Shelly EM: monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari e fotovoltaico

Shelly EM: monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari e fotovoltaico

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 1Shelly 1116Contatto pulitoEUR 19,99
Shelly 1PMShelly 1PM116EUR 22,99
Shelly Plug SShelly Plug S110EUR 26,98
Shelly DimmerShelly Dimmer11,1EUR 29,99
Shelly 2.5Shelly 2.5210EUR 29,97
Shelly EMShelly EM122 x 120 AEUR 75,00
Shelly 4PROShelly 4 PRO410EUR 85,00

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
Shelly 1 Cloud

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
Controllo remoto

Gestione da qualsiasi luogo mediante smartphone, Alexa e Google Home

Connettività WiFi
Connettività WiFi

Collegamento in rete mediante WiFi a 2,4 GHz

Misurazione consumi
Misurazione consumi

Misurazione potenza elettrica in due punti (fino a 120 A ciascuno) con storico dati

Controllo teleruttore
Controllo teleruttore

Controllo di un teleruttore esterno (fino a 2 A)

Protezione sovraccarichi
Protezione sovraccarichi

Spegnimento automatico del carico collegato in caso di sovraccarico o sovra-consumo

Programmazione oraria
Programmazione oraria

Programmazione orari di accensione e spegnimento

Programmazione solare
Programmazione solare

Programmazione accensione e spegnimento in base ad alba e tramonto

Web server integrato
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 %

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)
Shelly EM

Lo schema elettrico di collegamento base dello Shelly EM e’ dunque il seguente:

Schema di collegamento elettrico Shelly EM
Schema di collegamento elettrico Shelly EM

Ovviamente potrete utilizzare il modello di teleruttore più adatto alle vostre esigenze.

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
Installazione sensore a clip

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.

Shelly Cloud App: guida completa in italiano per dispositivi Shelly

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 su app Shelly Cloud

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)
Shelly Cloud App scene

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
Shelly Cloud App scene

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:

Shelly EM: schema monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari, autoconsumo fotovoltaico
Shelly EM: schema monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari, autoconsumo fotovoltaico

Approfondiamo ora singolarmente i due scenari di utilizzo per la nostra casa domotica elettrica.

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)
Shelly EM: schema monitoraggio e autoconsumo fotovoltaico
Shelly EM: schema monitoraggio e autoconsumo fotovoltaico

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.

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.

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):

  1. asciugatrice (2.000 W, 9 A)
  2. lavastoviglie (2.000 W, 9 A)
  3. forno elettrico (2.000 W, 9 A)
  4. lavatrice (2.700 W, 12 A)
  5. 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)
Shelly EM: schema monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari
Shelly EM: schema monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari

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.

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8 pensieri su “Shelly EM: monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari e fotovoltaico

  1. Alessio

    ho installato uno shelly EM con i due TA inseriti nel verso giusto sui cavi contat./solare. Quando vi è una piccola produzione, funziona totto ok ( solare in positivo contatore negativo e somma dei due) mentre quando i pannelli hanno una produzione solare importante, anche il consumo del contatore mi va in positivo, sommandosi al solare. sapete darmi qualche delucidazione? grazie

  2. Gianluca

    Due TA da 50 sono sufficienti per misurare consumo di una pompa di calore (macchina e compressore sono sue linee separate)? La TA da 120 per cosa dovrebbe essere usata? Per casa con contratto oltre 9kw?
    Ciao,
    Gianluca.

    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Gianluca,

      sono certamente sufficienti. Che siano su linee separate dipende dal tuo impianto.

      Devi immaginare che questo sistema potrebbe essere utilizzato non solo in ambito della singola abitazione ma anche in un condominio o in ambito industriale (anche se non e’ trifase).

  3. GIORGIO

    ….””””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””””.
    Per gentilezza mi potrebbe spiegare meglio questa azione, cosa sono i TA? Grazie

    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Giorgio,

      i TA sono i trasformatori a pinza che effettuano materialmente le misure.
      La nota specifica che il segno (positivo e negativo) della misura dipende dal verso con cui monti la pinza rispetto al conduttore oggetto di misura.

      1. GIORGIO

        Grazie, ordinato oggi, così riuscirò a monitorare sia i consumi, che la produzione del fotovoltaico.
        Ottima guida, e ottimi suggerimenti da parte tua.

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