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Assorbimenti elettrici sotto controllo tramite la domotica Home Assistant
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Assorbimenti elettrici sotto controllo tramite la domotica Home Assistant

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SCOPI DEL PROGETTO:
  • Utilizzare la propria domotica basata su Home Assistant per monitorare i consumi elettrici (“energia”), gli assorbimenti istantanei (“potenza”) ed eventualmente essere allertati (e/o agire automaticamente) per evitare sovraccarichi
  • Livello di difficoltà: basso
  • Costo: variabile in base a sensori e attuatori usati
CONCETTI AFFRONTATI:
  • Assorbimento elettrico (“potenza”)
  • Consumo elettrico (“energia”)
  • Configurazione software
  • Controllo tramite strumenti di gestione finale
COMPONENTI SOFTWARE UTILIZZATE:
DISPOSITIVI FISICI UTILIZZATI:
PROGETTO INDICATO a UTENTI CON ISTALLAZIONE:
Ambienti Home Assistant HassOS-Supervised-Core
NOTE E DISCLAIMER
  • qualsiasi eventuale modifica agli impianti domestici dev'essere progettata e realizzata SOLO da personale qualificato;
  • qualsiasi modifica non prevista attuata in proprio è a propria responsabilità personale nonché a proprio rischio e pericolo (i contenuti della presenta pagina hanno infatti puro scopo didattico) e fa decadere garanzia, omologazioni e certificazioni di qualità; dei dispositivi interessati;
  • tutte le tecniche descritte si intendono applicate a software e firmware aggiornati alle ultime versioni disponibili;
  • gli articoli di inDomus sono totalmente indipendenti e non sponsorizzati. Se mai questo cambiasse, verrà segnalato chiaramente sulle pagine oggetto di sponsorizzazione;
  • questa pagina è materialmente scritta e manutenuta da più individui: non ci si aspetti né si pretenda un supporto personale. In caso di difficoltà, chiedere supporto alla community sul nostro forum o sulla nostra chat;
  • se hai bisogno di orientarti, c'è la mappa.
Revisione progetto: 1.3

Abstract

contatoreCon gli assorbimenti elettrici non si scherza. Ogni utenza elettrica domestica fa capo, solitamente, a un contatore elettrico il quale è in grado non solo di contabilizzare l’energia nel tempo – dato da cui derivano le bollette di consumo – ma anche di erogare una determinata potenza massima istantanea all’utenza servita.

La potenza del contatore è una delle caratteristiche fondamentalI della fornitura: tale potenza si misura in migliaia di Watt, ovvero chilowatt (kW) ed è indicata nella bolletta all’interno della sezione “tipologia di contratto” oppure nei “dati di fornitura“. Solitamente viene indicata sia la potenza contrattuale impegnata sia quella disponibile, pari al 10% in più rispetto a quella impegnata. Per una classica utenza domestica la potenza impegnata è di 3000 Watt (anche se esistono altre tipologie di contratto: 4,5 kW, 6kW eccetera) mentre quella disponibile è pari a 3 kW + il 10% di tolleranza (ovvero 3,3 kW). Talvolta le soglie di distacco sono più alte o più basse: comunque, basta far riferimento al proprio contratto.

Cosa succede quando si supera tale limite (quello alto, di tolleranza)? Semplice: il contatore “scatta”, ovvero interrompe bruscamente l’erogazione elettrica. Si tratta di un fenomeno largamente diffuso fino a qualche anno fa, quando l’attenzione per il risparmio energetico era ridotta e gli elettrodomestici assorbivano enormi quantità di energia: anche solo l’accensione di un phon e di uno scaldabagno elettrico poteva innescare il distacco per superamento di soglia. Questo fenomeno non è comunque del tutto superato: determinati elettrodomestici – per motivi puramente legati alla loro tecnologia – continuano ad assorbire molta energia, e il loro uso indiscriminato può causare i problemi di cui sopra.

Inoltre, la possibilità di controllare la contabilizzazione dell’energia è certamente una priorità, non tanto per sfiducia rispetto a chi ci eroga il servizio e ce lo fattura, quanto per rendersi conto dell’andamento dei consumi nel tempo in ottica di risparmio. L’adozione di politiche di risparmio energetico devono necessariamente avere un ritorno sull’andamento dei consumi, e questo andamento dev’essere consultabile direttamente presso la nostra domotica personale.

In questo progetto vedremo:

  • come dotarci di un misuratore di assorbimento (o “di potenza”);
  • come creare dei contabilizzatori (di “energia”);
  • come creare delle notifiche a soglia;
  • come provvedere al distacco automatico di specifici elettrodomestici a fronte dell’eventuale raggiungimento di soglie specifiche.

Il progetto va letto per intero: alcuni passaggi danno infatti per scontate delle cose definite in quelli precedenti.

N.b. Si consiglia una rapida lettura della scheda dedicata alle differenze tra Potenza ed Energia.

Altri progetti disponibili su inDomus dedicate a impianti e consumi sono:

Si parte

Il sensore di potenza

Innanzitutto – ed è quasi banale dirlo – è necessario dotarsi di un elemento, un sensore, in grado di misurare istantaneamente il livello di assorbimento dell’intero impianto (la “potenza”) e sia in grado di inviarlo alla nostra domotica personale basata su Home Assistant ma, ovviamente, il ragionamento che faremo sarà valido anche per sensori posti a monte di specifici elettrodomestici.

Sensori di potenza/energia ve ne sono a bizzeffe. Ne esistono di personalizzati, da realizzare da sé (per esempio, con Wemos D1 e sonda PZEM + firmware Tasmota o ESPHome), oppure di pronti all’uso, da acquistare già belli e pronti. Esistono sensori “passanti”, ovvero tali da frapporsi, sul circuito, tra la fornitura elettrica e il carico, per quanto solitamente è preferibile per comodità utilizzare sensori a pinza amperometrica, in quanto “passivi” e quindi più sicuri. Far comunque sempre riferimento al proprio elettricista-impiantista di fiducia per effettuare la propria scelta, anche e sopratutto in base alla natura del proprio impianto.

In merito a tutte queste tipologie di sensori energetici, vedi lista.

Assumeremo da qui in poi di esserci dotati di uno di questi sensori (quale che sia) integrandolo con Home Assistant: immagineremo che l’entità derivante si chiami “sensor.home_power” (con “Friendly Name” valorizzato a “Consumo CASA“), il quale riporti istantaneamente l’assorbimento (o “potenza”) dell’intero impianto elettrico espresso in Watt.

N.b. Spesso questa tipologia di integrazioni causano un enorme afflusso di dati verso la propria domotica Home Assistant: per evitare che tali dati vengano scritti su database (causando perdita di performance e anche possibili rotture dello storage laddove si utilizzi un Raspberry Pi con microSD per l’esecuzione dell’HUB), si consiglia di seguire la guida dedicata al filtraggio dei sensori.

Questo sensore potrà quindi essere consultato in tempo reale tramite l’interfaccia dell’HUB sotto forma di sensore comune, oppure di indicatore a lancetta (“GAUGE” o “INDICATORE”), configurando magari delle soglie di colore in base all’assorbimento istantaneo (verde/giallo/rosso).

Home Assistant - Gauge
esempio.

Solitamente questi sensori, sempre tramite la loro integrazione a Home Assistant, sono affiancati da un indicatore di assorbimento “su base tempo”: assumeremo che tale sensore si chiami sensor.home_energy e che esprima la sua lettura negli ovvi kWh, ovvero “chilowatt/ora”.

N.b. Per lo più alcune integrazioni forniscono automaticamente sia sensori di potenza (in watt) che di energia (kWh). Il presente progetto assume che l’utente disponga dei sensori di energia necessari alla contabilizzazione; qualora così non fosse – perché la propria integrazione non li metta a disposizione – ecco spiegato un modo per definirne in proprio partendo dai “semplici” sensori di potenza.
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Contabilizzatori di energia

I contabilizzatori (o “Utility Meter“) sono delle entità particolari: dato un valore in ingresso, sono in grado di calcolare il montante del valore su base tempo (o “energia”): in questo caso andremo ad aggiungerne uno in configurazione che, attingendo dal sensore sensor.home_energy, valuti l’assorbimento (energia) su base mensile:

utility_meters:
  home_monthly_energy:
    source: sensor.home_energy
    cycle: monthly

Tale entità (utility_meter.home_monthly_energy) si azzererà ogni mese, ogni primo del mese, mantenendo negli attributi (campo “last_period“) il valore del mese prima, abilitandoci a ulteriori configurazioni utili a paragonare il valore del mese corrente con quello passato, ed altro.

Home Assistant - Contabilizzatore assorbimento mensile CASA

Un focus molto più specifico sulla realizzazione e al configurazione dei contabilizzatori è disponibile qui. Vi consigliamo di consultarlo.

N.b. Ovviamente, il luogo ideale per consultare lo storico di tali sensori è il pannello “Energia” di Home Assistant.

Notifiche

Ciò che sicuramente ci interessa ricevere, come notifiche, sono gli eventuali superamenti di specifiche soglie. Rimanendo nel solco dell’esempio di un impianto da 3kW di potenza (con tolleranza 3.3kW), una notifica interessante potrebbe essere quella che, al superamento dei 2,5kW invii una segnalazione.

Una possibile configurazione potrebbe essere:

automation:
  alias: "Notifica superamento soglia"
  trigger:
    platform: numeric_state
    entity_id: sensor.home_power
    above: 2500
  condition: []
  action:
     service: notify.mio_device
     data:
       title: "Domotica"
       message: "Attenzione: impianto in sovraccarico!"

Ovviamente nel blocco action nessuno vieterebbe di configurare altri blocchi specifichi di notifica, per esempio uno che faccia parlare Alexa al fine di comunicare la segnalazione, piuttosto che una notifica persistente.

Azione

Ma cosa succede se, superati i 2,5kW dell’esempio, si arriva addirittura alla soglia critica dei 3, magari superandola?
A questo punto sarebbe cosa buona e giusta distaccare automaticamente uno o più elettrodomestici ad alto assorbimento, così da evitare il distacco improvviso, eventuale, da parte del contatore elettrico.

Per fare ciò, ovviamente, è necessario che gli elettrodomestici in questione siano controllati, a monte, tramite spine intelligenti, meglio se in grado di misurare l’assorbimento elettrico (eg. la FIBARO Wall Plug), oppure tramite funzioni domotiche native. l fatto che gli eventuali attuatori intelligenti in questione (o le funzioni native domotiche dell’elettrodomestico) espongano la funzione di misurazione di assorbimento è cruciale per l’approccio relativo all’auto-disconnessione in caso di sovraccarico:

  • conoscendo l’assorbimento degli elettrodomestici fortemente “energivori”, è possibile sapere cosa selettivamente spegnere;
  • non conoscendolo, si sceglierà di spegnere, arbitrariamente, alcuni elettrodomestici piuttosto che altri.
SELETTIVAMENTE

Conoscendo gli assorbimenti degli elettrodomestici (dedotti tramite spina intelligente e/o tramite integrazione delle funzionalità domotiche, native, degli stessi) è possibile, a fronte del raggiungimento della soglia, scegliere di spegnerne uno piuttosto che un altro. Purtroppo in questo tipo di approcci Home Assistant non aiuta più di tanto: non è infatti possible realizzare un’automazione che “valuti cosa fare” in base allo scenario. La soluzione è – attualmente – quella di scrivere e implementare un vero e proprio “Python Script” che,  sulla base dei sensori che rappresentano gli assorbimenti degli elettrodomestici, quando evocato decida quale elettrodomestico/i spegnere utilizzando gli interruttori che rappresentano l’accensione/spegnimento degli stessi.

Si tratta di un approccio certamente più difficile da realizzare, ma anche più elegante e puntuale.

ARBITRARIAMENTE

Questo scenario, invece, è nettamente più facile da realizzare. Poniamo di avere:

Ipotizziamo quindi che le entità derivanti da queste integrazioni siano:

  • switch.scaldabagno
  • climate.condizionatore

Ipotizziamo che l’accensione contemporanea di questi due elettrodomestici porti al superamento della soglia dei 3 kW: potremmo assumere che il meno importante sia il condizionatore, seguito dallo scaldabagno.

Potremmo definire un’automazione come segue:

automation:
  alias: "Notifica superamento soglia"
  trigger:
    platform: numeric_state
    entity_id: sensor.home_power
    above: 3000
  condition: []
  action:
    - service: climate.set_hvac_mode
      data:
        entity_id: climate.condizionatore
        hvac_mode: 'off'
    - service: notify.mio_device
      data:
        title: "Domotica"
        message: "Sovraccarico! Spento il condizionatore!"
    - delay:
        minutes: 1
    - condition: template
      template_value: '{{ states.sensor.home_power.state | int(default=0) > 2500 }}'
    - service: switch.turn_off
      entity_id: switch.scaldabagno
    - service: notify.mio_device
      data:
        title: "Domotica"
        message: "Il sovraccarico permane! Spento anche lo scaldabagno!"

L’automazione è facilmente spiegata: il trigger è il superamento dei 3000 Watt rilevati dal sensore domestico, il che, come prima action, scaturisce nello spegnimento dell’unità “Climate“ (usando gli appropriati servizi); secondariamente, dopo un minuto di attesa, si verifica che il consumo sia effettivamente sceso almeno sotto i 2500 Watt; qualora così non fosse, viene spento anche lo scaldabagno (questa volta un’entità di tipo “Switch“).

Conclusioni

Ovviamente questo progetto non ha l’ambizione di coprire tutte le casistiche possibili che, va da sé, sono virtualmente infinite. Lo scopo, semmai, è quello di attivare il ragionamento da parte di chi legge rispetto a quali siano i passi da effettuare per dotarsi di un elemento che fornisca la lettura dei consumi istantanei e di andamento nel tempo (al fine di verifica puntuale e di notifica a soglia) nonché di elementi utili alla disconnessione di specifici elettrodomestici in caso di pericolosi sovraccarichi.

Configurare dei contabilizzatori di consumo energetico su Home Assistant e relative fasce orarie (v2)

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