Master's Thesis

Proposal for power consumption optimization of photovoltaic power plant

Final Thesis 3.4 MB

Author of thesis: Ing. Jan Mareček

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lukáš Radil, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis is focused on opportunities of optimization of electric power consumption from photovoltaic power plant. In theoretical part are presented basic principles and possibilities of photovoltaic system connection. It continues with an overview of backup systems and types of batteries. Practical part is about prediction of production and consumption of electric power, possibilities of power management and optimization. Next chapter deals with battery life cycle and their suitability for photovoltaic system. The last part of this thesis is the quantification of the stored electric energy economic value.

Keywords:

Photovoltaic system, photovoltaic power plant, production and consumption of electric energy, optimization, battery, battery life, economic evaluation

Date of defence

10.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval diplomovou práci na téma Návrh optimalizace spotřeby elektrické energie z fotovoltaické elektrárny. Dotazy oponenta byly zodpovězeny s připomínkou komise u poslední otázky. V rámci rozpravy byly položeny dotazy na optimalizaci spotřeby, které student vysvětlil. Dotaz na wattrouter student zodpověděl s dopomocí komise. Dotaz na dobu akumulace energie student zodpověděl s dodatečnou připomínkou komise.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Power Electrical Engineering (M-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Dr. Ing. Jiří Gurecký (člen)
Ing. Jiří Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Kašpírek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Student Bc. Jan Mareček se ve své práci zabývá problematikou optimalizace spotřeby elektrické energie z fotovoltaické elektrárny. Práce má za cíl poskytnout návod provozovateli fotovoltaické elektrárny pro rodinný dům, jak efektivně využívat elektrickou energii s co nejlepší efektivitou vzhledem k vyrobenému množství energie dle dostupnosti slunečního svitu, akumulační kapacity a životnosti jednotlivých komponent. Na konkrétních příkladech jsou vyčísleny energetické a ekonomické možnosti při uskladnění elektrické energie v akumulátorech a její využití v aplikacích. Práce je rozdělena do 9 kapitol a 4 příloh a splňuje požadavky zadání a osnovy práce. Text je psán srozumitelně a grafická úprava práce je na velmi dobré úrovni. K drobným nedostatkům bych zařadil seznam symbolů a zkratek umístěný až v závěru práce a absenci některých zkratek a prakticky všech používaných veličin a jejich jednotek. Zkratka UPS je na straně 22 chybně vysvětlena. Student pracoval během semestru víceméně samostatně a konzultace využíval v nezbytně nutné míře, věcné a cílené na složitější úkoly. Některé pasáže zpracovávané studentem mohly být probrány detailněji na úkor částí, které jsou víceméně rešeršní. Např. v kap. 8.2 student dojde k závěru nerentabilnosti investice, ale dále neřeší příčiny a možné další řešení, aby návratnost byla reálná – jiný počet akumulátorů, jiný měnič apod. Pro podrobnější analýzu optimalizace spotřeby by bylo třeba vytvořit lepší model chování spotřebičů s časovým rozložením spínacích časů a provést simulace v různých režimech. To v práci uvedeno není a použitá metoda je velmi zjednodušeným konceptem.
Závěrem lze však konstatovat, že práce splňuje požadavky zadání a doporučuji ji k obhajobě u státní závěrečné zkoušky. Points proposed by supervisor: 85
Display more

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Radil, Ph.D.

Student Jan Mareček vypracoval práci s názvem: „Optimalizace spotřeby elektrické energie z fotovoltaického zdroje“.
Práce je členěna do 9 (!) kapitol a má celkem 88 stran.
Na úvod musím poznamenat, že ačkoliv je práce sázena v prostředí LaTeX, tabulky a obrázky mají velmi nízkou úroveň (obrázky nejsou ani překresleny) a některé jsou doslova nečitelné (obr. 6.4 aj.).  Dle mého názoru je to škoda a snižují kvalitu textu. 
První polovina práce se věnuje obecnému (a zbytečnému) popisu zařízení, které lze využít pro kompletní FV elektrárnu jako jsou články, akumulátory, měniče apod. Některé ilustrace jsou zbytečné a jejich informační hodnota je nulová (obr. 4.5). 
Samotná práce začíná na straně 39 kapitolou 5 (!). Student zde prezentuje měření spotřeby elektrické energie zkoumaného objektu a predikuje výrobu elektrické energie pomocí FV panelů. K této části mám připomínku k části 5.4.1. Technické označení bojleru je zásobník teplé vody (podle staršího názvosloví – zásobník teplé užitkové vody). Slovo bojler nepatří do technické práce. Dále, student magisterského programu by měl umět vypočítat spotřebu a dobu ohřevu zásobníku aniž by použil, cituji: „jednoduchý internetový program“. 
Stať  6.1.1. popisující osvětlovací soustavu a rozebírající klady a zápory světelných zdrojů, je dle mého zcela zbytečná. Měl být popsán současný stav, nový navržený stav a hodnocení. Je zbytečné udávat převodní tabulky mezi klasickou žárovkou a LED zdrojem.
Další kapitola popisuje řízení soustavy. Je zde popisován princip a funkce wattrouteru. K této kapitole mám pouze poznámku o tom, že wattrouter je zařízení na hranici regulérnosti z pohledu sítě.
Kapitola 7 se zabývá akumulátory. Opět nepřesnost. Student uvádí, že řazení akumulátoru má vliv na kapacitu. Ale neuvádí, jestli v jednotkách Wh nebo v Ah. Správné označení uváděného lithiového akumulátoru je LiFePO4 , nikoliv LiFePo4 (Po je polonium).
Ekonomické hodnocení je velmi jednoduché a netuším, zda-li do optimalizace byly započítány i úsporné světelné zdroje.
V závěru je špatně uvedena roční spotřeba (výroba) el. energie řádově v kWh. Autor měl na mysli možná denní hodnoty.

Práce obsahuje místy i pravopisné chyby.
Přes veškeré výtky doporučuji práci k obhajobě a hodnotím stupněm C. Topics for thesis defence:
  1. 1. Proč jste zvolil daný měnič?
  2. 2. Pokud jsem dobře pochopil, jedná se o optimalizaci současného stavu. Kdyby se do celkové ekonomiky promítly i náklady na FVE a spotřeba domu, jak by systém vycházel? Stačí rámcově.
  3. 3. Co vše se objevilo ve výsledném ekonomickém posouzení?
Points proposed by reviewer: 75
Display more

Grade proposed by reviewer: C