Bachelor's Thesis

Comparison of the possibilities of using photovoltaic and photothermal systems in a family house

Final Thesis 1.88 MB

Author of thesis: Simon Mach

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Filip Toman, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the comparison of the possibilities of using photovoltaic and photothermal systems in a family house. The theoretical part of the thesis focuses on renewable energy sources, especially the use of solar energy, the operating principles of photovoltaic and photothermal systems, and the description of their main components. The practical part includes the design of both systems for a specific family house. Based on climatic data and the energy requirements of the building, suitable technical solutions for the individual systems are proposed. The thesis also includes an economic evaluation of the proposed solutions in terms of investment costs, operation, and return on investment. The final part of the thesis contains a comparison of photovoltaic and photothermal systems from the perspective of technical and economic parameters and evaluates their suitability for use in family houses.

Keywords:

Renewable energy sources, solar energy, photovoltaic system, photothermal system, family house, domestic hot water heating, economic evaluation, return on investment

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: Jaká je životnost FVE a ET systémů? - Odpověděl Fotovoltaický systém s bateriovým úložištěm - technické parametry. - Částečně 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 Simona Macha se zabývá technicko-ekonomickým porovnáním možností využití fotovoltaického (FVE) a fototermického (FT) systému pro rodinný dům. Hlavním cílem bylo navrhnout obě technologické varianty pro konkrétní objekt, nasimulovat jejich energetické zisky a posoudit finanční efektivitu z hlediska úspory nákladů na přípravu teplé užitkové vody (TUV) a vytápění. 

V rešeršní části autor přehledně a systematicky zpracoval fyzikální základy přeměny slunečního záření na energii tepelnou a elektrickou. Popisuje konstrukční uspořádání plochých a vakuových termických kolektorů, technologii fotovoltaických článků, střídačů a akumulačních systémů. Tento teoretický úvod poskytuje korektní základ pro navazující praktickou část.

Praktická část práce je aplikována na modelový rodinný dům, pro který autor provedl dimenzování obou systémů. U fototermické varianty navrhl solární kolektory s odpovídajícím objemem akumulačního zásobníku pro krytí spotřeby TUV. U fotovoltaické varianty se zaměřil na mikroelektrárnu s prioritou ohřevu vody a akumulací přebytků. Výpočty energetických zisků jsou podloženy klimatickými daty pro danou lokalitu. Ekonomická rozvaha korektně porovnává investiční náklady obou technologií, započítává dotační tituly a vyčísluje dobu návratnosti. Autor správně interpretuje, že fotovoltaický systém nabízí vyšší provozní flexibilitu (využití přebytků pro spotřebiče v domě), což pozitivně ovlivňuje celkovou ekonomiku projektu.

Nedostatkem předložené práce je však úroveň jejího formálního a grafického zpracování. Práce po grafické stránce pokulhává. Prezentovaná schémata, diagramy či vložené grafické výstupy vykazují slabší přehlednost, nejednotný formát a horší čitelnost detailů. Tento estetický a formální nedostatek zbytečně snižuje celkový dojem z jinak technicky správně provedeného inženýrského návrhu. Samotný technický přínos se navíc drží v mezích standardních návrhových postupů bez hlubší optimalizace specifických provozních stavů.

Text je napsán ve slovenském jazyce s dobrou stylistickou úrovní. Práce s literaturou a citace odpovídají normám a a oceňuji transparentně uvedení  využití AI nástrojů.

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

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Předložená bakalářská práce měla za cíl porovnání možnosti využití fototermického a fotovoltaického systému v rodinném domě. Definovány byly tři cíle: stručná rešerše komponent fototermických a fotovoltaických systémů, návrh konfigurací systému pro konkrétní rodinný dům a ekonomické posouzení navrhnutých systémů. Rešerše je spíše popisná a chybí jí technické údaje, velmi často používá spíše obecné fráze, jako např. "vyšší cena", "lepší účinnost" apod. V technické zprávě bych očekával více číselných údajů, uvedení konkrétních příkladů typů zařízení. Při samotném návrhu je zde uveden velmi vágní popis lokality a modelového domu, fotografie uvedená v práci je velmi nekvalitní a nevypovídající. Autor nepřesně používá zkratku TUV, teplá užitková voda, která se již nepoužívá. Správný název je teplá voda, zkratka TV. Cíle práce hovoří o návrhu systémů pro rodinný dům, nicméně práce se vůbec nezabývá vytápěním nebo zásobováním domu eletřinou, ale pouze problematikou přípravy TV. Tento rozdíl zde není nijak komentován nebo zdůvodněn. Samotný výpočet je proveden ve velmi zjednodušeném módu, což by nebyl zásadní problém, kdy byl dostatečně zdůvoděn. Po formální stránce ve výpočtové části chybí některé vzorce a výpočty, jsou zde pouze výsledky a není patrné, jak byly stanoveny. Nedostatečné je také zdůvodnění volby některých parametrů, (např. velikost akumulace, podíl tepla získané ze systému, apod.). V rámci výpočtu byly defínovány v některých měsících přebytky tepelné či elektrické energie, se kterými se však ve výpočtu neuvažuje, ačkoliv by mohly zlepšit celkovou bilanci. Za slabé považuji také výsledné okomentování ekonomického vyhodnocení, kdy při návratnosti systému 17 roků je jednoznačné, že při životnosti použitých komponent daná aplikace je jednoznačně nevýhodná a měla by být z ekonomického důvodu odmítnuta jako nevhodná. 

Nicméně i přes výše uvedené výtky práce splnila základní cíle zadání a veškeré zákonné podmínky, práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání D
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Jak a na základě jakých výpočtů byla zvolena velikost akumulační nádrže na 200 l? Jak dlouho dokáže tato nádoba zajistit dostatečné množství TV pro při špatném počasí?
  2. Cíle práce jsou definovány jako návrh konfigurací fototermického a fotovoltaického systému pro modelový dům. Proč návrh uvažuje pouze s ohřevem teplé vody a nezahrnuje možnost vytápění nebo využití elektrické energie v domě?
  3. Na základě čeho byla stanovena distribuce potřeby tepla pro jednotlivé měsíce v tab. 7? Vysvětlete.
  4. Při zhodnocení variant je u varianty fotovoltaika výsledná návratnost 17 roků? Jaká je životnost použitých komponent a jak by se měnila účinnost systému v čase? Má daný systém smysl? Šlo by návratnost systému zlepšit jeho zvětšením a využitím elektřiny v domě pro jiné účely?

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová