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 ai 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, conteggiare e fatturare i consumi elettrici

Schema di raccordamento standard di un RCP

Esistono diverse modalità di raggruppamento 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 immissione alla rete con un contatore di ingresso GRD
• Diversi consumatori (appartamenti, uffici, parti comuni, ecc.) collegati a contatori privati.

Raccordamento elettrico

Lo schema sopra presenta il caso di un RCP con un unico contatore di ingresso del 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 un elenco 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 collegata in AC (e non in DC tramite un inverter ibrido)
• 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 (Slaves) 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 dotato di 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 e le prestazioni legate all'implementazione.

Tutto l'hardware viene fornito preconfigurato per semplificare l'installazione e garantire la corretta comunicazione dei contatori.

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

Tutti i prodotti vengono ordinati direttamente a Climkit.

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

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

Dettagli delle attrezzature utilizzate

Router 4G

Una connessione Internet è indispensabile per il 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'uso 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 per 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 via internet.

Contatori elettrici

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

Nel caso di un raggruppamento inferiore a 80A, Climkit fornisce contatori elettrici diretti, vale a dire che i fili conduttori passano direttamente nel contatore.

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

Nel caso in cui l'intensità del raggruppamento (amperaggio) superi gli 80A, Climkit fornisce contatori elettrici indiretti, vale a dire che i fili conduttori passano in 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 del raggruppamento 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.

Scatola e piastra contatore T-Box

Per facilitare l'installazione dei contatori sugli alloggiamenti contatori GRD, è possibile ordinare scatole guida DIN con piastra di fissaggio.

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

Opzione: Quadro di ingresso precablato

Climkit propone un quadro d'ingresso precablato che consente di raggruppare, nel punto d'ingresso del sito, l'insieme degli 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 partenze 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 per il montaggio 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 utilizzando il protocollo MQTT, combinando un router (LAN o 4G) con un convertitore RS485-Ethernet.

Schema Gateway Cloud con router 4G

Schema con router LAN

2. Varianti di raccordamento

Schema Microgrid: sito costituito da più edifici

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

• Un unico punto d'ingresso alla rete pubblica, dotato di un contatore d'ingresso GRD, generalmente situato in un locale TGBT separato o in uno degli edifici del sito.
• Diversi edifici collegati a questo stesso punto d'ingresso.
• Molteplici consumatori (appartamenti, uffici, locali 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. Diverse varianti sono quindi possibili per il raccordamento e la lettura dei contatori:

• Installazione di un bus tra gli edifici, passando attraverso 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 convertitore RS485-Ethernet, a sua volta collegato alla rete LAN del sito. Questa architettura consente una centralizzazione efficace dei dati garantendo al tempo stesso la flessibilità dell'infrastruttura. (Vedere schema sotto.)

Quest'ultima variante è raccomandata perché presenta diversi vantaggi:

• Maggiore affidabilità: Evita i problemi di connessione legati al bus fisico tra gli edifici, la cui diagnosi e riparazione possono risultare complesse.
• Risparmio di attrezzatura: Consente 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 d'ingresso alla rete pubblica, ciascuno con il suo contatore GRD
• Diversi edifici interconnessi
• Diversi consumatori (appartamenti, uffici, locali 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 un'unica fattura di prelievo dalla rete.

I contatori privati sono 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 d'ingresso alla rete pubblica
• Un solo consumatore
• Un solo impianto fotovoltaico

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

Vengono installati al minimo due contatori: un contatore d'ingresso in serie al contatore GRD e un contatore di produzione fotovoltaica.

Il consumo non ha bisogno di essere misurato direttamente: viene dedotto tramite calcolo a partire dai valori degli altri due contatori (Consumo = Produzione + Prelievo o - Immissione).

Variante Gateway Cloud con router LAN (o 4G)

3. Ottimizzazione dell'autoconsumo

Il sistema di ottimizzazione di Climkit consente di aumentare il tasso di autoconsumo di un impianto fotovoltaico pilotando alcuni apparecchi in base alla produzione di energia solare.

L'eccedenza immessa verso la rete elettrica viene così limitata e si guadagna anche in autonomia producendo ad esempio acqua calda con l'energia solare.

Gli apparecchi (scaldabagni, pompe di calore, radiatori, pompe di piscina ecc.) sono controllati tramite un relè. È anche possibile controllare alcune stazioni di ricarica per veicoli elettrici (via Wifi o Ethernet).

Offerta Climkit

Ecco i prodotti supplementari per consentire l'ottimizzazione dell'autoconsumo:

• Attrezzatura:
  • Modulo I/O Relè
• Funzionalità software:
  • Ottimizzazione dell'autoconsumo
• Prestazione di implementazione:
  • Coordinamento tecnico e configurazione
  Tutti questi prodotti vengono ordinati direttamente a Climkit. In linea di massima, l'intervento di un tecnico Climkit in loco non è necessario per la messa in servizio. I componenti vengono consegnati preconfigurati, il che consente all'installatore di effettuare facilmente la messa in servizio, con l'assistenza telefonica del supporto tecnico di Climkit se necessario.

Dettagli delle attrezzature utilizzate

Modulo I/O Relè

Il Modulo I/O WP8024 fornito da Climkit dispone di 4 relè.

Viene consegnato con un alimentatore guida DIN 24V DC e si collega alla Gateway Climkit via RS485-Modbus (come i contatori elettrici).

I contatti privi di potenziale (es. SG-ready della pompa di calore) possono essere raccordati direttamente su un relè del modulo.

Nel caso di uno scaldabagno, i relè del modulo controllano relè di comando (contattore) che a loro volta attivano lo scaldabagno.

Una resistenza di uno scaldabagno trifase può essere collegata con un relè indipendente per fase per consentire un'attivazione a scaglioni e massimizzare l'autoconsumo anche in caso di bassa produzione fotovoltaica.

Se 4 relè non sono sufficienti, è possibile collegare più moduli alla Gateway Climkit.

Si raccomanda di installare un interruttore a 3 posizioni tra il modulo relè e l'apparecchio da controllare per poter attivare quest'ultimo manualmente.

Posizioni:

• Alto (I): Automatico pilotato dal modulo relè e dal sistema d'ottimizzazione
• Mezzo (0): Arresto forzato
• Basso (II): Marcia forzata

Modello tipo: Hager SFB116

4. Installazione di una batteria

Nel caso di un'installazione con batteria di tipo AC (dotata del proprio caricabatteria-inverter), è indispensabile collegare questo sistema a un contatore della batteria Climkit specifico e configurare quest'ultimo in modalità "Batteria" sulla piattaforma.

5. Passaggi successivi