Bachelor's Thesis

Synergistic use of photovoltaic power plants and electric cars

Final Thesis 1.64 MB

Author of thesis: Šimon Horák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Filip Toman, Ph.D.

Reviewer: Ing. Libor Kudela, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the possibility of integrating photovoltaic panels into the body of an electric vehicle and utilizing the generated electrical energy during vehicle operation. The introductory part describes the operating principle of photovoltaic cells, types of photovoltaic panels, degradation phenomena affecting their efficiency, as well as issues related to electromobility and the energy demands of electric vehicles.
The practical part of the thesis focuses on the design of photovoltaic panel placement on the body of the Volkswagen ID. Buzz electric vehicle. The vehicle model was created using Autodesk Fusion 360 and Autodesk Inventor software, while simulations of electrical energy production were carried out in HelioScope. The thesis also includes an evaluation of the influence of the generated energy on extending the driving range of the electric vehicle, together with a technical and economic assessment of the proposed solution.

Keywords:

photovoltaics, electric vehicle, photovoltaic panels, energy self-sufficiency, extended driving range of electric vehicles, solar electric vehicle, synergistic utilization, maximum potential

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval svou závěrečnou práci a odpověděl na otázky vedoucího i oponenta. Dále odpovídal na dotazy členů zkušební komise a to následovně: Jaké provozní možnosti dané řešení umožňuje. - Odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D. (předseda)
Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D. (člen)
Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Mergl, Ph.D. (člen)
prof. Štefan Čorňák, Dr. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Filip Toman, Ph.D.

Předložená bakalářská práce Šimona Horáka se zabývá integrací fotovoltaických panelů (VIPV) do karoserie elektromobilu s cílem maximalizovat energetickou soběstačnost a prodloužit jeho dojezd.  Téma vhodně kombinuje oblasti obnovitelných zdrojů energie a moderního automobilového inženýrství, přičemž stanovené cíle zadání byly splněny.

V rešeršní části autor popisuje fyzikální principy fotovoltaického jevu, vlastnosti hlavních typů křemíkových článků a jevy, které negativně ovlivňují jejich provoz (např. degradační koeficienty či vznik lokálních přehřátí). Teoretický úvod rozšiřuje o problematiku trakčních akumulátorů (technologie NMC, LFP, NCA) a uvádí historické i současné reálné příklady solárních vozidel.

Praktická část práce je zaměřena na aplikaci flexibilních monokrystalických panelů na modelovém vozidle Volkswagen ID Buzz. Autor pracoval s digitálním 3D modelem vozidla, který upravil a analyzoval v CAD programech Autodesk Fusion 360 a Autodesk Inventor. Na základě geometrických možností identifikoval využitelné plochy karoserie: střechu (3,1 m²), zadní dveře (0,6 m²) a přední dveře (0,4 m²).

Na základě těchto ploch navrhl tři varianty (A – pouze střecha, B – střecha a zadní dveře, C – střecha a všechny dveře). Roční simulace výroby elektrické energie autor realizoval ve specializovaném softwaru HelioScope. Technické posouzení doplňuje o vliv systému na prodloužení dojezdu vozidla s průměrnou spotřebou 19,7 kWh/100 km a o ekonomické zhodnocení (úspory při nabíjení ze sítě a návratnost komponentů).

Práce má přehlednou strukturu a logickou návaznost. Grafické výstupy z CAD prostředí a tabulková srovnání jsou na odpovídající úrovni. Formální náležitosti, citace i styl psaní plně vyhovují požadavkům na bakalářskou práci.

Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A (Výborně).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

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

Předložená bakalářská práce se zabývá aktuálním a perspektivním tématem využití fotovoltaických systémů v elektromobilitě. Práce je logicky rozdělena na rešeršní a praktickou část. V rešeršní části autor přehledně popisuje princip fungování fotovoltaických článků a uvádí příklady jejich aplikací na elektromobilech. Praktická část je zaměřena na návrh umístění fotovoltaických panelů na karoserii modelového elektromobilu Volkswagen ID. Buzz a na technicko-ekonomické zhodnocení tohoto řešení. Práce je řazena systematicky, jednotlivé kapitoly na sebe plynule navazují. Rešerše je zpracována na adekvátní úrovni a grafická úprava dokumentu odpovídá standardům bakalářské práce. V praktické části mi však chybí detailnější rozbor nákladů na instalaci. Ekonomicky je zhodnocena pouze jedna varianta, přestože by bylo vhodné poskytnout čtenáři srovnání nákladů a ekonomické bilance všech uvažovaných variant. Z tohoto důvodu nemohu udělit nejlepší možné hodnocení. Práci vnímám jako zdařilé dílo a doporučuji ji k obhajobě s celkovým hodnocením B – velmi dobře.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V práci popisujete tři úrovně pokrytí vybraného automobilu fotovoltaickými panely, přičemž každá následující varianta (B, C) přináší stále menší přínos v podobě generované elektřiny. Jak by se podle vás změnily náklady na instalaci v případě varianty A? Byla by v takovém případě ekonomická bilance příznivější? Je ekonomicky výhodné pokrývat fotovoltaickými panely i plochy dveří?
  2. Ve Vaší rešerši uvádíte příklad automobilu Ford C-Max, který s plochou fotovoltaických panelů o velikosti 1,5 m² dokáže denně vyrobit energii odpovídající dojezdu přibližně 34 km. Jaké množství energie tomuto dojezdu přibližně odpovídá? Za jakých podmínek tento údaj platí a jaká je účinnost fotovoltaických panelů u tohoto vozu?
  3. Jak byste porovnal přínos fotovoltaických panelů integrovaných do karoserie vozidla s alternativou nabíjení vozidla z domácí stacionární fotovoltaické elektrárny? Jak výkonnou domácí fotovoltaickou elektrárnu by bylo možné pořídit za ekvivalentní náklady (tj. přibližně 70 000 Kč)?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová