Lo scaldabagno, 4 anni dopo: orchestrazione solare + fasce orarie (v2)

Quattro anni fa ho sostituito i timer notturni dei miei due scaldabagni con un Shelly Plus 1 e Home Assistant. Un primo passo solido: accendere gli scaldabagni quando si apre la finestra di tariffa ridotta (le francesi “Heures Creuses”, HC) e saltarla quando siamo via. Quando sono arrivati i pannelli solari, ho descritto la danza della finestra di mezzogiorno nell’articolo sui due anni di solare.

Da allora il sistema si è evoluto in silenzio. Non una riscrittura, un’orchestrazione. Questo articolo è la v2, quattro anni dopo: cosa ho cambiato, lo YAML reale e i numeri veri.

Nota sul rollout, in tutta onestà. La logica v2 qui sotto è nella mia configurazione ed è in corso di attivazione. La mia istanza live gira ancora sulle automazioni v1 basate su flag - l’ho verificato prima di scrivere, e ti dirò esattamente cosa è attivo ora e cosa sta arrivando.

Disclaimer: non sono né installatore né elettricista. Uno scaldabagno e l’impianto elettrico possono essere pericolosi; queste sono note di campo di casa mia, non istruzioni per la tua.

TL;DR - cosa cambia rispetto alla versione 2022

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Contesto: due scaldabagni, la tariffa, il solare

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• Due scaldabagni elettrici (cumulus): uno in cantina (serbatoio più grande), uno in garage (più piccolo). Ognuno è commutato dal proprio relè Shelly Plus 1 e misurato tramite un Shelly EM, ogni scaldabagno sul proprio canale CT (sensor.energy_meter_cumulus_cave_power, sensor.energy_meter_cumulus_garage_power).
• Tariffa HC (EDF, nord della Francia): una finestra a metà giornata (12:09 - 14:09) e una notturna. L’elettricità è più economica in HC - è lì che gli scaldabagni devono scaldare.
• Solare: 12 pannelli, 3 micro-inverter APS DS3, nessuna batteria. Gli scaldabagni sono l’unico carico elastico abbastanza grande da assorbire il surplus.
• La tensione: la finestra HC di mezzogiorno (12:00-14:00) è l’unico momento in cui HC e solare si sovrappongono. Tutto il resto è pianificazione più sorveglianza.

Riepilogo v1 (versione breve)

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La versione 2022 faceva tre cose:

1. Pianificazione — automation.cumulus_cave_actives_en_hc accende gli scaldabagni all’apertura della finestra HC (cave 12:09, garage 13:00, ancora live oggi).
2. Rilevamento vacanze — nessun riscaldamento quando il toggle input_boolean.vacation è attivo.
3. Completamento notturno — un ciclo notturno fisso di 2 h se la finestra diurna “probabilmente” non bastava.

Il punto debole era il passo 3: “probabilmente” è una congettura. Le ex automazioni set_heating_incomplete_flag_cave / set_heating_incomplete_flag_garage scattavano alle 14:09 e impostavano il flag water_heating_incomplete_* a on ogni volta che lo scaldabagno stesse ancora assorbendo corrente in quel momento. Non dice nulla dello stato reale del serbatoio - uno scaldabagno può essere quasi a fine ciclo o appena partito, il comportamento è lo stesso. Questa approssimazione è stata accettabile per 4 anni, ma una volta entrato in gioco il solare le congetture hanno iniziato a costare denaro. Quindi quest’estate ho sostituito le congetture col termostato del serbatoio stesso.

Novità v2 - 1. Rilevamento fine ciclo tramite termostato

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Il cambiamento più importante. Invece di indovinare alle 14:09, le automazioni monitorano la potenza assorbita e lasciano che sia il termostato dello scaldabagno a dichiarare la fine del ciclo: quando il serbatoio raggiunge la temperatura target, la potenza cade a zero.

Ecco cumulus_cave_thermostat_complete (la gemella del garage, cumulus_garage_thermostat_complete, è identica tranne che per gli entity_id):

- id: cumulus_cave_thermostat_complete
  alias: "Cumulus Cave - Detection thermostatique fin de chauffe"
  mode: parallel
  max_exceeded: silent
  triggers:
  - trigger: numeric_state
    entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
    below: 50
    for: 00:05:00
  - trigger: state
    entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
    to: 'unavailable'
    for: 00:10:00
  conditions: []
  actions:
  - action: switch.turn_off
    target:
      entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0
  - action: input_boolean.turn_off
    target:
      entity_id: input_boolean.water_heating_incomplete_cave
  - action: input_boolean.turn_off
    target:
      entity_id: input_boolean.water_heating_solar_extend_cave
  - action: notify.notify
    data:
      title: "Chauffe Eau Cave"
      message: "Cycle termine (thermostat). ON cumule aujourd'hui: {{ states('sensor.cumulus_cave_daily_on_time') }}h"

Cosa fa ogni trigger:

• power < 50 W per 5 minuti — il termostato ha spento. Il relè si apre, il flag “incompleto” e il flag “prolungamento solare” vengono cancellati, e una notifica conferma che il ciclo è davvero terminato.
• power diventa unavailable per 10 minuti — la pinza non invia più dati. È una valvola di sicurezza: si chiude in modo pulito invece di aspettare tutta la notte.

Le vecchie automazioni euristiche sono ora disabilitate nella configurazione, con una nota esplicita nell’alias:

- id: set_heating_incomplete_flag_cave
  alias: "Set Heating Incomplete Flag - Cave [DISABLED - replaced by thermostat detection]"
  mode: single
  enabled: false
  triggers:
  - trigger: time
    at: '14:09:00'
  conditions:
  - condition: numeric_state
    entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
    above: 100
  actions:
  - action: input_boolean.turn_on
    target:
      entity_id: input_boolean.water_heating_incomplete_cave

Novità v2 - 2. Riscaldamento in fascia piena (HP) pilotato dal solare

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Alle 14:09 la finestra HC di mezzogiorno si chiude e si passa alle Heures Pleines (HP) - la tariffa più cara. Normalmente gli scaldabagni devono restare spenti in HP. Ma quando il sole c’è e la casa consuma poco, scaldare con l’elettricità solare in HP costa meno che importare dalla rete di notte.

Così quest’estate ho aggiunto una seconda coppia di automazioni: un interruttore che lancia un ciclo HP quando c’è surplus, e una sentinella che lo ferma appena il sole cala o la casa assorbe troppo.

L’interruttore — cumulus_cave_hp_solar_switch

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- id: cumulus_cave_hp_solar_switch
  alias: "Cumulus Cave - Bascule HP solaire si incomplet"
  mode: single
  triggers:
  - trigger: time
    at: '14:09:00'
  conditions:
  - condition: state
    entity_id: input_boolean.water_heating_incomplete_cave
    state: 'on'
  - condition: state
    entity_id: input_boolean.vacation
    state: 'off'
  - condition: state
    entity_id: binary_sensor.solar_hi_production
    state: 'on'
  - condition: numeric_state
    entity_id: sensor.evse_10_0_0_120_house_power
    below: 1500
  - condition: template
    value_template: >
      {% set solar = states('sensor.ecu_current_power') | float(0) %}
      {% set house = states('sensor.evse_10_0_0_120_house_power') | float(0) %}
      {{ (solar - house) >= (2900 * 1.1) }}
  actions:
  - action: switch.turn_on
    target:
      entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0
  - action: input_boolean.turn_on
    target:
      entity_id: input_boolean.water_heating_solar_extend_cave
  - action: notify.notify
    data:
      title: "Chauffe Eau Cave"
      message: >-
        Reprise chauffe en HP solaire.
        Surplus: {{ ((states('sensor.ecu_current_power')|float(0) -
        states('sensor.evse_10_0_0_120_house_power')|float(0))) | round(0) }}W

Le condizioni riassumono tutta la strategia:

• water_heating_incomplete_cave su on — la finestra HC di mezzogiorno non è bastata (si prolunga solo se necessario).
• solar_hi_production su on e casa sotto i 1500 W — c’è sole e il resto della casa non lo consuma.
• La regola del surplus: solar - house >= 2900 * 1.1. Lo scaldabagno della cantina assorbe circa 2,9 kW; il fattore ×1.1 è il mio margine di sicurezza per non importare mai elettricità in tariffa HP fingendo di usare il solare. Quello del garage, ~1,1 kW, usa 1100 * 1.1.

Quando le condizioni sono verificate, lo scaldabagno si accende e il flag water_heating_solar_extend_cave viene alzato per dire al resto del sistema “c’è un ciclo HP solare in corso”.

La sentinella — cumulus_cave_hp_solar_watch

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Durante un ciclo HP solare, cumulus_cave_hp_solar_watch fa la guardia e sceglie tra due esiti: chiudere in modo pulito, oppure fermarsi e lasciare che sia il ciclo notturno a finire il lavoro.

- id: cumulus_cave_hp_solar_watch
  alias: "Cumulus Cave - Veille solaire HP"
  mode: single
  max_exceeded: silent
  triggers:
  - trigger: state
    entity_id: binary_sensor.solar_hi_production
    from: 'on'
    to: 'off'
  - trigger: numeric_state
    entity_id: sensor.evse_10_0_0_120_house_power
    above: 1500
    for: 00:02:00
  - trigger: numeric_state
    entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
    below: 50
    for: 00:05:00
  conditions:
  - condition: state
    entity_id: input_boolean.water_heating_solar_extend_cave
    state: 'on'
  actions:
  - choose:
    - conditions:
      - condition: numeric_state
        entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
        below: 50
      sequence:
      - action: input_boolean.turn_off
        target:
          entity_id: input_boolean.water_heating_solar_extend_cave
      - action: input_boolean.turn_off
        target:
          entity_id: input_boolean.water_heating_incomplete_cave
      - action: switch.turn_off
        target:
          entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0
      - action: notify.notify
        data:
          title: "Chauffe Eau Cave"
          message: "Cycle HP solaire termine (thermostat)."
    sequence:
    - action: switch.turn_off
      target:
        entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0
    - action: input_boolean.turn_off
      target:
        entity_id: input_boolean.water_heating_solar_extend_cave
    - action: notify.notify
      data:
        title: "Chauffe Eau Cave"
        message: "Arret HP solaire (soleil ou maison). Cycle de nuit prevu si incomplet."

Tre trigger, una rete di sicurezza:

• Il sole sparisce (solar_hi_production on → off) — il surplus è finito. Si ferma il ciclo HP e si lascia che sia il ciclo notturno a gestire il resto.
• Casa sopra i 1500 W per 2 minuti — un picco (forno, bollitore). Ci si ferma piuttosto che importare in tariffa HP per scaldare l’acqua.
• Potenza sotto i 50 W per 5 minuti — il termostato ha finito il serbatoio. Il ramo choose prende allora la prima alternativa: i flag vengono cancellati (“Cycle HP solaire termine (thermostat).”).

Altrimenti (casi 1 o 2) prende la seconda alternativa: relè aperto, flag solar_extend cancellato — ma, punto cruciale, incomplete resta su on, così il ciclo notturno intelligente delle 02:00 sa che il lavoro non è finito.

Il guardiano condition: water_heating_solar_extend_cave on garantisce che la sentinella non intervenga mai in un ciclo HC normale o notturno - gestisce solo i cicli HP solari.

Novità v2 - 3. Il “ciclo notturno intelligente” con tetto

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Il vecchio completamento notturno faceva un ciclo fisso di 2 ore. Il nuovo è un ciclo disciplinato da wait_for_trigger con un tetto duro sui minuti:

- id: cumulus_cave_smart_night
  alias: "Cumulus Cave - Cycle de nuit intelligent"
  mode: single
  triggers:
  - trigger: time
    at: '02:00:00'
  conditions:
  - condition: state
    entity_id: input_boolean.water_heating_incomplete_cave
    state: 'on'
  - condition: state
    entity_id: input_boolean.vacation
    state: 'off'
  - condition: state
    entity_id: input_boolean.water_heating_solar_extend_cave
    state: 'off'
  variables:
    cap_min: "{{ states('sensor.cumulus_cave_typical_heat_min') | int(90) }}"
  actions:
  - action: notify.notify
    data:
      title: "Chauffe Eau Cave"
      message: "Cycle de nuit (max {{ cap_min }}min, thermostat prioritaire)."
  - action: switch.turn_on
    target:
      entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0
  - wait_for_trigger:
    - trigger: numeric_state
      entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
      below: 50
      for: 00:05:00
    - trigger: state
      entity_id: sensor.energy_meter_cumulus_cave_power
      to: 'unavailable'
    timeout:
      minutes: "{{ cap_min }}"
    continue_on_timeout: true
  - action: switch.turn_off
    target:
      entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0
  - action: input_boolean.turn_off
    target:
      entity_id: input_boolean.water_heating_incomplete_cave
  - action: notify.notify
    data:
      title: "Chauffe Eau Cave"
      message: "Cycle de nuit termine (cap {{ cap_min }}min atteint ou thermostat)."

Il termostato spegne lo scaldabagno quando il serbatoio è pronto, quindi l’automazione si limita ad attendere quell’evento - ma non lascia mai scaldare oltre il tetto configurabile. cap_min arriva dal template sensor sensor.cumulus_cave_typical_heat_min e dall’input_number corrispondente (90 min cantina, 60 min garage) per regolare il tetto dal cruscotto senza toccare lo YAML:

# components/input_number.yaml
cumulus_cave_max_night_heat_min:
  name: Cumulus Cave - Max Night Heat (min)
  min: 30
  max: 180
  step: 5
  initial: 90
  unit_of_measurement: "min"
  icon: mdi:timer-sand
  mode: slider

# templates/sensors.yaml
- sensor:
    - unique_id: cumulus_cave_typical_heat_min
      unit_of_measurement: min
      name: "Cumulus Cave Typical Heat Duration"
      icon: mdi:timer-sand
      state: >
        {% set raw = states('input_number.cumulus_cave_max_night_heat_min') | float(90) %}
        {{ [120, [45, raw] | max] | min | round(0) }}

E se ci sono ospiti (o si vuole semplicemente un pieno completo senza limiti), il comando manuale esiste ancora: input_boolean.force_cumulus_hc più l’automazione force_cumulus_nigh, che accende entrambi gli scaldabagni alle 01:24 senza considerare i tetti.

- id: force_cumulus_nigh
  alias: Forcer Cumulus la nuit
  mode: parallel
  triggers:
  - trigger: time
    at: 01:24:00
  conditions:
  - condition: and
    conditions:
    - condition: state
      entity_id: input_boolean.vacation
      state: 'off'
    - condition: state
      entity_id: input_boolean.force_cumulus_hc
      state: 'on'
  actions:
  - action: switch.turn_on
    entity_id: switch.shellyplus1_7c87ce637064_switch_0
  - action: switch.turn_on
    entity_id: switch.shellyplus1_a8032abcd060_switch_0

I numeri veri (dalla mia istanza live)

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Piuttosto che una tabella da marketing, ecco i valori reali di questa estate:

I massimi sui 7 giorni sono stati cantina 4,0 h e garage 3,15 h — i giorni in cui il mattino non era bastato e la sentinella della sera tirava a lungo.

Ho estratto questi dati dall’API delle statistiche in serata, quando i pannelli erano già spenti (solar_hi_production off, ecu_current_power 0 W) — quindi i valori “quel giorno” descrivono la giornata completa, non uno stato in corso.

Cosa non è cambiato

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• Il relè Shelly Plus 1 + la misura Shelly EM dell’articolo del 2022 — ancora la base fisica.
• Il toggle vacanze e la pianificazione della finestra HC — ancora la porta d’ingresso della casa.
• Il garage è il gemello della cantina: ogni automazione descritta qui esiste anche in versione cumulus_garage_* (cumulus_garage_thermostat_complete, cumulus_garage_hp_solar_switch, cumulus_garage_hp_solar_watch, cumulus_garage_smart_night) con i propri entity_id, le proprie soglie (il garage usa 1100 * 1.1) e un tetto notturno di 60 minuti.
• La configurazione interna dello scaldabagno (setpoint di temperatura, modalità ECO del serbatoio) — intatta; lo strato di automazione fa solo da interruttore sul relè.

Nota onesta sul rollout (promemoria)

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Come detto all’inizio: tutte le automazioni v2 di questo post sono nella mia configurazione e in fase di attivazione. Ho verificato via API prima di scrivere che la mia istanza live gira ancora sul sistema v1 - automation.cumulus_cave_actives_en_hc (scattata oggi alle 12:09), automation.comulus_desactives_en_hp (14:09), automation.cumulus_garage_actives_en_hc (13:00), più la vecchia set_heating_incomplete_flag_cave che tira ancora. Le voci enabled: false sopra descrivono lo stato della configurazione nel repository; il passaggio in produzione avverrà dopo aver validato la coppia v2 su alcuni giorni di sole e di cielo coperto. Config prima, live poi - è il rollout di una casa vera.

Avvertenze

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• È specifico della Francia (Heures Creuses / Heures Pleines). Una tariffa con una sola finestra diurna + notturna non esiste ovunque; il margine 1,1× e la soglia 1500 W sono le mie costanti, non le vostre.
• Non sono un elettricista. Il cablaggio dello scaldabagno (differenziale 30 mA, cavo sovradimensionato, terra) è fatto da un installatore certificato; descrivo la logica di Home Assistant, non il cablaggio.
• Nessuna batteria, per ora. Se ci fosse, il calcolo sarebbe diverso.
• La colonnina di ricarica è un progetto separato (il sensore house_power è il contatore lato casa della colonnina V2C, non il consumo proprio dell’auto).
• Uno scaldabagno grande è un carico elastico chiave — trattate lo scaldabagno come un consumatore di primo piano.

Se dovessi rifare tutto da zero, la coppia che manterrei identica è: rilevamento tramite termostato + la logica «interrompi o termina» della sentinella. È ciò che ha trasformato un’approssimazione oscillante in un sistema marginale affidabile.