Bolletta elettrica più conveniente con la misurazione dei consumi

Il caro bollette, con i costi dell’energia in continuo aumento, ha reso ancora più evidente che in passato quanto una politica di contenimento dei consumi debba essere seguita e applicata a ogni livello. Il costo a kWh della componente energia è cresciuto a dismisura negli ultimi mesi com’è immediato verificare nella sezione prezzi e tariffe del sito ARERA (Autorità di regolazione per energia reti e ambiente) e dai dati di sintesi del Gestore Mercati Energetici: il valore PUN (Prezzo Unico Nazionale) è il prezzo di riferimento all’ingrosso dell’energia elettrica che viene acquistata sul mercato della Borsa Elettrica Italiana (IPEX – Italian Power Exchange) e che viene quotidianamente utilizzato dai gestori operanti nel mercato libero per la tariffazione sulle utenze finali dei privati come delle imprese (per conoscere il costo a kWh all’ingrosso PUN va diviso per 1.000 in quanto espresso in €/MWh).

Per una bolletta elettrica più conveniente ciò che si può fare, visti i continui aumenti, è misurare i consumi, rendersi conto di quali dispositivi collegati con il proprio impianto sono maggiormente energivori e agire di conseguenza.

Uno dei più noti fornitori di energia elettrica e gas ha messo a disposizione dei suoi clienti un dispositivo capace di effettuare una misurazione dei consumi energetici della propria utenza, visualizzarli in tempo reale su un’app dedicata e fornire consigli per risparmiare sostituendo ad esempio elettrodomestici di vecchia data o scollegando dispositivi che “succhiano” inutilmente energia appesantendo la bolletta.

Si tratta di un dispositivo NILM (Nonintrusive load monitoring) che viene installato tra il contatore e l’impianto elettrico connesso a valle. Non sono necessarie modifiche sull’impianto (che non richiede ovviamente neppure una certificazione aggiuntiva) proprio perché il monitoraggio dei consumi avviene in modo non intrusivo.

Il dispositivo di monitoraggio messo a disposizione dei clienti interessati dal fornitore di elettricità e gas sposta gran parte delle elaborazioni sul cloud: grazie all’intelligenza artificiale e a un periodo di addestramento che di solito dura un mese, i dati raccolti sulla singola utenza vengono presi in esame lato server e utilizzati per comprendere quali carichi sono collegati a valle (frigoriferi, condizionatori, stufe, forni elettrici e a microonde, ferri da stiro, lavastoviglie, lavatrice, illuminazione,…).
Grazie all’intelligenza artificiale è possibile capire quali dispositivi sono collegati in un determinato istante e restituire quest’informazione all’utente tramite la app.

L’apparecchiatura in questione funziona però solamente se l’utente ha sottoscritto e mantiene attiva un’offerta luce o luce e gas con il fornitore in questione.

Bolletta elettrica aumentata: come passare all’azione con Shelly EM

Un dispositivo NILM disponibile da tempo sul mercato si chiama Shelly EM: si tratta di un misuratore di corrente e tensione WiFi dotato di una pinza amperometrica (se ne possono collegare fino a due) di forma toroidale che consente il monitoraggio del consumo di qualsiasi elettrodomestico, circuito elettrico e apparecchiature per ufficio.

Shelly EM può monitorare il consumo energetico di un singolo dispositivo collegato all’impianto ma può essere installato nel quadro generale per effettuare una misurazione dell’assorbimento di potenza di tutti i carichi via via connessi a valle.

Il vantaggio derivante dall’utilizzo di Shelly EM è che il misuratore di corrente può essere installato in qualunque impianto elettrico (qualunque sia il fornitore del servizio elettrico) misurando sia i consumi da rete che quelli, ove presenti, da pannelli fotovoltaici (è sufficiente servirsi di una seconda pinza amperometrica anch’essa collegata con Shelly EM). Nel caso dei pannelli fotovoltaici Shelly EM indica non solo l’energia assorbita ma anche quella prodotta ed eventualmente reimmessa in rete.

Shelly EM può essere utilizzato da solo oppure, come vediamo brevemente più avanti, con una vastissima schiera di dispositivi per domotica e la smart home. Gli Shelly non necessitano di alcun hub, si collegano direttamente via WiFi con il router, sono amministrabili anche mediante interfaccia Web e supportano comandi inviati via HTTP/UDP e MQTT, protocollo che è diventato punto di riferimento per le comunicazioni con gli oggetti IoT (Internet delle Cose).

Quando la pinza amperometrica collegata all’impianto fotovoltaico restituisce un valore negativo significa che si sta immettendo energia in rete. In questi casi si può impostare un’automazione, servendosi di software come Home Assistant (vedere più avanti), per accendere uno scaldabagno, attivare il condizionatore o far partire un elettrodomestico.

L’app Shelly Cloud consente di leggere i dati rilevati in tempo reale dal misuratore di corrente e tensione, i report generati e creare scenari per ottimizzare il funzionamento dell’impianto e ideare funzioni aggiuntive in totale libertà.
Ad esempio, si può fare in modo che venga inviata una notifica push, sia fatto squillare lo smartphone e riprodotto un avviso vocale con Amazon Alexa e Google Assistant nel momento in cui si fosse toccata la soglia 3 kW. È utile per essere informati di un imminente distacco dell’utenza da parte del gestore per sovraccarico.

Ovviamente si possono impostare scenari del tipo “se…allora“. Un esempio potrebbe essere “se la potenza impegnata supera i 3kW allora spegni il boiler“.
Come viene gestita l’azione di spegnimento? Semplicemente inviando una richiesta a un altro dispositivo che attiva l’automazione: abbiamo visto cosa sono gli Shelly e cosa fanno per la smart home.
Utilizzando una Shelly Plug o, meglio ancora, dei relè Shelly Pro installati sul quadro elettrico si può impostare lo spegnimento di alcuni dispositivi particolarmente energivori.

Inserendo nell’impianto degli Shelly 2.5PM o altri switch Shelly si possono comandare a distanza due carichi fornendo o togliendo alimentazione all’occorrenza. È anche possibile collegarvi dei tasti fisici programmando e gestendo liberamente i canali disponibili.

Con il firmware aggiornato gli Shelly Pro supportano anche lo zero crossing: il relè apre o chiude nell’esatto momento in cui la sinusoide della 230V passa per lo 0. Questo accorgimento elimina il fenomeno dello scintillamento allungando di molto la vita del relè stesso.

Manca la parte legata all’intelligenza artificiale ma gli utenti più smaliziati e volenterosi possono comunque installare, ad esempio, il software per la domotica Home Assistant. Software open source, Home Assistant è progettato per essere un sistema di controllo centralizzato per dispositivi domestici intelligenti (anche di produttori diversi) con particolare attenzione al controllo locale e alla privacy.
Home Assistant è gestibile tramite una comoda e versatile interfaccia Web, con le app per Android e iOS e tramite comandi vocali, ad esempio con Google Assistant e Alexa.

Esistono molti altri server di automazione alternativi a Home Assistant che possono essere installati e configurati dai singoli utenti in locale o su server remoti: i dispositivi Shelly, compreso Shelly EM, li supportano tutti.

Come installare la soluzione per monitorare i consumi elettrici Shelly EM

Ma come si installa, all’atto pratico, un dispositivo come Shelly EM.
Premettiamo innanzitutto che se non si avesse particolare dimestichezza con gli impianti elettrici è essenziale farsi aiutare da un professionista.
Nella scarna guida di Shelly EM anche il produttore ricorda quanto segue: “prima di iniziare l’installazione, leggere attentamente e completamente questa guida e qualsiasi altro documento che accompagna il dispositivo. Il mancato rispetto delle procedure di installazione potrebbe comportare malfunzionamenti, pericolo per la salute e la vita, violazione della legge o rifiuto della garanzia legale e/o commerciale (se presente)“.

Per funzionare Shelly EM richiede di essere alimentato tramite i suoi contatti L e N, come si vede nello schema riprodotto di seguito (fonte: Shelly Cloud. Allterco Robotics).

Su P1+ e P1- si deve collegare una pinza amperometrica mentre su P2+ e P2- è possibile collegarne opzionalmente una seconda. Il morsetto O consente eventualmente di collegare un contattore per disporre il distacco di un carico a valle nel caso in cui l’assorbimento superasse una determinata soglia.

In figura si vedono collegate due pinze amperometriche. Acquistando dal sito ufficiale Shelly si può scegliere il pacchetto con 1 o 2 toroidi e il taglio 50A/120A.

L’installazione di Shelly EM a livello di quadro elettrico si riduce al collegamento di due spezzoni di cavo elettrico con sezione 1,5 mm² ai connettori L e N su un lato.
Si può usare ad esempio un filo blu sul morsetto N per il neutro e un filo nero per L (fase).
Sull’altro lato i cavetti L e N dovranno essere opportunamente collegati alla linea della casa o dell’ufficio, al di sotto dell’interruttore differenziale (avendo cura di togliere prima l’alimentazione). Il cavo blu andrà sul morsetto N mentre il nero su L al di sotto dell’interruttore.

La pinza amperometrica è un dispositivo che qualcuno dei nostri lettori potrebbe avere visto spesso tra le mani dei tecnici che operano per conto del distributore di elettricità. In scala un po’ più piccola rispetto alle pinze amperometriche disponibili su Amazon, anche quella o quelle fornite con Shelly EM rilevano l’intensità del campo elettromagnetico presente attorno a un cavo e la trasformano in un segnale elettrico inviato al misuratore.
Il vantaggio è che abbracciando il cavo fase della linea in ingresso (che giunge poi all’ingresso dell’interruttore generale nel quadro elettrico) con la pinza amperometrica inclusa nella confezione di Shelly EM, è possibile effettuare le misurazioni in totale sicurezza senza modificare nulla sull’impianto.

La pinza amperometrica è un toroide a scatto che, come riportato sul retro dello stesso, deve essere posizionata in maniera tale che il lato K sia sul lato del contatore, L guardi l’ingresso dell’interruttore generale posto a valle. Può essere comunque installata anche a valle dell’interruttore magnetotermico rispettando la direzione K->L.

Lo Shelly EM può essere infine fissato su un supporto presente nel quadro elettrico utilizzando un adattatore DIN.

Per configurare Shelly EM basta avviare l’app Shelly Cloud e andare alla ricerca del dispositivo WiFi appena collegato nel quadro elettrico (la ricerca avviene via Bluetooth). Passando a Shelly EM i dati della rete WiFi (SSID e password), il dispositivo diventa subito amministrabile da smartphone ed è possibile iniziare subito a leggere i consumi, anche in tempo reale. Come suggerimento generale, è bene assegnare un indirizzo IP statico a Shelly EM (come a tutti gli altri dispositivi Shelly): in questo modo è possibile ad esempio accedere al pannello di amministrazione Web usando sempre lo stesso IP (da digitare nella barra degli indirizzi del browser).
L’indirizzo IP statico deve essere scelto al di fuori dell’intervallo utilizzato dal server DHCP (solitamente impostato sul router nella sezione LAN).

È inoltre essenziale verificare i valori delle pinze amperometriche installate (esempio 50A o 120A) e, soprattutto se ne fossero state installate due, assegnare loro un nome facile da identificare.

In definitiva, Shelly EM rappresenta una facile porta d’ingresso verso un mondo, quello dell’automazione e della domotica, che non soltanto aiuta a maturare una maggiore consapevolezza sui propri consumi energetici e sull’importanza di ridurli ma consente di arricchire la casa o l’ufficio con meccanismi che fino a qualche anno fa non era neppure lontanamente immaginabile gestire a costi contenuti e con la massima interoperabilità.