Rendere una casa davvero “green” non significa soltanto installare un impianto fotovoltaico o sostituire la vecchia caldaia con una pompa di calore. Il salto di qualità arriva quando tutti questi sistemi iniziano a dialogare tra loro e l’energia prodotta in casa viene utilizzata nel momento più conveniente.

È proprio qui che entrano in gioco dispositivi come quelli di Shelly: piccoli relè, misuratori di energia e pannelli di controllo che permettono di creare automazioni anche molto avanzate con costi relativamente contenuti.

In questa guida vedremo alcuni dei prodotti Shelly che considero più interessanti per una casa intelligente e, soprattutto, un’applicazione concreta: utilizzare il surplus del fotovoltaico per far lavorare in modo più intelligente una pompa di calore dotata di ingresso SG Ready, trasformando una parte dell’energia elettrica che sarebbe immessa in rete in calore utile per la casa o per l’acqua calda sanitaria.

Per questa parte tecnica ho preso spunto dal lavoro pubblicato da Angelo Rivolta sulla gestione del protocollo SG Ready con dispositivi Shelly, reinterpretandolo e adattandolo in forma divulgativa alle esigenze di una casa con fotovoltaico e pompa di calore.

Perché una casa smart può diventare anche più efficiente

La domotica viene spesso associata alla comodità: accendere una luce con la voce, aprire un cancello dallo smartphone o programmare il riscaldamento. Ma la stessa infrastruttura può essere utilizzata per ottimizzare i consumi energetici.

Con un impianto fotovoltaico il vero obiettivo non dovrebbe essere soltanto sapere quanto stiamo producendo, ma cercare di aumentare l’autoconsumo quando questo ha senso. Se in un determinato momento la casa sta esportando energia verso la rete, possiamo valutare se esistono carichi utili da attivare: una lavatrice, un accumulo, la produzione di acqua calda oppure una pompa di calore.

La pompa di calore è particolarmente interessante perché permette di trasformare l’energia elettrica in energia termica accumulabile. Possiamo, per esempio, aumentare temporaneamente il setpoint dell’acqua calda sanitaria oppure anticipare parte del riscaldamento della casa quando il fotovoltaico sta producendo più del necessario.

Shelly 1 Mini Gen4: piccolo, economico e con contatto pulito

Uno dei dispositivi più versatili della gamma è lo Shelly 1 Mini Gen4. La sua caratteristica principale è la dimensione molto compatta, che permette di installarlo anche in scatole dove lo spazio è ridotto.

Supporta Wi-Fi, Zigbee e Bluetooth, è certificato Matter e dispone di un contatto pulito, quindi il relè è elettricamente separato dal circuito di alimentazione. Questa caratteristica lo rende adatto non soltanto a luci e piccoli carichi, ma anche a ingressi di comando, termostati, cancelli e sistemi che richiedono un semplice contatto aperto/chiuso.

Il limite rispetto al modello standard è la corrente massima: arriva fino a 8A. Per questo lo vedo soprattutto come relè di comando, per illuminazione, piccoli carichi o automazioni, più che come dispositivo per alimentare direttamente utilizzatori importanti.

Shelly 1 Gen4: più potenza e automazioni più evolute

Quando lo spazio non è il problema e serve una maggiore capacità di commutazione, lo Shelly 1 Gen4 è una delle soluzioni più complete della gamma.

Condivide la filosofia del Mini: contatto pulito, Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth e Matter. La differenza principale è la portata fino a 16A su carichi resistivi, oltre a funzioni software avanzate come scripting, MQTT, HTTPS, WebSocket, componenti virtuali e supporto KNXnet/IP.

Questo significa che può essere inserito in automazioni molto semplici, come una luce comandata da app, ma anche in sistemi più complessi nei quali diversi dispositivi dialogano localmente senza dipendere necessariamente dal cloud.

Un esempio pratico può essere l’irrigazione: il relè può essere inserito in una routine che abilita o blocca il sistema in base alle condizioni meteo. Oppure può sostituire un collegamento tradizionale per rendere smart una luce, una caldaia o un ingresso di comando.

Il vero progetto: fotovoltaico, surplus e pompa di calore

Arriviamo alla parte più interessante. Immaginiamo una casa con impianto fotovoltaico e pompa di calore. Durante alcune ore della giornata il fotovoltaico produce più energia di quella che la casa sta consumando e una parte viene quindi immessa in rete.

L’idea è semplice: invece di lasciare che tutto quel surplus venga esportato, possiamo valutare di utilizzarne una parte per far lavorare maggiormente la pompa di calore e accumulare energia sotto forma di calore.

Se la pompa di calore è compatibile con SG Ready, questo può essere fatto senza “tagliare” brutalmente l’alimentazione della macchina. Si agisce invece sugli ingressi dedicati previsti dal produttore, chiedendo alla pompa di calore di modificare il proprio comportamento.

Cos’è SG Ready

SG Ready, abbreviazione di Smart Grid Ready, è un sistema di comando utilizzato su diverse pompe di calore per permettere a un dispositivo esterno di comunicare una richiesta operativa attraverso due ingressi.

Combinando lo stato dei due contatti si ottengono quattro modalità. Nello schema utilizzato nel progetto di riferimento troviamo una modalità normale, una modalità di blocco e due modalità nelle quali la pompa può essere incentivata a produrre calore.

I tre elementi necessari per far funzionare l’automazione

Per realizzare una gestione intelligente del surplus servono tre informazioni o funzioni fondamentali:

• misurare l’energia che la casa sta prelevando o immettendo in rete;
• comandare gli ingressi SG Ready della pompa di calore;
• sapere se la casa o l’accumulo termico hanno già raggiunto la temperatura desiderata.

Il misuratore decide se esiste abbastanza surplus. Il relè cambia lo stato dei contatti SG Ready. Il sensore di temperatura impedisce invece di continuare a “caricare” termicamente la casa quando il comfort è già stato raggiunto.

Shelly Pro 3EM: sapere quando stiamo immettendo energia

Il primo componente fondamentale è un energy meter. In questa configurazione possiamo utilizzare lo Shelly Pro 3EM, un misuratore da guida DIN pensato per monitorare impianti monofase o trifase.

La versione con trasformatori da 120A può misurare fino a 120A per fase, utilizza una misura a quattro quadranti e permette quindi di distinguere correttamente energia prelevata ed energia immessa. La precisione dichiarata per l’energia attiva è di classe B, con errore fino all’1% nelle condizioni previste dal produttore.

È esattamente il tipo di dato che serve per questa automazione: non ci interessa soltanto sapere quanto consuma la casa, ma sapere quando e quanto stiamo esportando verso la rete.

Il Pro 3EM dispone inoltre di connettività Wi-Fi, Bluetooth e LAN e conserva uno storico locale dei dati. Questo consente di analizzare l’andamento dei consumi e capire quali soglie impostare.

Shelly Pro 3: i contatti che comandano SG Ready

Il secondo elemento è lo Shelly Pro 3. È un relè professionale da guida DIN con tre uscite indipendenti a potenziale libero.

Ogni uscita può gestire fino a 16A e, soprattutto per questo progetto, i contatti sono puliti. Questo permette di utilizzare due canali per pilotare i due ingressi SG Ready della pompa di calore senza introdurre una tensione indesiderata nell’interfaccia di comando.

Il terzo canale può rimanere libero oppure essere utilizzato per una funzione di servizio, una segnalazione o una logica di blocco temporizzato.

Il dispositivo offre LAN, Wi-Fi e Bluetooth e può lavorare con logiche locali, scripting e integrazioni domotiche. È proprio questa flessibilità a renderlo interessante in un impianto energetico.

Shelly H&T Gen3: temperatura e umidità diventano parte dell’automazione

Misurare il surplus non basta. Immaginiamo che il fotovoltaico continui a produrre molto per diverse ore: non avrebbe senso continuare ad aumentare la temperatura dell’abitazione senza un limite. Per questo nel progetto entra in gioco anche lo Shelly H&T Gen3, sensore dedicato al monitoraggio di temperatura e umidità.

È lui che introduce la seconda condizione: posso utilizzare il surplus soltanto se la temperatura ambiente non ha già raggiunto il valore massimo impostato. Può essere alimentato tramite USB-C oppure con batterie, quindi può essere installato anche lontano da una presa. Il display permette inoltre di controllare rapidamente temperatura, umidità, stato della connessione e batteria.

Lo stesso ragionamento può essere applicato alla temperatura dell’acqua calda sanitaria o a un eventuale accumulo termico, se la pompa di calore e il sistema di gestione permettono di leggere o utilizzare queste informazioni.

Come funziona davvero l’automazione

Il funzionamento può essere riassunto con un esempio semplice. Supponiamo che la pompa di calore assorba circa 2kW quando viene chiamata a lavorare.

1. Il fotovoltaico produce più energia di quella che la casa sta consumando.
2. Lo Shelly Pro 3EM rileva che l’immissione verso la rete ha superato la soglia impostata.
3. La condizione deve rimanere valida per alcuni minuti, evitando di reagire a una semplice nuvola o a un picco momentaneo.
4. La scena Shelly comanda il Pro 3 e modifica lo stato dei contatti SG Ready.
5. La pompa di calore entra nella modalità prevista e utilizza una parte del surplus per produrre più calore.
6. Se il surplus scompare o viene raggiunta la temperatura limite, il sistema torna alla modalità normale.

Il concetto è semplice ma molto potente: il fotovoltaico non accende e spegne direttamente la pompa di calore. Le comunica invece che è disponibile energia e lascia che sia l’elettronica della macchina a gestire compressore, temperature e modulazione secondo la propria logica interna.

Perché non bisogna reagire a ogni variazione del fotovoltaico

Uno degli aspetti più interessanti dell’esperienza riportata da Angelo Rivolta riguarda la variabilità del surplus. Basta una nuvola, l’accensione della lavastoviglie o un altro carico domestico per cambiare improvvisamente il bilancio energetico.

Se il sistema reagisse istantaneamente a ogni variazione, la pompa di calore potrebbe entrare in una sequenza continua di attivazioni e disattivazioni.

Nel progetto di riferimento vengono quindi utilizzati tempi di validazione di 5 o 10 minuti per le condizioni e un intervallo minimo di circa 20 minuti prima di consentire una nuova riattivazione. Questi valori non sono universali, ma spiegano perfettamente il principio: evitare cicli rapidi e lasciare che l’automazione reagisca soltanto a condizioni energetiche sufficientemente stabili.

Non serve che tutta l’energia della pompa di calore arrivi dal fotovoltaico

C’è un altro concetto interessante. Se la pompa assorbe 2,5kW e abbiamo 2kW di surplus, dopo l’avvio potremmo iniziare a prelevare una piccola quantità dalla rete.

Questo non rende necessariamente inutile l’automazione. Possiamo decidere di accettare un piccolo prelievo e continuare a far lavorare la pompa finché il contributo solare rimane significativo. La soglia ideale dipende dal costo dell’energia, dall’efficienza della pompa, dal valore riconosciuto all’energia immessa e dalle caratteristiche del proprio impianto.

Il calore diventa una sorta di “batteria termica”

Una batteria elettrica accumula energia per utilizzarla più tardi. Con una pompa di calore possiamo fare qualcosa di concettualmente simile sfruttando la capacità termica della casa, di un bollitore ACS o di un puffer.

Quando il fotovoltaico produce molto possiamo aumentare temporaneamente la temperatura entro limiti ragionevoli, riducendo il lavoro richiesto alla pompa nelle ore successive, quando il sole non c’è più.

Naturalmente non bisogna confondere un accumulo termico con una batteria elettrica: non possiamo recuperare quella stessa energia sotto forma di corrente. Possiamo però spostare nel tempo una parte del fabbisogno di riscaldamento o ACS.

Shelly Wall Display X2i: il centro di controllo della casa

Il prodotto che personalmente trovo più interessante per chi vuole un’interfaccia fisica evoluta è lo Shelly Wall Display X2i.

Integra un display touchscreen a colori da 6,95 pollici, processore quad-core, Wi-Fi 6 Dual Band, Bluetooth 5.0, relè integrato da 5A, altoparlante da 0,8W, sensore di luminosità, sensore di prossimità e sensore G per i gesti.

Può essere montato a parete oppure alimentato via USB-C, quindi può essere utilizzato anche su una scrivania o in un punto strategico della casa.

La parte più interessante è l’integrazione con Home Assistant e Shelly Smart Control: da un unico pannello possiamo controllare dispositivi Shelly e, attraverso Home Assistant, anche elementi di altri produttori.

Può inoltre diventare l’interfaccia di un termostato evoluto, ma per misurare correttamente la temperatura ambiente serve un sensore esterno compatibile e, se dobbiamo comandare una caldaia o un ingresso a contatto pulito, un relè come Shelly 1.

Video guida: Shelly, fotovoltaico e pompa di calore

Nel video completo trovi la spiegazione pratica dei dispositivi Shelly citati nell’articolo e della logica con cui è possibile utilizzare il surplus del fotovoltaico per gestire in modo più intelligente una pompa di calore compatibile con SG Ready.

La configurazione IL MASTRO per fotovoltaico + pompa di calore

Tutti i prodotti citati

Cosa bisogna verificare prima di partire

• La pompa di calore deve disporre di ingressi SG Ready o di una funzione equivalente documentata dal produttore.
• Bisogna conoscere esattamente il significato dei due ingressi e dei quattro stati.
• È necessario conoscere l’assorbimento reale della pompa per impostare soglie sensate.
• La misura del meter deve distinguere correttamente importazione ed esportazione.
• Bisogna impostare limiti di temperatura per ACS e ambiente.
• Vanno previsti tempi minimi di attivazione e riattivazione per evitare cicli rapidi.
• Se la pompa utilizza resistenze elettriche integrative, bisogna considerare il loro assorbimento nella logica energetica.

Il parere de IL MASTRO

La cosa che trovo più interessante di questo progetto non è il singolo dispositivo Shelly, ma il ragionamento che c’è dietro. Fotovoltaico, pompa di calore e domotica vengono spesso installati come tre mondi separati, quando in realtà possono lavorare insieme.

Un energy meter ci dice cosa sta succedendo realmente alla rete domestica, un relè cambia lo stato della pompa di calore e un sensore di temperatura decide quando fermarsi. Non serve un sistema proprietario costosissimo e non serve necessariamente programmare da zero un software complesso.

La parte importante è configurare bene soglie, ritardi e temperature. È qui che si gioca la differenza tra un’automazione utile e una che continua ad accendere e spegnere la macchina senza criterio.

Shelly, in questo senso, ha un vantaggio enorme: permette di iniziare da automazioni molto semplici e arrivare gradualmente a sistemi complessi con MQTT, Home Assistant, scene e logiche locali.

Domande frequenti

Cos’è SG Ready su una pompa di calore?

È un’interfaccia che permette a un sistema esterno di modificare lo stato operativo della pompa di calore attraverso una combinazione di ingressi. Può essere utilizzata, per esempio, per aumentare la produzione di calore quando è disponibile energia fotovoltaica.

Posso utilizzare il surplus fotovoltaico con qualsiasi pompa di calore?

Non necessariamente. È necessario che la pompa disponga di SG Ready o di un’altra interfaccia esterna compatibile. Bisogna sempre verificare il manuale tecnico del proprio modello.

A cosa serve Shelly Pro 3EM?

Serve a misurare l’energia elettrica e a capire se la casa sta prelevando dalla rete oppure immettendo il surplus prodotto dal fotovoltaico.

A cosa serve Shelly Pro 3?

In questo progetto viene utilizzato per commutare i contatti SG Ready della pompa di calore e selezionare lo stato operativo richiesto.

Perché serve un sensore di temperatura?

Per impedire che la pompa continui ad accumulare calore quando l’abitazione o l’ACS hanno già raggiunto la temperatura limite impostata. In questa configurazione il ruolo è affidato allo Shelly H&T Gen3.

Si può fare tutto con Home Assistant?

Sì, Home Assistant può essere utilizzato per creare logiche ancora più avanzate. Tuttavia molte automazioni possono essere gestite direttamente tramite scene e funzioni locali Shelly.

Shelly Wall Display X2i misura la temperatura?

Il Wall Display X2i integra sensori di luminosità, prossimità e movimento/gesto, ma per usarlo come interfaccia termostatica è opportuno abbinarlo a un sensore di temperatura compatibile.

Conviene sempre usare tutta l’energia in surplus?

No. La convenienza dipende dal prezzo dell’energia acquistata, dalla valorizzazione dell’energia immessa, dal COP della pompa di calore, dalle temperature e dalla capacità di accumulo termico dell’edificio.

Acquistando tramite i link affiliati supporti il mio lavoro senza alcun costo aggiuntivo per te.