Shelly EM e’ un sistema di domotica fai da te perfetto per realizzare il monitoraggio, il controllo e la gestione di carichi elettrici prioritari oppure per implementare il monitoraggio e l’ottimizzazione dell’autoconsumo del vostro impianto fotovoltaico. Manuale in italiano completo di schema di collegamento elettrico.
Leggi anche la mia guida a Shelly Cloud app e l’articolo sui misuratori di consumo elettrico.
Domotica fai da te Shelly e caratteristiche Shelly EM
L’azienda bulgara Allterco produce una serie sempre più ampia di dispositivi intelligenti a marchio Shelly, in particolare innumerevoli modelli di interruttori WiFi tra cui scegliere in base a:
- numero di carichi elettrici controllabili indipendentemente
- potenza elettrica massima degli apparecchi elettrici comandati
- disponibilità di contatto pulito in uscita
- misura dell’energia elettrica consumata dal carico elettrico controllato
- numero di pinze e potenza elettrica misurabile
| Modello | # Uscite | Corrente Max (A) | Extra |  | |
|---|---|---|---|---|---|
 | Shelly 1 | 1 | 16 |  |  EUR 19,99 |
 | Shelly 1PM | 1 | 16 |  |  EUR 22,99 |
 | Shelly Plug S | 1 | 10 | |  EUR 26,98 |
 | Shelly Dimmer | 1 | 1,1 | |  EUR 29,99 |
 | Shelly 2.5 | 2 | 10 |  |  EUR 29,97 |
 | Shelly EM | 1 | 2 | 2 x 120 A |  EUR 75,00 |
 | Shelly 4 PRO | 4 | 10 | |  EUR 85,00 |
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I dispositivi smart Allterco permettono di controllare i nostri elettrodomestici di casa mediante il vostro smartphone con tre differenti modalità di collegamento:
- Access Point: lo smartphone od il PC si collega direttamente all’access point WiFi del singolo dispositivo utilizzando poi, mediante browser, la web app incorporata nel dispositivo stesso
- Locale: smartphone e dispositivi sono collegati al router WiFi di casa senza accedere ad internet
- Cloud: i dati sono scambiati dal device con l’app sul vostro smartphone attraverso l’uso di un server in cloud attraverso il collegamento ad internet
Le modalità Access Point e Locale permettono di gestire i dispositivi anche in assenza di collegamento ad internet; con l’opzione Cloud potete gestire remotamente i device ovunque vi troviate.
Caratteristiche Shelly EM
Passiamo ora alle caratteristiche generali, alcuni delle quali comuni alla famiglia di dispositivi intelligenti Allterco, dello Shelly EM:
Controllo remoto
Gestione da qualsiasi luogo mediante smartphone, Alexa e Google Home
Connettività WiFi
Collegamento in rete mediante WiFi a 2,4 GHz
Misurazione consumi
Misurazione potenza elettrica in due punti (fino a 120 A ciascuno) con storico dati
Controllo teleruttore
Controllo di un teleruttore esterno (fino a 2 A)
Protezione sovraccarichi
Spegnimento automatico del carico collegato in caso di sovraccarico o sovra-consumo
Programmazione oraria
Programmazione orari di accensione e spegnimento
Programmazione solare
Programmazione accensione e spegnimento in base ad alba e tramonto
Web server integrato
Possibilità di accesso diretto al dispositivo mediante interfaccia web
Senza dimenticare le dimensioni estremamente limitate (39 mm x 36 mm x 17 mm) che permettono di installarlo praticamente ovunque.
Le caratteristiche principali dei trasformatori di corrente (TA) utilizzati per le misure sono le seguenti:
- corrente nominale: 50 A o 120 A
- precisione: 1 %
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Unboxing Shelly EM
Al fine di provarne appieno le caratteristiche, ho acquistato uno Shelly EM con due trasformatori di corrente (TA) da 50 A e 120 A rispettivamente:
L’aspetto esteriore dello Shelly EM e’ assolutamente simile a quello degli altri interruttori WiFi Shelly:
Nella parte posteriore si possono notare:
- PIN GPIO
- pulsante per il reset dello Shelly EM (necessario premerlo 10 secondi)
- LED di stato (in corrispondenza del pulsante)
Soffermandoci sui due trasformatori di corrente (TA) osserviamo che si presentano come dei sensori a clip con dimensioni differenti a seconda della capacita’ di misura (il colore rosa non so come sia saltato fuori in due foto):
Data la natura del prodotto, nonostante il livello di miniaturizzazione, ritengo che manchi un adattatore per il montaggio su binario DIN all’interno di un quadro elettrico.
Schema elettrico di collegamento Shelly EM
Osservando lo Shelly EM dall’alto possiamo riconoscere i morsetti per effettuare i collegamenti elettrici:
- P1+ ingresso positivo per trasformatore di corrente (TA) 1 (conduttore rosso)
- P1- ingresso negativo per trasformatore di corrente (TA) 1 (conduttore nero)
- P2+ ingresso positivo per trasformatore di corrente (TA) 2 (conduttore rosso)
- P2- ingresso negativo per trasformatore di corrente (TA) 2 (conduttore nero)
- L ingresso per conduttore di alimentazione di rete del dispositivo (fase)
- O uscita per comandare un teleruttore esterno (massimo 2 A)
- N ingresso per conduttore di alimentazione di rete (neutro)
Lo schema elettrico di collegamento base dello Shelly EM e’ dunque il seguente:
Ovviamente potrete utilizzare il modello di teleruttore più adatto alle vostre esigenze.
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Per l’installazione dei sensori a clip seguite questi semplici passi:
- aprire il quadro elettrico, al cui interno identificare il cavo di fase, di colore nero o marrone, su cui volete fare la misura
- aprire il sensore facendo leva sulla linguetta di chiusura
- posizionare il sensore a clip intorno al solo cavo di fase
- chiudere il sensore assicurandovi di sentire il clic di chiusura della linguetta
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Configurazione ed utilizzo con app Shelly Cloud
Una volta effettuato il collegamento e l’alimentazione dello Shelly EM, potrete procedere all’associazione del dispositivo ed alla configurazione dell’app come descritto nella mia guida a Shelly Cloud app.
Soffermiamoci ora agli aspetti specifici di questo dispositivo.
Nella schermata principale relativa allo Shelly EM avrete a disposizione per ciascuno dei due canali misurati:
- Stato e pulsante attivazione / disattivazione manuale teleruttore esterno
- Potenza elettrica corrente (W)
- Tensione di rete (V)
- Potenza reattiva corrente (VAR)
- Fattore di potenza (%)
- Storico energia (kWh) e tensione (V)
All’interno delle impostazioni dello Shelly EM potrete selezione la tipologia di trasformatore di corrente (TA) utilizzato:
Shelly EM e scene
Vediamo ora come utilizzare le misure di consumo elettrico dello Shelly EM all’interno di scene dell’app Shelly Cloud come eventi nelle condizioni che comandano delle azioni automatiche:
- sul carico elettrico collegato direttamente allo Shelly EM mediante il teleruttore esterno
- su altri carichi elettrici collegati ad altri interruttori WiFi Shelly
In una scena dell’app Shelly Cloud e’ infatti possibile costruire una condizione mediante la combinazione, con OR ed AND, di più condizioni elementari:
- condizione basata su un evento temporale (timer, attivazione giornaliera, attivazione singola)
- condizione basata su un evento del singolo canale di un dispositivo (cambio di stato, potenza consumata rispetto ad una soglia)
L’evento su base potenza consumata rispetto ad una soglia può avere tre comportamenti possibili:
- una volta (con un parametro in minuti)
- ripetutamente
- on any change
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Applicazioni dello Shelly EM
Partiamo da qualche premessa per capire quando e’ opportuno utilizzare lo Shelly EM per la misura dei consumi anziché uno dei suoi fratelli minori dal costo inferiore (interruttore WiFi e presa intelligente).
Le potenza impegnata nella fornitura elettrica monofase per un’abitazione ha tipicamente queste taglie:
- 3,0 kW corrispondenti a 13 A
- 4,5 kW corrispondenti a 20 A
- 6,0 kW corrispondenti a 26 A
Tenendo conto che possiamo utilizzare:
- fino al 10 % in più senza problemi
- fino al 33 % in più per 90 minuti prima del distacco da parte del contatore
Un sistema di monitoraggio monofase dei consumi elettrici per un’abitazione deve essere in grado di supportare almeno 8,0 kW corrispondenti a 35 A.
Ragionamento molto simile può essere effettuato per le taglie tipiche degli impianti fotovoltaici residenziali.
Quindi perché utilizzare lo Shelly EM per il monitoraggio dei consumi della nostra casa e non un interruttore o presa WiFi Shelly:
- la corrente massima misurabile da un interruttore WiFi (16 A) non e’ assolutamente compatibile con un’ intera abitazione
- disattivando l’interruttore o presa WiFi si interromperebbe la misura
- un interruttore o presa WiFi utilizzato come misuratore di consumo dovrebbe essere sempre attivo e sotto carico: essendo un dispositivo elettronico attivo ne ridurremmo la durate della vita operativa
Possiamo finalmente passare a prendere in considerazione gli scenari di applicazione dello Shelly EM più utili per una casa elettrica domotica:
- il monitoraggio e l’ottimizzazione dell’autoconsumo di un impianto fotovoltaico
- il monitoraggio, il controllo e la gestione di carichi elettrici prioritari
Ho cercato di generalizzali in uno schema logico unico di riferimento:
Approfondiamo ora singolarmente i due scenari di utilizzo per la nostra casa domotica elettrica.
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Shelly EM per monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico
In questo scenario utilizzeremo lo Shelly EM per il monitoraggio e l’ottimizzazione dell’autoconsumo fotovoltaico nel modo seguente:
- il primo sensore misura la corrente / potenza scambiata con la rete
- il secondo sensore dello Shelly EM misura la corrente / potenza prodotta dall’impianto fotovoltaico
- il comando del teleruttore attiva la nostra pompa di calore (o in alternativa scaldabagno elettrico)
La modalità di ottimizzazione dell’autoconsumo dell’impianto fotovoltaico mediante lo Shelly EM dipende dalle possibilità che ci offre la nostra pompa di calore:
- probabilmente ci potrebbe essere un contatto pulito in ingresso che aumenta la potenza di riscaldamento oppure la produzione di acqua calda sanitaria (come lo Smart Grid della Daikin Rotex che avevo già utilizzato nel passato come descritto in questo articolo)
- potremmo anche operare su uno scaldabagno elettrico tradizionale
Per implementare l’autoconsumo fotovoltaico, non serve altro che creare:
- una prima scena che sopra una soglia di potenza elettrica immessa in rete attiva l’uscita di comando dello Shelly EM
- una seconda scena che sotto un’altra soglia di potenza elettrica immessa in rete disattiva l’uscita di comando dello Shelly EM
Vi prego di notare che:
- il TA e’ stato montato verso tale per cui sia rilevato un valore positivo in caso di potenza assorbita dalla rete (e negativo in caso di potenza immessa)
- i due valori di soglia per l’autoconsumo sono di conseguenza negativi
I valori specifici delle due soglie dovranno essere quelli più adatti alle caratteristiche dell’impianto della vostra abitazione.
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Shelly EM per gestione e controllo carichi prioritari
Una spiacevole situazione che può accadere nella nostra abitazione e’ quella che il contatore salti per il superamento della potenza impegnata contrattuale, a causa dell’accensione contemporanea di troppi elettrodomestici.
Sarebbe fastidioso se fossimo in casa, ma potrebbe esserlo ancora di più se il blackout accadesse mentre siamo fuori senza possibilità di tornare o intervenire: non dimentichiamoci che il contatore può attendere fino a 90 minuti prima di staccare se siamo entro il 33 % di eccesso oltre la potenza nominale.
La soluzione a questo problema e’ un sistema di gestione e controllo carichi che intervenga prima del blackout staccando automaticamente gli elettrodomestici considerati meno prioritari.
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Vediamo ora come realizzare con Shelly EM un sistema di gestione e controllo dei carichi prioritari.
Per primo ho provato a stilare una lista in ordine di priorità crescente degli elettrodomestici più energivori (i picchi di assorbimento sono molto indicativi):
- asciugatrice (2.000 W, 9 A)
- lavastoviglie (2.000 W, 9 A)
- forno elettrico (2.000 W, 9 A)
- lavatrice (2.700 W, 12 A)
- pompa di calore (3.000 W, 13 A)
Lo schema logico di riferimento e’ il seguente:
- il sensore misura la corrente / potenza prelevata dalla rete
- il comando del teleruttore attiva la nostra pompa di calore (o in alternativa scaldabagno elettrico)
- un interruttore o presa WiFi attiva e disattiva ciascun elettrodomestico (eventualmente misurando la potenza consumata)
Per implementare il controllo dei carichi prioritari con lo Shelly EM dovremo creare una scena per ciascuna soglia di potenza elettrica prelevata dalla rete disattiva l’interruttore o presa WiFi di controllo del singolo elettrodomestico
Nel mio esempio ho un contatore con potenza impegnata di 4,5 kW:
- fino ai 5 kW (+10 %) nessun problema
- e’ possibile rimanere tra i 5 kW (+10 %) e 6 kW (+33 %) per un massimo di 90 minuti
- oltre i 6 kW (+33 %) c’e’ il distacco immediato
Decido dunque il seguente comportamento:
- entro i 4,5 kW nessuna azione
- oltre i 5,0 kW spegnimento dell’asciugatrice
- oltre i 5,5 kW spegnimento di asciugatrice e lavastoviglie
- oltre i 6,0 kW spegnimento di asciugatrice, lavastoviglie e forno elettrico
Un paio di note:
- potete integrare le scene mediante una notifica dello spegnimento automatico effettuato
- potrebbero essere aggiunte delle scene di riaccensione automatica
Il bello e’ proprio la flessibilità estrema del sistema, al cui centro si trova lo Shelly EM.
Lo schema generale può essere semplificato a piacere, magari utilizzando il solo Shelly EM che comanda direttamente il carico elettrico meno prioritario.
