Master's Thesis

Optimization of Household Electricity Costs Using the Spot Market

Final Thesis 2.06 MB Appendix 339.9 kB

Author of thesis: Bc. Petr Kallus

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Libor Kudela, Ph.D.

Reviewer: Ing. Radomír Chýlek, Ph.D.

Abstract:

This thesis examines the possibilities for optimizing electricity consumption
through the spot market. The main objective of the thesis is to assess the technical
feasibility of optimization and to evaluate suitable technological solutions.
The theoretical section describes the principles of how the spot market
functions, the impacts of the development of renewable energy sources on the stability
of the power grid, and the possibilities for leveraging emerging electricity price volatility.
Furthermore, technologies applicable to optimizing electricity consumption are
characterized.
The practical section focuses on creating a simulation tool that models the
operation of a family house and subsequently optimizes consumption using individual
simulation models. The simulation is based on publicly available data on the electricity
spot market and meteorological data.
The simulation results show that all proposed variants achieve economically
attractive outcomes and are capable of achieving a return on investment over their
lifetime. The most advantageous variant proved to be the use of an electric vehicle
supplemented by a control system. At the same time, the possibility of generating
economic benefits through consumption optimization on the spot market was
confirmed.

Keywords:

Spot electricity market, consumption optimization, flexibility, energy storage,
consumption simulation, family house

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Je k dispozici dotace na investiční náklady? Odečítáte z výpočtů, kdy elektromobil není k dispozici? Používal jste tržní elektromobil se svými parametry? Zhodnoťte svůj model, je spíše optimistický nebo pesimistický?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

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

Specialization

Power Engineering (ENI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Pavel Milčák, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D. (člen)

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

Student zpracoval diplomovou práci na téma využití proměnlivých spotových cen elektřiny pro optimalizaci provozních nákladů domácností.V práci provedl požadovanou rešerši legislativy týkající se spotového trhu s elektřinou a analyzoval rostoucí četnost odchylek cen elektřiny od základní úrovně. Student si vybral tři hlavní technologické směry, které mohou využívat spotové ceny a běžně se vyskytují v domácnostech. Pro tyto technologie ve shodě s vedoucím práce porovnal výchozí (baseline) scénáře se scénáři optimalizovanými pro využití proměnlivých spotových cen. Vybrané výchozí body jsou smysluplné – jedná se o domácnosti, jejichž majitelé již realizovali jiná zelená řešení a lze u nich předpokládat zájem o implementaci novátorského řešení. Student vytvořil velmi originální simulace provozu navržených systémů v programovacím jazyce Python. Tím prokázal dobrou orientaci v inženýrské problematice a schopnost navrhnout a realizovat poměrně komplexní výpočetní úlohu. Úroveň detailnosti simulací považuji za adekvátní.Student pracoval samostatně, systematicky a svůj pokrok pravidelně konzultoval s vedoucím. Pochopení některých výsledků vyžaduje zvýšené úsilí a prezentace mohla být místy přehlednější. Tato drobná výhrada však nesnižuje skutečnost, že výsledky práce mají vysoký potenciál pro využití v inženýrské praxi.Student prokázal znalosti a dovednosti, které plně odpovídají požadavkům kladeným na závěrečnou diplomovou práci.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Radomír Chýlek, Ph.D.

Student do práce vložil velké úsilí, což je patrné na rozsahu programového řešení. Kód je funkční, strukturovaný a prokazuje, že student problematice prakticky rozumí. Kód bohužel není dostatečně zdokumentován, proto je obtížné se v něm orientovat. Stejně tak není dostatečně popsáno řešení předkládaných variant v samotném těle práce. Chybí mi podrobnější popis použitých metod, postupů a výpočtů, což výrazně ztěžuje kontrolu správnosti předložených výsledků. Místy jsou v práci prohozené popisky tabulek, či jiné textové nepřesnosti, což ztěžuje orientaci. Na konci se autor snaží srovnat jednotlivé varianty dle výnosového procenta a vybrat nejvýhodnější variantu. Tady bych jako hodnotitel a čtenář očekával větší transparentnost a schopnost vysvětlení. Není možno objektivně zhodnotit, zda na ekonomiku provozu má větší či menší vliv optimalizovaná spotřeba, provoz elektromobilu, spotový trh a nebo třeba další referenční hodnoty. Na práci cením její originalitu, zvolené nosné téma považuji za velmi důležité a jeho potenciál nebyl touto prací zdaleka vyčerpán.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita A
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. V práci používáte modelový trojpodlažní dům. V tab. 2 máte parametry budovy, která má velmi nízkou plochu obálky (216 m^2), zároveň má uvedenou nějakou podlahu a strop. Dále v práci (tab. 6) nastavujete modelu počet podlaží = 1. Upřesněte prosím, s jakými parametry budovy/podlaží jste tedy v rámci jednotlivých variant pracoval?
  2. Varianta A: V tab. 3 uvádíte spotřebu ostatních spotřebičů ve stovkách kWh. V tab. 9 v té samé kategorii hodnota poskočí o tři řády výš. Co je příčinou takového navýšení spotřeby? A jestliže jste tam připočítal i ohřev vody, neměl by se zajistit také pomocí TČ?
  3. Varianta B: Optimalizace proběhla i na straně spotřeby zapínáním a vypínáním spotřebičů? (Doba pro start nebo ukončení vaření, praní, topení apod. v modelu podléhá nízkým cenám?) Jak jste do modelu zakomponoval dané spotřebiče?
  4. Varianta B: V této variantě uvažujete s již zakoupeným tepelným čerpadlem z předchozí varianty A. Proč se tedy liší hodnoty v tab. 11 "nové náklady na provoz" a tab. 19 "původní náklady na provoz"? Nevyplývá z toho pak, že je baterie až podezřele výhodná?
  5. Varianta C: Jaký vliv na životnost baterie může mít její cyklické zatěžování, viz obr. 25, den 5.1., bude to mít své vícenáklady? Výrobci doporučují nabíjet baterie elektromobilů pouze na 70-90 %, zohlednil jste to ve své práci? O víkendech se s jízdou elektromobilem neuvažuje ve prospěch optimalizace, domácnost by měla zvážit jak se v tuto dobu dopravovat a pokud by to bylo druhým automobilem, pak není na místě v investičních nákladech odečítat od ceny elektroauta plnou cenu spalovacího vozu. Zkuste s těmito podmínkami přepočítat návratnost varianty C.
  6. Varianta A: Pokud byste v modelu změnil počet podlaží z 1 na 3 (celý dům), jak velká akumulační nádrž se vám pak jeví po tomto škálování jako optimální?
  7. Varianta C: Píšete, že provozní náklady byly stanoveny stejnou metodou jako u varianty A (viz Příloha 2). V příloze žádnou metodu nepopisujete. Nikde neuvádíte nájezd auta, neuvádíte jestli porovnáváte ceny ze spotového trhu, ceny optimalizované apod. Stručně vysvětlete, jak jste se k hodnotám dopracoval (tab. 28).
  8. V práci zmiňujete období nízkých a vysokých cen. Jak rozhodujete, co je nízká a vysoká cena v jednotlivých variantách? Pro variantu C máte nějak ošetřeno, že se elektromobil vždy do rána stihne dobít?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová