Master's Thesis

Design of a residential photovoltaic power plant with battery storage in Kostelec na Hané

Final Thesis 13.25 MB

Author of thesis: Ing. Petr Staroštík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the design of a photovoltaic power plant. The first part of this project describes the functioning of a photovoltaic power plant, a photovoltaic cell, their properties, parameters, production technologies and the types of photovoltaic cells and a comparison of their efficiencies. In addition to photovoltaic cells, the project describes types of inverters, connection of photovoltaic panels, and also battery storage. It also describes the types of batteries and their parameters are explained. This project focuses on design of photovoltaic system for family house using computer simulation and evaluating results (produced energy, return of cost). The conclusion of the thesis deals with the comparison of 26 variants and their evaluation using multi-criteria analysis.

Keywords:

Photovoltaics, panels, renewable energy sources, panel technologies, efficiency, inverter, hybrid inverter, battery storage, batteries, design, produced energy, return of cost, variants, comparison, analysis.

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. Jaké byly hlavní důvody výběru finální varianty z celkových 26 navržených řešení a které kritérium mělo při rozhodování největší váhu? 2. Jak by se změnila ekonomická návratnost navrženého systému při výraznější změně cen elektrické energie nebo dotačních podmínek? 3. Z výsledků výchozí simulace vyplývá, že navržený systém vykáže ročně až 4 248 kWh nevyužitých přebytků energie, které střídač musí omezovat nebo pálit. Zvažoval jste v některé z variant integraci chytřejšího řízení zátěže (např. automatizovaný ohřev TUV, spínání tepelného čerpadla či nabíjení elektromobilu), což by umožnilo tyto přebytky smysluplně využít v místě a zlepšit tak ekonomiku instalace? Doplňující otázky komise: 1. Zkoumal jste průměrnou poruchovost systémů a její vliv na návratnost? 2. Jak by se změnila návratnost v případě zrušení dotací? 3. Jaká je vzdálenost panelu od střechy dle normy? Jaké jsou důvody pro tuto vzdálenost? 4. Jaké jsou současné trendy ve fotovoltaice?

Language of thesis

Czech

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
doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Diplomová práce studenta Bc. Petra Staroštíka se zabývá návrhem fotovoltaické elektrárny s bateriovým úložištěm pro rodinný dům v lokalitě Kostelec na Hané. Zadání práce bylo splněno v plném rozsahu. Student postupoval systematicky, od teoretického rozboru problematiky přes návrhovou část až po detailní technicko-ekonomické vyhodnocení variant.
V teoretické části práce student prokazuje velmi dobré znalosti v oblasti fotovoltaiky, včetně aktuálních technologií FV článků a akumulace energie. Oceňuji zejména přehledné zpracování jednotlivých technologií (PERC, TOPCon, HJT, BC/ABC) a jejich vzájemné srovnání. Návrhová část je zpracována pečlivě a opírá se o vhodně zvolený simulační nástroj PV*SOL Premium. Velkým přínosem práce je zpracování rozsáhlé množiny variant (celkem 26) a jejich vyhodnocení pomocí multikriteriální analýzy, což svědčí o schopnosti studenta samostatně analyzovat a optimalizovat technické řešení.
Z hlediska výsledků práce student identifikoval optimální variantu návrhu z pohledu investičních nákladů, výroby energie a návratnosti. Práce má tedy nejen teoretický, ale i praktický přínos pro návrh FVE v obdobných podmínkách.
Celkově hodnotím práci jako nadprůměrnou, odborně kvalitní a přehledně zpracovanou. Student prokázal schopnost samostatné inženýrské práce.
. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Petra Staroštíka se zabývá návrhem fotovoltaické elektrárny s bateriovým úložištěm pro rodinný dům v lokalitě Kostelec na Hané. Téma je aktuální a vysoce relevantní jak z hlediska současného rozvoje obnovitelných zdrojů, tak i praktického využití v oblasti energetiky domácností. Cílem práce je navrhnout vhodné řešení fotovoltaického systému, vyhodnotit jeho energetické přínosy a ekonomickou návratnost, a to včetně porovnání více variant.
Práce je logicky strukturována do teoretické a praktické části. Teoretická část poskytuje přehled o principech fotovoltaiky, typech panelů, střídačů i akumulátorů a vytváří dostatečný základ pro další řešení. V praktické části autor postupuje systematicky – od analýzy vstupních podkladů (spotřeba, parametry budovy, legislativní podmínky) přes vytvoření modelu až po samotný návrh a simulaci systému v prostředí PV*SOL. Velmi kladně lze hodnotit práci s variantami, kdy autor porovnává celkem 26 různých konfigurací, což umožňuje objektivnější výběr optimálního řešení.
Silnou stránkou práce je důraz na praktickou aplikaci a komplexní přístup k návrhu, zahrnující technické i ekonomické aspekty. Autor vhodně interpretuje výsledky simulace, upozorňuje např. na vznik přebytků energie a z toho vyplývající možné předimenzování systému. Přínosné je rovněž zahrnutí dotačních podmínek a jejich vlivu na návratnost investice.
Po formální stránce je práce přehledná a logicky strukturovaná. Rozsah teoretické části je poměrně široký a některé pasáže působí více jako obecný rešeršní přehled, který mohl být těsněji provázán s vlastní návrhovou částí. V textu se místy objevují drobné stylistické či jazykové nepřesnosti, které však nesnižují odbornou úroveň práce. Celkově autor prokázal schopnost samostatně řešit technický problém a vhodně aplikovat získané poznatky v praktické úloze. Práci doporučučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Jaké byly hlavní důvody výběru finální varianty z celkových 26 navržených řešení a které kritérium mělo při rozhodování největší váhu?
  2. Jak by se změnila ekonomická návratnost navrženého systému při výraznější změně cen elektrické energie nebo dotačních podmínek?
  3. Z výsledků výchozí simulace vyplývá, že navržený systém vykáže ročně až 4 248 kWh nevyužitých přebytků energie, které střídač musí omezovat nebo pálit. Zvažoval jste v některé z variant integraci chytřejšího řízení zátěže (např. automatizovaný ohřev TUV, spínání tepelného čerpadla či nabíjení elektromobilu), což by umožnilo tyto přebytky smysluplně využít v místě a zlepšit tak ekonomiku instalace?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová