Per monitorare la produzione fotovoltaica con dispositivi smart esistono due metodi: un sensore con pinza CT che misura la corrente sul conduttore, oppure il collegamento alle API dell’inverter, che rendono disponibili i dati di produzione. In entrambi i casi i dati confluiscono in una piattaforma che li mostra in una dashboard. Secondo Shelly (2023), i modelli EM, 3EM e Pro 3EM possono essere utilizzati per monitorare un impianto fotovoltaico.
Come monitorare la produzione fotovoltaica con un sensore smart?
I due metodi di acquisizione
- Sensore con pinza CT: la pinza rileva la corrente che attraversa un conduttore e può essere impiegata in un sistema di monitoraggio energetico. Secondo la documentazione di Home Assistant, è una delle due possibilità per acquisire la produzione fotovoltaica.
- Collegamento alle API dell’inverter: l’inverter rende disponibili i dati di produzione tramite le proprie API, che Home Assistant può utilizzare come seconda via di acquisizione.
Schema di flusso dal sensore alla dashboard
| Fase | Elemento | Funzione |
|---|---|---|
| 1. Misura | Pinza CT sul conduttore oppure API dell’inverter | Rileva la corrente o fornisce il dato di produzione |
| 2. Dispositivo | Shelly EM, 3EM o Pro 3EM | Espone un’API locale che invia aggiornamenti |
| 3. Integrazione | Integrazione Shelly di Home Assistant | Riceve i dati e li trasferisce alla piattaforma |
| 4. Visualizzazione | Dashboard Energia di Home Assistant | Mostra produzione e consumi |
Con la piattaforma SMA, il Sunny Home Manager 2.0 visualizza un bilancio che comprende produzione fotovoltaica, consumo diretto e processi di carica e scarica della batteria.
Componenti hardware necessari
- Misuratore: un dispositivo Shelly EM, 3EM o Pro 3EM, oppure una pinza CT collegata a un misuratore compatibile.
- Rete locale: il misuratore deve raggiungere la piattaforma tramite la rete domestica per inviare aggiornamenti.
- Piattaforma di gestione: Home Assistant con la relativa integrazione Shelly, oppure un sistema come il Sunny Home Manager 2.0.
- Accesso ai dati dell’inverter, se si sceglie il collegamento alle API al posto della pinza.
Non tutte le piattaforme accettano lo stesso dispositivo come contatore di produzione. SMA documenta alcuni Shelly soltanto come contatori di consumo, mentre Solarwatt elenca Shelly EM e Pro 3EM tra i dispositivi utilizzabili come contatori di produzione nei sistemi Manager indicati. Il funzionamento dell’API locale di Shelly EM non garantisce che tutte le funzioni dell’app, lo storico e l’accesso remoto siano disponibili senza cloud.
Pinza amperometrica o dati dell’inverter?
Esistono due modi per acquisire la produzione fotovoltaica in un sistema di domotica: misurare la corrente direttamente sul conduttore con una pinza amperometrica CT, oppure leggere i valori già calcolati dall’inverter tramite le sue API. Home Assistant documenta entrambe le possibilità, che differiscono per precisione del dato, complessità di installazione e dipendenza dal produttore dell’impianto.
Misura diretta con pinza CT
Una pinza CT rileva la corrente che attraversa un conduttore e può essere usata in un sistema di monitoraggio energetico. Il dispositivo non interrompe il circuito: la pinza si applica attorno al conduttore, e il sistema ricava la potenza dalla corrente misurata.
- Vantaggio: la misura è indipendente dal marchio dell’inverter, quindi funziona anche con inverter che non espongono dati in rete.
Dati esposti dalle API dell’inverter
Home Assistant indica che, quando l’inverter rende disponibili i propri dati, il collegamento alle API evita l’installazione di sensori aggiuntivi. Questa strada è pratica solo se l’inverter espone effettivamente i valori in rete; la disponibilità dipende dal modello e dalla configurazione, quindi va verificata nella documentazione del produttore o nell’integrazione di Home Assistant corrispondente.
Scelta del punto di misura: inverter, quadro o contatore
Il punto in cui si misura determina ciò che il sistema registra:
| Punto di misura | Cosa viene misurato | Condizione |
|---|---|---|
| Conduttore di uscita dell’inverter | Produzione fotovoltaica | Accesso al circuito lato inverter |
| Quadro elettrico, sul ramo fotovoltaico | Produzione fotovoltaica | Installazione nel quadro, da affidare a personale competente |
| Contatore | Saldo tra produzione e consumo | Dipende dal sistema installato |
Il sensore a pinza e l’API dell’inverter non sono intercambiabili: la pinza fornisce una misura fisica del circuito, mentre l’API restituisce il dato elaborato dall’inverter. Per una lettura che rispetti la fonte del valore, conviene verificare quale dei due percorsi il proprio impianto supporta prima di acquistare hardware.
Potenza in watt ed energia in kWh
Un dispositivo di monitoraggio misura la potenza istantanea in watt (W), cioè la produzione dell’impianto in quel momento. L’energia in kilowattora (kWh) è invece la quantità accumulata nel tempo. Per passare dall’una all’altra serve un calcolo, perché la produzione fotovoltaica varia continuamente durante la giornata.
| Grandezza | Unità | Cosa rappresenta | Come si ottiene |
|---|---|---|---|
| Potenza istantanea | W | Valore di produzione in un istante preciso | Lettura diretta dal sensore o dall’API del dispositivo |
| Energia | kWh | Quantità prodotta in un intervallo di tempo | Integrazione numerica della potenza nel tempo |
La potenza come campione di misura
Il sensore fornisce una serie di campioni di potenza, ciascuno valido per il momento in cui è stato letto. Ogni campione è una fotografia della produzione, non un totale. Shelly EM invia i suoi aggiornamenti a Home Assistant tramite l’integrazione dedicata. Quando la piattaforma mostra i kWh, può usare un contatore energetico fornito direttamente dal dispositivo oppure stimare l’energia integrando i campioni di potenza ricevuti.
L’energia come integrale della potenza nel tempo
L’energia si ricava sommando la potenza moltiplicata per l’intervallo di tempo tra un campione e il successivo. Poiché la potenza è espressa in watt e l’energia in kilowattora, occorre convertire le unità:
- potenza in kW = watt diviso 1000
- energia in kWh = potenza in kW × ore di durata dell’intervallo
Esempio puramente aritmetico: 2000 W mantenuti per 30 minuti corrispondono a 2 kW × 0,5 h = 1 kWh.
Stima dell’errore con campionamenti poco frequenti
L’energia calcolata da campioni di potenza è una stima: campionamenti poco frequenti non permettono di ottenere un valore energetico esatto (Home Assistant). L’errore cresce quando la produzione cambia rapidamente, per esempio con nuvolosità variabile, perché la forma reale della curva tra due letture viene approssimata. Per ridurlo, conviene aumentare la frequenza di aggiornamento del dispositivo, se la configurazione lo consente, e confrontare periodicamente il totale stimato con il contatore ufficiale o con il dato dell’inverter.
Come scegliere il misuratore compatibile
Per scegliere un misuratore servono tre verifiche: il tipo di rete (monofase o trifase), il numero di punti di misura e la piattaforma che riceverà i dati. La compatibilità reale dipende però dal ruolo che il dispositivo ricopre nella piattaforma: contatore di produzione oppure contatore di consumo.
Shelly EM, 3EM e Pro 3EM a confronto
- Shelly EM: confermato da Shelly per il monitoraggio FV. Solarwatt lo elenca tra i dispositivi utilizzabili come contatore di produzione. Home Assistant lo integra tramite la propria API locale.
- Shelly 3EM: confermato da Shelly per il monitoraggio FV. Per l’impiego con Solarwatt Manager o Home Assistant, verificare nella documentazione del modello specifico il supporto a quella piattaforma.
- Shelly Pro 3EM: confermato da Shelly per il monitoraggio FV. Solarwatt lo elenca tra i contatori di produzione utilizzabili.
Monofase o trifase: quanti canali scegliere
Il metodo parte dal sistema di alimentazione dell’abitazione:
- Leggere sul contatore di fornitura o sul quadro se l’alimentazione è monofase o trifase.
- Verificare se l’inverter è monofase o trifase e su quale linea è collegato.
- Scegliere un misuratore con almeno un ingresso amperometrico (pinza CT) per ogni fase da misurare.
- Controllare nella scheda tecnica del produttore il numero di ingressi CT effettivamente disponibili, perché questo dato varia da modello a modello.
Solarwatt Manager e modelli Shelly ammessi
Il manuale italiano Solarwatt elenca Shelly EM e Shelly Pro 3EM tra i dispositivi utilizzabili come contatori di produzione nei sistemi Manager indicati. Il nome del modello e la versione del Manager vanno sempre verificati insieme, perché l’elenco è legato al manuale considerato.
Limiti di compatibilità con l’ecosistema domestico
- La compatibilità universale con Matter, Thread, Zigbee o Z-Wave non è dimostrata per questi dispositivi: verificare la scheda del produttore prima dell’acquisto.
Installazione e verifica delle letture
Il montaggio di un sensore per la produzione fotovoltaica consiste nel collegarlo a un conduttore del quadro elettrico, tramite una pinza CT o un dispositivo come lo Shelly EM, e nel verificare che il valore letto corrisponda a quello dell’inverter.
Orientamento della pinza CT
Una pinza CT misura la corrente che attraversa il conduttore, ma il segno della lettura dipende dal verso di montaggio. Prima del fissaggio, individuare la freccia stampata sul corpo della pinza e allinearla al flusso di corrente secondo le istruzioni del produttore del dispositivo. Il verso corretto è quello indicato per il conduttore scelto, non un verso scelto a discrezione.
Affidamento a personale competente per il quadro
Il quadro è la parte in cui un errore di cablaggio ha le conseguenze più rilevanti.
Confronto tra potenza letta e produzione attesa
Il controllo pratico consiste nel confrontare, nello stesso istante, la produzione attesa indicata dal display o dall’app dell’inverter con la potenza in watt letta dal sensore. Uno scarto persistente richiede di verificare il punto di misura, la precisione dichiarata e la sincronizzazione delle letture. Il segno va confrontato con il verso di montaggio e con la convenzione indicata dal produttore, prima di concludere che vi sia un errore di installazione o configurazione.
Il confronto va quindi fatto sui valori istantanei, non solo sul totale giornaliero.
Integrare il fotovoltaico in Home Assistant
La configurazione prevede di collegare il misuratore a Home Assistant, verificare le entità energetiche disponibili e assegnare quelle appropriate alla dashboard Energia. Lo Shelly EM espone già contatori di energia; un helper di integrazione serve se la sorgente fornisce soltanto la potenza. Home Assistant documenta due modi per acquisire la produzione fotovoltaica: sensori con pinza CT oppure collegamento alle API dell’inverter, che le rendono disponibili. Questa sezione segue il primo percorso, con uno Shelly EM come esempio.
Collegare lo Shelly EM a Home Assistant
Lo Shelly EM dispone di un’API locale e invia aggiornamenti a Home Assistant tramite la relativa integrazione (Home Assistant). Dopo aver configurato il dispositivo sulla rete, si aggiunge l’integrazione Shelly dalle impostazioni di Home Assistant, che rileva il dispositivo e crea le entità di potenza.
Una pinza CT rileva la corrente che attraversa un conduttore. Il misuratore associato usa anche la tensione e la relazione di fase per determinare la potenza attiva in watt; può inoltre fornire contatori di energia accumulata.
Creare il sensore in kWh con l’helper di integrazione
La dashboard Energia conteggia l’energia in kWh. Se il sensore fornisce solo watt, si ricava il totale energetico con un helper di tipo integrazione numerica, che somma i campioni di potenza nel tempo (Home Assistant).
Assegnare i sensori nella dashboard Energia
Nella dashboard Energia ogni sensore va associato alla voce corrispondente:
| Sensore | Unità | Voce nella dashboard |
|---|---|---|
| Produzione fotovoltaica | kWh | Produzione solare |
| Energia prelevata dalla rete | kWh | Rete, consumo |
| Energia immessa in rete | kWh | Rete, immissione |
Il bilancio che ne risulta distingue la produzione dal consumo diretto. Piattaforme come Sunny Home Manager 2.0 di SMA mostrano un quadro analogo, con produzione fotovoltaica, consumo diretto e processi di carica e scarica della batteria (SMA Italia).
Automazioni con l’energia disponibile
Una regola di automazione basata sulla produzione fotovoltaica confronta in tempo reale la potenza prodotta con il consumo della casa e attiva un carico solo quando resta un surplus. Il dato di base è la potenza in watt del sensore. Per una decisione istantanea, quindi, si usa la potenza, mentre per il bilancio giornaliero si usa l’energia integrata.
Soglia di surplus per attivare un carico
Il surplus si calcola come produzione meno consumo domestico istantaneo. La soglia di attivazione è il valore minimo di surplus, in watt, oltre il quale il carico viene acceso. Non esiste un valore universale: va scelto in base alla potenza nominale del carico collegato, riportata sull’etichetta o nelle istruzioni del produttore.
- Una soglia troppo bassa fa accendere il carico con sole variazioni momentanee, causate ad esempio dal passaggio di una nuvola.
- Una soglia troppo alta lascia inutilizzata parte della produzione.
Isteresi per evitare commutazioni ripetute del relè
Se il carico si attiva e disattiva sempre alla stessa soglia, il relè commuta a ogni oscillazione del surplus. L’isteresi può ridurre le commutazioni separando le soglie di attivazione e disattivazione. Le soglie devono però tenere conto dell’assorbimento del carico: se questo è incluso nel consumo domestico misurato, la sua accensione riduce subito il surplus e può provocare uno spegnimento immediato. Occorre quindi dimensionare le soglie rispetto a questa variazione oppure compensare il consumo del carico nella logica, rispettando i tempi minimi di accensione e spegnimento previsti dal produttore. Il carico parte quando il surplus supera la soglia alta e si spegne solo quando scende sotto quella bassa.
- Aggiungere una condizione di durata: il surplus deve restare sopra soglia per un intervallo minimo prima dell’accensione.
- Verificare che la soglia di disattivazione sia sempre inferiore a quella di attivazione, altrimenti il ciclo non si stabilizza.
Priorità tra scaldacqua elettrico e riscaldamento domestico
Quando il surplus è limitato, occorre decidere quale carico ha la precedenza. Lo scaldacqua elettrico è un accumulo termico: può assorbire energia nelle ore di produzione e restituirla come acqua calda. Il riscaldamento domestico, controllato da un termostato, dipende invece dalla temperatura richiesta in ambiente e dall’orario. Una strategia pratica prevede:
- Dare priorità allo scaldacqua quando l’acqua non ha raggiunto la temperatura impostata.
- Attivare il riscaldamento solo quando il surplus residuo supera la soglia dedicata.
- Escludere il riscaldamento durante i periodi in cui l’ambiente è già a temperatura.
Prima di impostare la regola, verificare nelle istruzioni dello scaldacqua e del sistema di riscaldamento se sono previsti comandi esterni o limiti di temperatura.
Piattaforme con gestione dei carichi
Sunny Home Manager 2.0 di SMA Italia può comandare alcune prese WLAN compatibili e registrare potenza assorbita, consumo e durata di funzionamento dei dispositivi collegati. Con Home Assistant, invece, le regole si scrivono come automazioni che leggono il sensore di potenza e comandano una presa o un relè.
Dati locali, cloud e privacy
Nel monitoraggio del fotovoltaico, l’elaborazione locale significa che letture e calcoli avvengono nella rete domestica, mentre un servizio cloud invia i dati ai server del produttore, dove vengono elaborati e conservati. La scelta incide su privacy, continuità di funzionamento e controllo dello storico. La differenza pratica si verifica leggendo come ogni dispositivo trasmette i dati e quali funzioni restano attive senza connessione al servizio del produttore.
Elaborazione locale e API del dispositivo
Il caso più chiaro è lo Shelly EM, che dispone di un’API locale e invia aggiornamenti a Home Assistant tramite la relativa integrazione (Home Assistant). In questo schema il flusso di dati va dal misuratore all’istanza di Home Assistant attraverso la rete locale, senza che il percorso richieda un server del produttore.
La sorgente cambia il percorso dei dati, quindi conviene verificare per ciascun inverter se l’API è accessibile in locale.
Dipendenza dal cloud del produttore
Il sistema SMA Sunny Home Manager 2.0 mostra il bilancio tra produzione fotovoltaica, consumo diretto e cariche e scariche della batteria, e può comandare alcune prese WLAN compatibili registrando potenza, consumo e durata di funzionamento dei dispositivi collegati (SMA Italia).
Per verificarlo:
- consultare le istruzioni del produttore e identificare le funzioni che indicano una connessione internet;
- controllare, in Home Assistant, che i sensori continuino ad aggiornarsi quando la connessione al servizio del produttore non è disponibile;
- confrontare quali dati restano visibili nell’app del produttore e quali solo in Home Assistant.
Storico, privacy e cancellazione
Lo storico dei consumi per singolo dispositivo può rivelare orari di utilizzo della casa, quindi è il dato più sensibile di questo tipo di monitoraggio.
Per gestire lo storico:
- controllare nelle impostazioni dell’account e dell’app del produttore se è possibile eliminare i dati storici;
- verificare nelle istruzioni del produttore come richiedere la cancellazione dei dati associati all’account;
- annotare i dati di produzione che si desidera conservare in locale, per esempio esportandoli dall’interfaccia, prima di eliminare lo storico online.
