BOJANOVSKÝ, J. Optimalizace vytápění rodinného domu tepelným čerpadlem s FVE [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Posudek vedoucího

Skryja, Pavel

Jan Bojanovský se ve své bakalářské práci zaměřil na optimalizaci vytápění rodinného domu pomocí tepelného čerpadla v kombinaci s malou fotovoltaickou elektrárnou. Práce obsahuje detailní rešerši problematiky daného vytápěcího systému. Student analyzoval data získaná z konkrétní instalace tohoto systému. Data, která nebylo možné získat, byla sofistikovaně odhadnuta na základě dostupných měření. Student využil možnosti konzultací a úspěšně splnil všechny požadavky zadání. Jeho práce s literaturou byla velmi kvalitní. Přestože existují drobné výhrady, doporučuji práci k obhajobě a navrhuji známku „A“.

Posudek oponenta

Hudák, Igor

Práce se zabývá optimalizací systému vytápění rodinného domu tepelným čerpadlem v kombinaci s malou fotovoltaickou elektrárnou. Autor provedl důkladnou rešerši týkající se této problematiky a jeho práce je zdařilá. V rámci rešerše autor přehledně popisuje základní principy a funkce tepelných čerpadel, fotovoltaických systémů a akumulace energie. Stručně je popsán historický vývoj ve zmíněných oblastech a popsány technické prvky nejčastěji používaných zařízení. V rešerši je věnována pozornost typům jednotlivých tepelných čerpadel, na které navazuje vysvětlení, jak fungují fotovoltaické panely, jak jsou konstruovány a jaká je jejich nejvýhodnější orientace. Na závěr rešeršní části jsou popsány různé metody akumulace elektrické energie. V další části práce je popsán rodinný dům, na kterém byla realizována instalace tepelného čerpadla a fotovoltaického systému. Dům je zasazen do konkrétní lokality, jsou popsány parametry jednotlivých zařízení a je popsáno jakým způsobem jsou orientované FV panely. Co se týká energetické a ekonomické bilance, tak přesnost obou je přímo úměrná kvalitě vstupních dat. Autor práce musel z objektivních důvodů v některých měsících aproximovat a odhadovat spotřebu. Vhodné by také bylo doplnit schéma jednotlivých toků energie, které by pomohlo se v celém problému rychleji zorientovat. Postup výpočtu jako takový správný a však je obtížné se zorientovat v jednotlivých krocích. Do výpočtu vstupují nepřesná data a není možné brát konečné výsledky, doby návratnosti a bodu zvratu, jako relevantní. Osobně jsem trochu více očekával od cíle „Optimalizace toků energií a návrh akumulace“, autor správně píše, že není v lidských silách systém regulovat manuálně, proto bych očekával tuto kapitolu rozšířenou o návrh některých konkrétních opatření. Např. ohřev vody v akumulační nádrži, který bude řízen zařízením Wattrouter, Shelly, které nepracují se spotovými cenami nebo více rozvede možnosti automatického řízení, které pracuje se spotovými cenami elektřiny. Autor například zmiňuje (Infigy) což mohlo být porovnáno s jinými systémy (Např. Electree, Cubee, atd.). Práce jako taková je dobře členěná a odpovídá vytyčeným cílům ze zadání, až na výjimky jsou všechny informace přehledně doložené, čemuž odpovídá i velký počet citovaných literárních pramenů (107). Práce je kvalitní, ale bohužel ji srážejí nepřesnosti ve výpočtech. Byť je doložen rozsáhlý soubor dat, ocenil bych i soubor s konkrétními výpočty, které by pomohly objasnit některé nejasnosti. Doporučuji k obhajobě. Konkrétní chyby: Čísla stránek neodpovídají odevzdanému dokumentu, dokument má o 3 strany více než uvádí číslování. V několika případech jsou chybně odkazy v textu (např. str. 20 – Obr.X – má pravděpodobně odkazovat na Obr. 12). Rešeršní část je kvalitně sepsaná, ale i tak se v ní vyskytují drobné nepřesnosti. Na str. 11 (uvedené strany odpovídají číslování stránek na spodním okraji) autor porovnává hodnotu GWP pro chladiva R410A a R32, a píše, že chladivo R32 má o 32 % nižší hodnotu GWP než R410A, což ovšem není pravda. Chladivo R32 má nižší hodnotu GWP o 68 %. Na str. 22 uvádí, že pro střechu o velikosti 10 m2 je možné počítat s výkonem 1 kWp, ovšem není zmíněno, že to platí pro plochou (horizontální) střechu, u šikmé střechy (střecha se sklonem) se potřebná plocha snižuje zhruba na polovinu. Bohužel výsledky výpočtu musím označit jako nepřesné a zavádějící. Do výpočtu vstupují hodnoty, které nejsou dříve popsány a není možné identifikovat jejich původ a ověřit jakým způsobem byly hodnoty získány. Jako problematické vnímám, že některé hodnoty (vzhledem k nekompletnímu souboru dat) jsou brány z reálné spotřeby a některé hodnoty jsou brány z výpočtu/simulace. Jeden příklad za všechny, autor na str. 40 a 53 uvádí, že celková spotřeba domu je 10,15 MWh, na str. 53 následně zmiňuje, že FV systém by měl zvládnout pokrýt až 67 % spotřeby domu (podloženo výpočtem na str. 49 – 6,7 MWh). Podle rovnice 20 je teoretická hodnota přetoků 3,55 MWh, tzn. v domě by mohlo být přímo spotřebováno nebo uloženo v baterii 3,15 MWh. Z toho vyplývá, že pro pokrytí spotřeby domu je nutné dokoupit 7 MWh (10,15 MWh – 3,15 MWh). Na str. 60 do výpočtu vstupuje spotřeba rozdělená na NT (6,286 MWh) a VT (1,257 MWh), což by mělo odpovídat celkové sumě nakoupené elektřiny – 7,54 MWh (odpovídá hodnotě spotřeby – viz Tab. 7). Pro výpočty návratnosti používá 7,54 MWh, hodnotu přebytků 3,55 MWh, založenou na teoretickém výpočtu, který počítá, že 3,15 MWh bude spotřebováno v místě výroby. Pokud sečtu hodnotu 7,543 MWh a 3,15 MWh, dostávám hodnotu 10,69 MWh, což by měla být celková spotřeba domu, avšak nekoresponduje s uvedenou celkovou spotřebou 10,15 MWh. Do výpočtu návratnosti s použitím virtuální baterie jsou použity špatné vstupní hodnoty. Autor se odkazuje na ceník ČEZ a produkt Elektřina pro soláry. V porovnání s aktuálním ceníkem, ceny elektřiny v NT, VT nekorespondují s částkami v práci a nesedí ani stálé platby za elektřinu. Do navazujícího výpočtu (rovnice 34) pak vstupují ceny elektřiny, které vycházejí z ceníku E.ON a produktu Variant PRO, se kterým pracuje v předchozím výpočtu (rovnice 32). U výpočtu plateb za energie při využití kondenzačního kotle je poddimenzovaná spotřeba elektřiny, je uvedeno 2 MWh. Celková spotřeba domu je 10,15 MWh a v Tab. 10 je uvedena spotřeba tepelným čerpadlem bez měsíce května – 7,29 MWh (se zohledněním května 7,497 MWh – přepočítáno na základě energie dodané čerpadlem Tab. 9 a uvedeného topného faktoru 3,08). Očekáváná spotřeba by měla být 2,65 MWh nebo by se k této hodnotě alespoň měla blížit. V tomto výpočtu jsou zároveň chybně stanoveny fixní platby za jistič, dle poznámky 27 se počítá s jističem 1x25A. V práci jsou uvedeny některé spotřebiče, které se nacházejí v domě a je mezi nimi i indukční deska s příkonem 7 200 W. Uvažovaný jistič takto vysoký odběr nezvládl pokrýt, musí být použit 3fázový jistič, za který jsou vyšší stálé platby. Kalkulovaná cena výkupu elektřiny je hodně nadsazená a odpovídá roku 2023. Autor se odkazuje na konkrétní ceník společnosti E.ON, který je spíš marketingovým lákadlem. U ceny je uveden doplňující údaj, že se cena v průběhu roku může lišit. Dle informace přímo od E.ON Energie, a.s. mají smlouvy uzavřené s platností od 28.2.2024 do 31.12.2024 výkupní cenu 500 Kč/MWh (ověřeno 29.5.2024). Podobné výkupní ceny nabízejí i jiní obchodníci (např. První česká energie). V závislosti na výkupní ceně, se návratnost bude značně lišit. Bylo by vhodné sjednotit označení obrázků a grafů, standardně se grafy označují stejně jako obrázky. Pokud je z nějakého důvodu použito oboje značení je vhodné pro všechny grafy sjednotit označení. Autor občas zaměňuje pojmy, které znamenají to stejné, např. v Tab 9 používá termín „Energie dodaná tepelným čerpadlem“ v Tab. 10 pak stejná data nazývá „Vyrobené teplo. V seznamu zkratek některé chybí (Např. PERC, NOCT, HIT,…)

eVSKP id 158219