Master's Thesis

Revitalization of the photovoltaic power plant with the addition of battery storage monitoring

Final Thesis 26.52 MB Appendix 2.12 MB

Author of thesis: Bc. Ivan Lipták

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Kamil Jaššo, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the revitalization of an existing hybrid photovoltaic power plant installed on a residential building in the Slovak Republic. Based on an analysis of the current system state, technical and safety problems were identified and subsequently addressed through battery storage replacement and electrical installation upgrades. The core contribution of the thesis is the design and implementation of a custom energy measurement, monitoring, and data visualization system enabling real-time observation of the power plant’s operation. The thesis also includes an energy balance simulation and a financial analysis of the project.

Keywords:

Photovoltaic power plant, revitalization, battery storage, monitoring, IoT, energy balance, ESP32, Home Assistant.

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky oponenta k obhajobě: 1. Popište blíže chování Vašeho krokového bucket regulátoru ohřevu vody při extrémně nestabilním (přechodném) počasí, například při rychlém střídání oblačnosti. 2. Zohledňuje Vaše finanční analýza a výpočet návratnosti projektu rizika spojená s novou vyhláškou ÚRSO č. 154/2024 Z. z. ohledně sankčních poplatků za překročení maximální rezervované kapacity (MRK) při neřízené dodávce do sítě od roku 2026? Dokáže Váš systém v případě potřeby aktivně omezit výkon měniče, pokud by hrozilo překročení MRK? Doplňující otázky komise: 1. Uvažoval jste při návrhu i pravděpodobnost vad a jejich příčin? Které prvky jsou v systému nejkritičtější? 2. Testoval jste ochranný kryt vůči vlhkosti?

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Binar, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jiří Maxa, Ph.D. (člen)
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D. (člen)
Ing. Pavla Šabacká, Ph.D. (člen)
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D. (člen)
Ing. Hana Hálová (člen)

Supervisor’s report
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D.

Diplomová práca Bc. Ivana Liptáka sa venuje revitalizácii existujúcej fotovoltaickej elektrárne na rodinnom dome a jej rozšíreniu o vlastný systém merania, monitorovania a riadenia, ktorý spolupracuje s batériovým úložiskom.
Predložená práca pokrýva technickú, softvérovú, ekonomickú aj legislatívnu rovinu. V jednej časti práci študent analyzuje existujúci stav a identifikuje výrazné technické a bezpečnostné nedostatky. Na základe identifikovaných nedostatkov študent navrhuje a realizuje modernizáciu viacerých komponentov FVE, vrátane výmeny batériového úložiska a zároveň odstraňuje závažné nedostatky pôvodnej elektroinštalácie, ktorá bola realizovaná nevyhovujúcim spôsobom.
V ďalšej časti práce študent navrhuje monitorovací systém s využitím IoT a OpenSource technológií (MQTT, Node-RED, Grafana) spolupracujúci s aktuálnym Home Asistentom.
V poslednej časti práce sa študent venuje ekonomickej analýze a prepočtu finančnej návratnosti po revitalizácii.
Študent počas riešenia DP pracoval samostatne, pričom konzultácie využíval cielene podľa potreby. Z predloženej práce je zrejmé, že študent preukázal veľmi dobré technické, softvérové aj praktické inžinierske znalosti. Oceňujem najmä schopnosť integrácie hardvérových a softvérových riešení, samostatný návrh a realizáciu monitorovacieho systému, ako aj systematický prístup k riešeniu identifikovaných problémov. Prácu preto hodnotím 99b/A. Points proposed by supervisor: 99

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá vysoce aktuálním tématem optimalizace a modernizace stávajících domácích fotovoltaických elektráren (FVE), které často narážejí na technologické limity a absenci monitorovacích systémů. Cílem práce bylo navrhnout a realizovat komplexní systém pro logování, vizualizaci a řízení energetických toků s důrazem na zvýšení bezpečnosti a efektivity provozu. Práce nezůstává pouze v teoretické rovině, ale zahrnuje i realizaci a ověření vlastního systému měření, monitorování a vizualizace dat, včetně výměny bateriového úložiště, úprav rozváděče a vyhodnocení ekonomických dopadů revitalizace.
Práce je logicky strukturována do 8 kapitol na 84 stranách textu, obsahuje bohatou obrazovou přílohu a detailní schémata zapojení.
V teoretické části student prokazuje hluboké porozumění principům solárních technologií, akumulačních systémů a legislativnímu rámci v podmínkách Slovenské republiky, včetně nových regulačních poplatků platných od roku 2026.¨
V praktické části student navrhl vlastní čtyřvrstvou desku plošných spojů (DPS) s mikrokontrolérem ESP32-S3, integrovanými obousměrnými snímači energie JSY a rozhraními RS-232, RS-485 a CAN. Student vytvořil softwarové propojení proprietárního MPI protokolu měniče InfiniSolar (získaného reverzním inženýrstvím) a dat z Pylontech BMS do open-source platformy Home Assistant přes Node-RED a MQTT broker. Díky úspěšné revitalizaci a instalaci baterie Pylontech US5000 se v simulaci programu PV*SOL prokázalo prokazatelné zvýšení přímé vlastní spotřeby z 53 % na 71 %. O vysoké odborné úrovni svědčí také ocenění práce cenou ABB na mezinárodní konferenci EEICT 2026.
Práce je sepsána ve slovenském jazyce s vysokou stylistickou i gramatickou úrovní. Typografické zpracování pomocí balíčku thesis (verze 4.11) je příkladné. Citace a seznam literatury čítající 90 zdrojů odpovídají normám a potvrzují autorovu schopnost pracovat s technickou dokumentací. Předložená práce je přehledná a výstižná s vnější úpravou a grafickým zpracováním na výborné úrovni.
Práce splňuje požadavky kladené na diplomovou práci a zadání práce bylo splněno. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A. Topics for thesis defence:
  1. Zohledňuje Vaše finanční analýza a výpočet návratnosti projektu rizika spojená s novou vyhláškou ÚRSO č. 154/2024 Z. z. ohledně sankčních poplatků za překročení maximální rezervované kapacity (MRK) při neřízené dodávce do sítě od roku 2026? Dokáže Váš systém v případě potřeby aktivně omezit výkon měniče, pokud by hrozilo překročení MRK?
  2. Popište blíže chování Vašeho krokového bucket regulátoru ohřevu vody při extrémně nestabilním (přechodném) počasí, například při rychlém střídání oblačnosti.
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová