Pianificare la gestione dell'elettricità

Questo articolo descrive la pianificazione dell'installazione. Per l'implementazione in loco e la configurazione delle attrezzature sulla piattaforma Climkit, fare riferimento ai link alla fine dell'articolo.

1. Gestione dell'elettricità e RCP

La soluzione di gestione dell'elettricità di Climkit consiste nel fornire contatori per misurare e rilevare i consumi elettrici, trasmettere i dati sulla piattaforma e attivare uno dei metodi di gestione disponibili, come la generazione di rendiconti individuali o la fatturazione automatica dei consumatori.

La soluzione si applica generalmente nell'ambito di un raggruppamento ai fini del consumo proprio (RCP).

Può anche essere utilizzata in altri contesti, ad esempio:

• In un edificio commerciale per distinguere i consumi delle diverse superfici
• In un campeggio o in un porto per contabilizzare i consumi per piazzola
• In qualsiasi situazione che richieda di misurare, rendicontare e fatturare i consumi elettrici

Schema di allacciamento standard di un RCP

Esistono diverse modalità di allacciamento dei contatori elettrici e di comunicazione a seconda del numero di consumatori e di edifici di un sito.

Lo schema standard consiste in un RCP con:

• 1 solo punto di ingresso alla rete con un contatore di ingresso GRD
• Diversi consumatori (appartamenti, uffici, parti comuni, ecc.) collegati a contatori privati.

Allacciamento elettrico

Lo schema sopra presenta il caso di un RCP con un unico contatore GRD all'ingresso elettrico dell'edificio.

I consumatori come gli appartamenti e le parti comuni sono misurati da contatori privati.

Un contatore privato misura anche la produzione fotovoltaica (uscita dell'inverter).

Un contatore privato è installato anche all'ingresso in serie a quello del GRD.

Il numero di contatori dipende da ciò che deve essere misurato e fatturato separatamente. Ecco una lista dei contatori più comuni da prevedere:

• Pompa di calore: per distinguere il suo consumo dal resto delle parti comuni
• Stazioni di ricarica per veicoli elettrici
• Batteria in accoppiamento AC (poiché in accoppiamento DC, dietro un inverter ibrido, la batteria è già misurata dal contatore di produzione).
• Inverter fotovoltaici: un contatore per impianto permette di misurare le loro prestazioni separatamente e di rilevare più facilmente eventuali problemi.

Bus RS485 di comunicazione e connessione Internet

Un bus di comunicazione seriale di tipo RS485 collega ogni contatore all'interfaccia RS485 della Gateway Climkit.

I contatori (Slave) sono collegati tramite una rete bus RS485 alla Gateway (Master) secondo lo schema seguente.

Direttive e raccomandazioni per la posa del cavo:

• Utilizzare un cavo di tipo U72 schermato (tipo foglio di alluminio) 4 × 0,8 mm².
• Tutti i dispositivi devono essere collegati in serie (daisy-chain). Evitare rami, stelle o collegamenti a T che possono generare guasti di comunicazione.
• Il cavo non deve formare anelli chiusi.
• Lunghezza massima: puntare a < 500 m per un margine di sicurezza.
• Evitare passaggi vicino ad attrezzature che potrebbero creare interferenze (motori, variatori...).

La Gateway è a sua volta collegata tramite la sua interfaccia Ethernet al router 4G equipaggiato con una scheda SIM multi-operatore per consentire la lettura a distanza dei contatori.

Offerta Climkit

L’offerta standard Climkit raggruppa gli elementi necessari al funzionamento del sistema: hardware, funzionalità software, nonché le prestazioni legate all'implementazione.

Tutto l'hardware è fornito preconfigurato per semplificare l’installazione e assicurare la corretta comunicazione dei contatori.

• Attrezzature:
  • Router LAN o router 4G
  • Gateway Climkit
  • Contatori elettrici
• Funzionalità software:
  • Lettura e visualizzazione dei contatori elettrici
• Prestazione di implementazione:
  • Coordinamento tecnico e verifica della lettura dei contatori
  • Implementazione amministrativa

Tutti i prodotti sono ordinati direttamente presso Climkit.

Nella maggior parte dei casi, l’installazione può essere realizzata dall’installatore senza intervento in loco di un tecnico Climkit.

Un'assistenza telefonica è disponibile se necessaria durante la messa in servizio.

Dettagli delle attrezzature utilizzate

Router 4G

Una connessione Internet è indispensabile al funzionamento del sistema. Se non è disponibile alcuna connessione, Climkit può fornirla tramite un router 4G dotato di una scheda SIM attiva multi-operatore.

L'utilizzo del router 4G TRB140 di Climkit presenta diversi vantaggi:

• Installazione semplificata: il router si installa facilmente all'interno del quadro elettrico, direttamente sulla guida DIN
• Consegna completa: fornito con il suo supporto guida DIN e il suo alimentatore 24V DC
• Pronto all'uso: consegnato preconfigurato con una scheda SIM attivata
• Abbonamento 4G economico: connessione Internet a basso costo

Gateway Climkit

La Gateway Climkit legge i contatori collegati alla sua porta RS485 tramite il protocollo Modbus e trasmette le letture alla piattaforma Climkit tramite Internet.

Contatori elettrici

I contatori elettrici permettono la misurazione dei consumi, della produzione, nonché dell'elettricità importata ed energia immessa in rete.

Nel caso di un allacciamento inferiore a 80A, Climkit fornisce contatori diretti, ovvero i fili conduttori passano direttamente nel contatore.

Il modello generalmente fornito è il contatore Eastron SDM630Modbus. Il contatore occupa 4 moduli DIN di larghezza e si installa direttamente nel quadro elettrico su una guida DIN o in un apposito alloggiamento (vedere T-Box sotto).

Nel caso in cui l'intensità dell'allacciamento (amperaggio) superi gli 80A, Climkit fornisce contatori indiretti, ovvero i fili conduttori passano attraverso trasformatori di intensità (TI) a loro volta collegati al contatore.

• Il modello fornito generalmente è il contatore Eastron SDM630MCT

Trasformatori di intensità (TI)

I TI vengono scelti in base all'intensità dell'allacciamento e al diametro del conduttore su cui il TI verrà agganciato.

Climkit fornisce TI che vanno da 100 A a 2000 A.

I TI si agganciano direttamente sul cavo o sulla barra in rame di ogni fase. Attenzione alla sezione del cavo rispetto al diametro del TI.

Altri TI possono essere ordinati per casi specifici con un diametro maggiore. Da precisare al momento dell'ordine.

Involucro e piastra contatore T-Box

Per facilitare l'installazione dei contatori sulle posizioni dei contatori GRD, è possibile ordinare involucri per guida DIN con piastra di fissaggio.

Involucro guida DIN su piastra di fissaggio T (H: 36cm, L: 21cm)

Opzione: Quadro di ingresso precablato

Climkit propone un quadro di ingresso precablato che permette di raggruppare, al punto di ingresso del sito, tutti gli elementi necessari a un raggruppamento RCP (fotovoltaico, batteria e stazioni di ricarica).

Integra:

• l'ingresso rete (fino a 160 A a seconda della variante)
• l'alloggiamento contatore GRD
• le uscite inverter fotovoltaico (≤ 30 kVA), batteria AC e stazioni
• i contatori privati generale, PV, batteria e stazioni
• l'infrastruttura di comunicazione Climkit (Gateway, router 4G multi-operatore, switch Ethernet PoE)

Pronto da montare e sviluppato da Climkit, raggruppa l'infrastruttura di ingresso e di comunicazione necessaria all'integrazione delle soluzioni.

Assemblato in Svizzera con componenti Schneider Electric, è disponibile in due varianti:

Variante fino a 80 A (misurazione diretta)

Variante fino a 160 A (misurazione indiretta con TI)

Variante con Gateway Cloud

Invece di utilizzare una Gateway Climkit, è possibile optare per una Gateway virtuale che utilizza il protocollo MQTT, combinando un router (LAN o 4G) con un convertitore RS485-Ethernet.

Schema Gateway Cloud con router 4G

Schema con router LAN

Ottimizzazione e stoccaggio dell'energia

In aggiunta alla misurazione e alla fatturazione, Climkit consente di aumentare il tasso di autoconsumo dell'elettricità solare prodotta sul sito, pilotando gli apparecchi in base al surplus (acqua calda, pompa di calore, stazioni di ricarica) e gestendo una batteria di stoccaggio.

Per la pianificazione di queste funzioni, fare riferimento a Pianificare l'ottimizzazione e lo stoccaggio dell'energia.

2. Varianti di allacciamento

Schema Microgrid: sito costituito da più edifici

Lo schema Microgrid consiste in un raggruppamento (RCP) con le seguenti caratteristiche:

• Un unico punto di ingresso alla rete pubblica, dotato di un contatore di ingresso GRD, generalmente situato in un locale TGBT separato o in uno degli edifici del sito.
• Diversi edifici collegati a questo stesso punto di ingresso.
• Molteplici consumatori (appartamenti, uffici, spazi comuni, ecc.), ciascuno collegato a un contatore individuale.

Questo schema si applica in particolare quando i contatori privati sono distribuiti in diversi punti del sito. Sono quindi possibili diverse varianti per l'allacciamento e la lettura dei contatori:

• Installazione di un bus tra gli edifici, passante per ogni contatore fino alla Gateway Climkit centrale.
• Installazione di una Gateway Climkit in ogni edificio, ciascuna collegata a Internet per la trasmissione dei dati.
• Raccomandato: Interconnettere tutti gli edifici tramite una rete IP locale (cablaggio RJ45 o fibra ottica). Ogni installazione di contatori è collegata a un convertisseur RS485-Ethernet, esso stesso collegato alla rete LAN del sito. Questa architettura permette una centralizzazione efficace dei dati assicurando la flessibilità dell'infrastruttura. (Vedere lo schema sotto.)

Quest'ultima variante è raccomandata poiché presenta diversi vantaggi:

• Maggiore affidabilità: Evita i problemi di connessione legati al bus fisico tra gli edifici, la cui diagnosi e risoluzione possono risultare complesse.
• Risparmio di attrezzature: Permette di installare una sola Gateway e un solo router per l'intero sito, semplificando così l'architettura e riducendo i costi.

Schema Microgrid con RCP virtuale con diversi ingressi

Lo schema Microgrid con RCP virtuale si compone di:

• Diversi punti di ingresso alla rete pubblica, ciascuno con il proprio contatore GRD
• Diversi edifici interconnessi
• Diversi consumatori (appartamenti, uffici, spazi comuni, ecc.) dotati o di un contatore privato o di un contatore GRD
• Diversi impianti fotovoltaici misurati da un contatore privato o da un contatore GRD

Principio di funzionamento:

L'elettricità prodotta è condivisa tra gli edifici. I contatori GRD sono raggruppati virtualmente per stabilire una fattura unica di prelievo dalla rete.

I contatori privati vengono letti direttamente dalla Gateway Climkit, mentre il GRD trasmette i dati dei suoi contatori a Climkit. L'insieme delle informazioni è centralizzato sulla piattaforma Climkit.

Schema consumatore unico

Questo schema si applica ai siti comprendenti:

• Un solo punto di ingresso alla rete pubblica
• Un solo consumatore
• Un unico impianto fotovoltaico

Esempio di applicazione: Una casa singola o un edificio commerciale dotato di un impianto fotovoltaico.

Vengono installati almeno due contatori: un contatore di ingresso in serie con il contatore GRD e un contatore di produzione fotovoltaica.

Il consumo non deve essere misurato direttamente: viene dedotto tramite calcolo dai valori degli altri due contatori (Consumo = Produzione + Energia importata o - Energia immessa in rete).

Variante Gateway Cloud con router LAN (o 4G)

3. Fasi successive