících řešení které je pravděpodobně dílem autora a očekával bych jej spíše jako součást úvahy o koncepci řešení. Dále návrh systému popsaný v kapitole 3.3 příliš neukazuje koncepci práce v tom smyslu. že by bylo vidět vymezení příspěvku autora. To není objasněno ani v kapitole 4, kde autor popisuje implementaci. Ta obsahuje množství implementačních detailů, které snad ani nebyly nezbytné, ale není z nich příliš patrná koncepce realizační části, atd.

65
Formal preparation of a technical report

Po formální a typografické stránce je práce v pořádku a je provedena úhledně. Vytknout snad jde až přílišná "strukturovanost" textu, zejména v kapitole implementace. 

95
Realisation output

Realizační výstup je silnou stránkou práce. Při předvedení bylo zřejmé, že je plně funkční a že mu student věnoval náležitou péči. Zadání splnil a myslím, že i tvůrčím způsobem.

100
Usability of results

Výsledky práce, podle mého názoru, jsou využitelné v praxi a myslím, že je student i zamýšlí využít a dále rozšířit.

The extent to which the requirements of the assignment have been met

Evaluation level: assignment fulfilled

Zadáni práce považuji za splněné v celém rozsahu.

Extent of the technical report

Evaluation level: is within the usual extent

Rozsah textu práce splňuje požadavky a je v obvyklém rozmezí.

Work with literature

Práce obsahuje množství literárních odkazů, které představují dobré informační zdroje pro práci, ale z nichž však, bohužel, řadu nelze považovat za odkazy na literaturu (například odkazy [1], [2], [3], [7], [12]... jsou odkazy na online dokumenty, které neykazují znaky literatury), některé odkazy jsou nekompletní (například u odkazu [4] není příliš patrné, že jde o časopis a chybí ISSN, obdobně [9]), atd. Obecně sekci odkazů na literaturu nepovažuji za dobře zpracovanou.

70
Topics for thesis defence:
  1. Vaše práce využívá predikci spotřeby energie, pokud jsem dobře pochopil, i predikci výroby solární elektrárny. Využíváte i predikci spotových cen?
  2. Dalo by se na konkrétním příkladu demonstrovat, jaká by mohla být finanční úspora nějaké modelové domácnosti s využitím Vašeho systému?
Points proposed by reviewer: 83

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová