Corrente, energia e interfacce – spiegate in breve

Energia attiva

L’energia realmente trasformata in lavoro, calore o luce. Misurata in chilowattora (kWh) e grandezza su cui si basa praticamente ogni fatturazione energetica.

Corrente ed energia

Energia reattiva

Energia che oscilla tra rete e utenza senza compiere lavoro. Nasce da bobine e condensatori, si misura in kvarh e viene fatturata dai fornitori oltre una soglia.

Corrente ed energia

Energia apparente

La somma geometrica di energia attiva e reattiva, misurata in kVAh. Determina quanto vengono sollecitati linee e trasformatori.

Corrente ed energia

Potenza attiva

Flusso di potenza istantaneo che compie lavoro, in chilowatt (kW). I valori di picco della potenza attiva determinano il costo della potenza.

Corrente ed energia

Potenza reattiva

Potenza oscillante senza quota di lavoro, in kvar. Sollecita la rete ma non compare sul contatore di energia attiva – per questo viene rilevata separatamente.

Corrente ed energia

Potenza apparente

Prodotto di tensione e corrente, in kVA. In base a essa si dimensionano trasformatori e linee di alimentazione.

Corrente ed energia

Fattore di potenza

Rapporto tra potenza attiva e apparente, detto anche cos φ. Un fattore di potenza scadente significa elevata potenza reattiva e può comportare costi aggiuntivi.

Corrente ed energia

cos φ

Denominazione usuale del fattore di sfasamento tra corrente e tensione. Con carico puramente ohmico vale 1, con i motori nettamente meno.

Corrente ed energia

Armoniche

Multipli della frequenza di rete, generati da utenze non lineari come convertitori di frequenza e alimentatori. Sollecitano i conduttori e falsano i metodi di misura semplici.

Corrente ed energia

Picco di potenza

Il valore di potenza più alto in un periodo di fatturazione, di solito come media al quarto d’ora. Spesso la singola voce più cara della bolletta elettrica.

Corrente ed energia

Curva di carico

La successione nel tempo dei valori di potenza, di norma a passi di quindici minuti. Mostra quando l’energia è stata prelevata – la domanda a cui un indice non risponde.

Corrente ed energia

Carico di base

Il consumo presente in permanenza, anche di notte e nei fine settimana. Un carico di base elevato è spesso la prima scoperta di un’analisi della curva di carico.

Corrente ed energia

Carico di punta

Fabbisogno di potenza elevato e di breve durata, per esempio all’avviamento degli impianti. Spesso riducibile distribuendolo nel tempo.

Corrente ed energia

Gestione del carico

Spostamento o limitazione mirati delle utenze per evitare i picchi di potenza. Presuppone valori di misura tempestivi.

Corrente ed energia

Autoconsumo

La quota di energia autoprodotta consumata direttamente in loco invece di essere immessa. Grandezza centrale negli impianti fotovoltaici.

Corrente ed energia

Comunità di autoconsumo

Unione di più parti di un immobile che utilizzano insieme l’energia prodotta. Richiede una misura per ciascuna parte.

Corrente ed energia

Energia per gli inquilini

Modello in cui gli inquilini prelevano direttamente elettricità prodotta localmente. Richiede una misura fatturabile per unità d’uso.

Corrente ed energia

Immissione

Cessione di energia alla rete, per esempio da un impianto fotovoltaico. Viene misurata separatamente dal prelievo e di norma remunerata in modo diverso.

Corrente ed energia

Prelievo

Prelievo di energia dalla rete. I contatori per i modelli di autoconsumo devono rilevare separatamente prelievo e immissione.

Corrente ed energia

Tariffa

Prezzo dell’energia dipendente dal momento, per esempio ore piene e ore vuote. Un contatore con più registri tariffari le rileva separatamente.

Corrente ed energia

Costante del contatore

Fattore che converte gli impulsi del contatore in unità di energia, spesso indicato come impulsi per kWh. Importante nel rilevamento S0.

Corrente ed energia

Trasformatori di corrente

Componente che riduce correnti elevate a un valore misurabile. Il rapporto di trasformazione deve essere correttamente memorizzato nel contatore.

Corrente ed energia

Rapporto di trasformazione

Il rapporto tra corrente primaria e secondaria di un trasformatore di corrente, per esempio 200/5 A. Un rapporto impostato male genera un errore di misura sistematico.

Corrente ed energia

Misura diretta

Misura senza trasformatore di corrente, in cui tutta la corrente attraversa il contatore. Possibile solo fino a determinate correnti.

Corrente ed energia

Misura a quattro quadranti

Rilevamento dell’energia attiva e reattiva in entrambe le direzioni. Condizione necessaria per impianti che prelevano e immettono contemporaneamente.

Corrente ed energia

Sottocontazione

Misura di consumi parziali a valle del contatore principale, per esempio per inquilino, macchina o zona dell’edificio. Base di una fatturazione secondo l’uso effettivo.

Metrologia e fatturazione

Delimitazione delle quantità di terzi

Delimitazione delle quantità di energia cedute a terzi. In Germania rilevante sul piano regolatorio e legata a requisiti di misura.

Metrologia e fatturazione

MID

Direttiva europea sugli strumenti di misura. Un contatore conforme MID può essere impiegato nell’UE per la fatturazione; il modulo B+D indica la procedura di omologazione.

Metrologia e fatturazione

Diritto metrologico

Quadro giuridico per gli strumenti di misura nelle transazioni commerciali. I contatori con cui si fattura devono esservi conformi.

Metrologia e fatturazione

PTB-A 20.1

Documento di requisiti della Physikalisch-Technische Bundesanstalt per i contatori di elettricità. Prova della conformità al diritto metrologico.

Metrologia e fatturazione

PTB-A 50.7

Requisiti per gli strumenti di misura nella delimitazione delle quantità di terzi e nella gestione energetica.

Metrologia e fatturazione

Classe di precisione

Indicazione dello scostamento di misura ammesso, per esempio classe B per l’energia attiva o classe 2 per la reattiva. Più basso significa più preciso.

Metrologia e fatturazione

ISO 50001

Norma per i sistemi di gestione dell’energia. Richiede rilevamento, analisi e reportistica continui dei dati energetici.

Metrologia e fatturazione

Sistema di gestione dell’energia

Processo sistematico di rilevamento, valutazione e miglioramento dell’uso dell’energia. Il software ne è solo una parte.

Metrologia e fatturazione

Concetto di misura

Definizione di quali grandezze vengono rilevate, in quali punti e a quale scopo. Gli errori nel concetto di misura sono poi difficilmente correggibili.

Metrologia e fatturazione

Punto di misura

Il punto dell’impianto in cui si misura – indipendentemente dall’apparecchio concreto. Le denominazioni dovrebbero seguire il punto di misura, non l’apparecchio.

Metrologia e fatturazione

Indice del contatore

Il valore di energia cumulato di un contatore. Risponde alla domanda sulla quantità, non a quella sul momento.

Metrologia e fatturazione

Analisi della curva di carico

Analisi dei valori di potenza nel tempo, per rendere visibili picchi, carico di base e anomalie.

Metrologia e fatturazione

Conteggio delle spese accessorie

Ripartizione dei costi di consumo tra le unità d’uso. Con la sottocontazione secondo l’uso effettivo invece che per chiave di superficie.

Metrologia e fatturazione

Diagramma di Sankey

Diagramma di flusso in cui la larghezza delle frecce corrisponde alle quantità. Rende afferrabili a colpo d’occhio i flussi di energia e le loro proporzioni.

Metrologia e fatturazione

M-Bus

Meter-Bus, standard europeo per la lettura a distanza dei contatori di consumo secondo EN 13757. Linea bifilare, insensibile alla polarità, per elettricità, acqua, gas e calore.

M-Bus

EN 13757

Serie di norme per la comunicazione dei contatori di consumo. La parte 2 descrive il livello fisico, la parte 3 quello applicativo.

M-Bus

Carico standard

Corrente assorbita a riposo da un nodo M-Bus, circa 1,5 mA. La somma di tutti i carichi standard limita il numero di apparecchi su un master.

M-Bus

Master M-Bus

Apparecchio che alimenta il bus e interroga i contatori. Si occupa anche della conversione di livello e della sorveglianza dei cortocircuiti.

M-Bus

Convertitore di livello

Modulo che fornisce la tensione di bus e adatta i livelli di segnale. Integrato nell’EMU M-Center, altrove apparecchio separato.

M-Bus

Indirizzo primario

Indirizzo M-Bus breve da 1 a 250, impostato sull’apparecchio. Rapido, ma soggetto a errori in caso di doppia assegnazione.

M-Bus

Indirizzo secondario

Numero di identificazione a otto cifre di un contatore, combinato con produttore, versione e fluido. Univoco di fabbrica.

M-Bus

Ricerca dei contatori

Interrogazione automatica di tutti gli indirizzi possibili per trovare gli apparecchi collegati. Negli impianti più grandi fa risparmiare molto tempo.

M-Bus

Telegramma

Una sequenza domanda-risposta sull’M-Bus. Il contatore vi fornisce il suo set di dati completo.

M-Bus

Velocità di trasmissione

Velocità di trasmissione in bit al secondo. Sull’M-Bus sono usuali 300, 2400 e 9600 Bd, in pratica per lo più 2400.

M-Bus

Resistenza di anello

Resistenza totale della linea di bus, andata e ritorno. Sull’M-Bus limitata a un massimo di 90 Ω.

M-Bus

Wireless M-Bus

Variante radio dell’M-Bus secondo EN 13757-4, diffusa nei contatori di acqua e calore senza collegamento via cavo.

M-Bus

RS-485

Norma di interfaccia elettrica per la trasmissione differenziale bifilare in semiduplex. Robusta ai disturbi, ma sensibile alla polarità.

RS-485 e Modbus

Trasmissione differenziale

Trasmissione del segnale come differenza di tensione tra due fili. I disturbi colpiscono entrambi i fili allo stesso modo e si annullano.

RS-485 e Modbus

Semiduplex

Trasmissione e ricezione sulla stessa coppia di fili, ma mai contemporaneamente.

RS-485 e Modbus

Resistenza di terminazione

Resistenza da 120 Ω a entrambe le estremità fisiche del bus, che impedisce le riflessioni. Solo alle estremità, non su ogni apparecchio.

RS-485 e Modbus

Resistenza di polarizzazione

Resistenze che definiscono il livello di riposo del bus, affinché nessun nodo interpreti il rumore come dati.

RS-485 e Modbus

Carico unitario

Misura del carico di un nodo RS-485. Un segmento sopporta classicamente 32 carichi unitari; i driver moderni ne assorbono frazioni.

RS-485 e Modbus

Derivazione

Diramazione dalla linea principale verso un apparecchio. Nell’RS-485 va tenuta il più corta possibile, perché le diramazioni generano riflessioni.

RS-485 e Modbus

Topologia a linea

Cablaggio continuo da un’estremità del bus all’altra. L’unica topologia consigliata per l’RS-485.

RS-485 e Modbus

Modbus

Protocollo aperto per la comunicazione tra apparecchi di automazione. Lavora con registri a 16 bit e funzionamento master-slave.

RS-485 e Modbus

Modbus RTU

Variante binaria di Modbus su linee seriali, per lo più RS-485. Usa il CRC16 e un intervallo di silenzio per delimitare le trame.

RS-485 e Modbus

Modbus TCP

Modbus su Ethernet, porta standard 502. Al posto del CRC ogni telegramma porta un’intestazione MBAP; più client possono leggere contemporaneamente.

RS-485 e Modbus

Codice funzione

Numero che indica l’operazione desiderata. Per i contatori sono rilevanti soprattutto il 3 (holding register) e il 4 (input register).

RS-485 e Modbus

Holding register

Registro a 16 bit leggibile e scrivibile del modello dati Modbus.

RS-485 e Modbus

Input register

Registro a 16 bit di sola lettura, tipico dei valori misurati.

RS-485 e Modbus

CRC16

Checksum con cui vengono protetti i telegrammi Modbus RTU. I telegrammi errati vengono scartati.

RS-485 e Modbus

Intervallo di silenzio

Pausa di almeno 3,5 lunghezze di carattere che nel Modbus RTU delimita l’inizio e la fine di un telegramma.

RS-485 e Modbus

TCP/IP

Famiglia di protocolli su cui si basano le reti Ethernet e Internet. Base di Modbus TCP, MQTT, BACnet IP e OPC UA.

TCP/IP e rete

Indirizzo IP

Indirizzo univoco di un apparecchio nella rete. Gli apparecchi di misura hanno bisogno di un indirizzo stabile, statico o tramite riserva DHCP.

TCP/IP e rete

Riserva DHCP

Assegnazione di un indirizzo IP fisso a un indirizzo MAC. Unisce la comodità del DHCP alla stabilità degli indirizzi fissi.

TCP/IP e rete

Indirizzo MAC

Indirizzo hardware di un’interfaccia di rete. Serve all’identificazione univoca nella rete locale.

TCP/IP e rete

VLAN

Segmento di rete logicamente separato su un’infrastruttura comune. Alla metrologia si assegna di norma una VLAN propria.

TCP/IP e rete

MBAP

Modbus Application Protocol header nel Modbus TCP, con numero di transazione, identificativo di protocollo, lunghezza e unit identifier.

TCP/IP e rete

Unit identifier

Campo dell’intestazione MBAP che, nei gateway, indirizza l’apparecchio seriale che sta dietro.

TCP/IP e rete

Porta 502

Porta standard per Modbus TCP.

TCP/IP e rete

NTP

Protocollo di sincronizzazione oraria. Senza orologi sincroni le curve di carico di più apparecchi non sono confrontabili in modo sensato.

TCP/IP e rete

BACnet IP

Protocollo di automazione dell’edificio su IP. Lavora in modo orientato agli oggetti: ogni valore misurato è un oggetto a sé.

TCP/IP e rete

BBMD

BACnet Broadcast Management Device. Inoltra i broadcast BACnet oltre i confini di sottorete.

TCP/IP e rete

OPC UA

Standard industriale indipendente dalla piattaforma per lo scambio di dati, con modello informativo e concetto di sicurezza integrati.

TCP/IP e rete

MQTT

Protocollo publish-subscribe leggero per dati di telemetria. Gli apparecchi pubblicano valori, gli interessati vi si abbonano.

MQTT

Broker MQTT

Punto di scambio tra mittenti e destinatari. Tutti i messaggi passano da lui; mittenti e destinatari non si conoscono.

MQTT

Publish

La pubblicazione di un messaggio sotto un topic presso il broker.

MQTT

Subscribe

L’abbonamento a un topic per ricevere i messaggi che vi vengono pubblicati.

MQTT

Topic

Percorso gerarchico sotto cui vengono pubblicati i messaggi. Struttura e denominazione determinano l’utilizzabilità futura dei dati.

MQTT

Carattere jolly

Segnaposto nell’abbonamento: + per esattamente un livello, # per tutti i livelli sottostanti.

MQTT

QoS

Quality of Service, la garanzia di consegna. 0 invia senza conferma, 1 garantisce almeno una consegna, 2 esattamente una.

MQTT

Retain

Flag con cui il broker conserva l’ultimo valore di ogni topic. Gli abbonati appena connessi vedono subito dei dati.

MQTT

Last will

Messaggio che il broker pubblica quando la connessione di un apparecchio si interrompe in modo imprevisto. Rende visibili i guasti.

MQTT

TLS

Cifratura della connessione di trasporto. Obbligatoria non appena i dati di misura lasciano la propria rete.

MQTT

LoRa

Procedimento di modulazione radio a spettro espanso. Scambia velocità con portata e immunità ai disturbi.

LoRa e LoRaWAN

LoRaWAN

Protocollo di rete su LoRa, con gateway, server di rete, cifratura e procedura di adesione.

LoRa e LoRaWAN

Fattore di spreading

Parametro da SF7 a SF12 che bilancia portata e durata di trasmissione. Più alto significa più lontano, ma più lento.

LoRa e LoRaWAN

EU868

Banda di frequenza libera attorno agli 868 MHz, utilizzata in Europa per LoRaWAN.

LoRa e LoRaWAN

Duty cycle

Limitazione di legge del tempo di trasmissione per apparecchio e per ora nella banda libera. Determina la cadenza di trasmissione possibile.

LoRa e LoRaWAN

Classe A

Modalità di funzionamento in cui un apparecchio apre due brevi finestre di ricezione dopo la trasmissione. La modalità più parsimoniosa; in classe C l’apparecchio resta sempre in ricezione – è l’impostazione di serie del Professional II.

LoRa e LoRaWAN

OTAA

Over-the-Air Activation: adesione con DevEUI, JoinEUI e AppKey, con negoziazione delle chiavi di sessione. Procedura consigliata.

LoRa e LoRaWAN

ABP

Activation by Personalization: chiavi di sessione programmate in modo fisso. Più semplice, ma meno sicuro.

LoRa e LoRaWAN

Gateway

Stazione ricevente che capta i pacchetti LoRa e li inoltra al server di rete. Gli apparecchi non sono legati a un gateway preciso.

LoRa e LoRaWAN

Decoder di payload

Codice che scompone i dati utili compattati di un pacchetto in valori con un nome. Senza di esso i dati restano illeggibili.

LoRa e LoRaWAN