Monitorování výroby a regulace spotřeby elektrické energie pomocí technologie Raspberry Pi

Bc. Jiří Navrátil

Master's thesis

Energy production monitoring and energy consumption regulation with Raspberry Pi

Abstract:

V diplomové práci se autor věnuje optimalizaci spotřeby elektrické energie v rodinném domě za pomoci minipočítače Raspberry Pi. Dům má na střeše fotovoltaickou elektrárnu a ve sklepě systém elektrické akumulace. Přebytky vyrobené elektřiny jsou přednostně ukládány do akumulátorů a následně je upřednostněna vlastní spotřeba před odevzdáním do veřejné rozvodné sítě. V topné sezóně je spotřeba elektrické energie optimalizována ovládáním elektrického kotle ústředního topení. Řízení takto pojaté chytré domácnosti je realizováno konzolovou aplikací, která na základě parametrů nastavených v konfiguraci a algoritmů implementovaných v kódu, řídí chod zapojených zařízení a o aktuálním stavu informuje v textové formě na terminálu a současně na Raspberry Pi pomocí LCD displeje. Chod domácnosti je autonomní a nepotřebuje ke svému chodu připojení k Internetu. V případě jeho dostupnosti je možné skrze vzdálený zabezpečený ssh přístup sledovat aktuální stav a do chodu manuálně zasáhnout.

Abstract:

This diploma thesis focuses on the optimization of electricity consumption in a family house using a Raspberry Pi minicomputer. The house has a photovoltaic power plant on the roof and an electrical storage system in the basement. Excess electricity, i.e. above the energy level required by the day to day running of the house itself, is initially stored in accumulators and is then used to power equipment which only runs intermittently, e.g. basement dehumidifiers. Any power above and beyond these requirements is then transferred to the external grid. During the colder months when heating is used, electricity consumption is optimized by controlling the electric central heating boiler. The control of this model of smart home is managed via a console application which functions within the parameters which have been set in its configuration, As well as this, the code’s algorithms control the operations of all connected devices and inform the user of the current status of these devices with regards to ambient temperatures in rooms, energy consumption, energy being generated and power purchased from the external grid. This appears in text form on the terminal and on Raspberry Pi via an LCD display. The operation of the household is autonomous and does not require an Internet connection in order for it to function. If available, it is possible to moni-tor the live status of the house via a remote secure ssh access and intervene manually when necessary.

Keywords

Raspberry Pi (RPi), RaZberry, Z-Wave, fotovoltaická elektrárna (FVE), Python, PostgreSQL, InfluxDB

Keywords

Z-Wave, photovoltaic (PV) system, Python, PostgreSQL, InfluxDB, Raspberry Pi (RPi), RaZberry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Josef Pavlíček, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Economics and Management

Master programme / field:
Systems Engineering and Informatics / Informatics