Desde hace unos meses, he contratado una tarifa con precios fijos y con discriminación horaria, es decir, una tarifa cuyo precio de la electricidad tiene tres precios diferentes a lo largo del día. En este artículo voy a explicar como he domotizado el termo eléctrico para intentar disminuir el gasto de electricidad de este dispositivo controlando cuando se enciende (y se apaga).
Importante: Si no tienes conocimientos y experiencia en electricidad te aconsejo que no sigas adelante. Contrata a un electricista para que realice las diferentes conexiones. No me hago responsable de las posibles consecuencias en caso de que decidas hacerlo por tu cuenta siguiendo las instrucción de este artículo.
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Mi tarifa actual de electricidad es una tarifa con un precio de la energía con tres franjas horarias. Estas franjas son las siguientes:
- Punta: de lunes a viernes de 10 h a 14 h y de 18 h a 22 h.
- Llana: de lunes a viernes de 8 h a 10 h, de 14 h a 18 h y de 22 h a medianoche.
- Valle: de lunes a viernes de medianoche a 8 h, los fines de semana y días festivos.
La franja horaria punta es la más cara de las tres y comprende horas donde, normalmente, el consumo de agua caliente debería nulo y lo normal, en mi familia, es que el mayor consumo se realice a primera y a última hora o por lo menos eso es lo que pienso.
Por tanto, en primer lugar voy, a controlar cuando se activa el termo eléctrico y, con esos datos, gestionar la activación del termo según los hábitos de consumo y la franja horaria. Este control horario puede variar según la época del año en que nos encontremos ya que no es lo mismo un periodo vacacional que un periodo laboral.
El Shelly lo instalaré en la caja de registro que tengo en la cocina que es donde llegan todos los cables procedentes del cuadro eléctrico. En éste, dispongo de un magnetotérmico solo para el termo eléctrico así que voy a conectar el Shelly entre la salida del magnetotérmico y los cables que lo alimentan.
- Potencia eléctrica: 1.500 W
- Tensión: 230/50 V/Hz
Por tanto, el Shelly Plus 1 PM puede soportar la carga máxima de mi termo eléctrico.
Para realizar este control voy a utilizar Shelly Plus 1 PM con un esquema de conexión igual al proyecto Domotizar la lavadora pero con una programación diferente, de ahí que realice este nuevo artículo.
El termo tiene una función Smart que nunca activé y que, según parece, es un software que "aprende" los hábitos de consumo del hogar y permite la mínima pérdida de calor y genera un ahorro de energía. Tiene un periodo de aprendizaje que, según indica el manual, es de unas dos semanas y se recomienda no desconectar el termo de la corriente eléctrica para garantizar esta función. Por tanto, por lo que parece, no es compatible con la domotización que voy a realizar así que no activo dicha función ya que, mi objetivo, es no consumir durante las horas donde el precio de la electricidad es más elevado (franja punta).
Para comprobar que el ahorro es real voy a conectar el Shelly e, inicialmente, solo voy a controlar el consumo del termo. Mas adelante realizaré la programación y compararé el consumo antes y después de domotizarlo.
Antes de conectarlo definitivamente, y por comodidad, primero voy a configurar el Shelly siguiendo el artículo Shelly Plus 1 PM y Seguridad en los dispositivos y luego lo conectaré definitivamente.
Alimento el shelly, realizo el proceso de emparejamiento y lo añado a mi cuenta de Shelly. Una vez se ha completado la conexión, realizo la comprobación/actualización del firmware. A continuación securizo el dispositivo.
Instalación en la caja de registro
La caja donde voy a instalarla es la misma del proyecto de domotización de la lavadora y está a reventar. Esta vez utilizo unas punteras que he adquirido para las conexiones en el Shelly y cable de 2,5mm aunque también me hubiera valido de 1,5mm por la potencia del Termo Eléctrico.
Ahora voy a analizar el consumo del termo eléctrico durante unos días para saber cada cuánto calienta el agua, cuánto tiempo tarda en calentarla (sin uso de agua caliente y después de una ducha, por ejemplo, etc.) con el fin de realizar posteriormente las automatizaciones.
Análisis del consumo del termo eléctrico
He descargado los datos de la nube de Shelly durante dos semanas donde el Shelly solo ha actuado de medidor de consumo. Para ello selecciono el dispositivo y en la sección de gráficos, Exportar .csv de Energía.
Por supuesto, el termo calienta el agua cuando detecta que baja de cierta temperatura sin importarle la hora ya que él no tiene que pagar la factura. Es curioso como el mayor consumo se encuentra entre las 15:00 y 16:00 y como se nota claramente que empiezan las duchas sobre las 06:00.
Utilizando Home Assistant puedo ver que la potencia que demanda el termo cada vez que calienta el agua es de unos 1.500W y que, si no se usa el agua caliente, el termo tarda en volver a calentar el agua menos de 10 minutos (lo tengo programado a 50º).
A continuación realizaré la programación del dispositivo Shelly, primero con Shelly Cloud y luego utilizando Home Assistant.
Programación del shelly
Para programar el dispositivo utilizando la nube de Shelly he de realizar dos escenas. La primera se encargará de alimentar el termo eléctrico en los horarios llano y valle y la segunda se encargará de dejar de alimentarlo durante los periodos punta. En este segundo, además, tendré que tener en cuenta que no apague el termo si, en ese momento, esté calentando el agua, cosa que sabré con la medición de consumo del Shelly.
Para programar la alimentación del termo eléctrico, selecciono Todas Las Escenas y creo una nueva escena. La condición que añado tiene que ver con el horario así que selecciono Añadir condición - En función del tiempo - Programa Diario / Semanal. Selecciono de Lunes a Viernes ya que Sábados y Domingos son periodos valle todas las horas, indico el primer periodo valle (que corresponde con el día anterior a las 22:00) y Guardar. Añado una condición Y para que solo se ejecute la escena si el dispositivo está apagado. Esto realmente no es necesario pero esto hará que no se ejecute el domingo a las 22:00.
Para ello Añadir Condición - Basado en Dispositivos, selecciono el dispositivo, Estado de Salida - Cuando el Shelly está Apagar. Por último marco la propiedad como Condición y Guardar.
Este bloque de programación hay que repetirlo para el horario que el Shelly debe alimentar el termo eléctrico, que será a las 14:00.
Una vez definidas las condiciones, seleccionamos Siguiente y Añadir Acción - Acción del dispositivo, selecciono el dispositivo - Encender Dispositivo Shelly. A continuación selecciono No retrasar la acción y Guardar.
Con esto ya valdría pero voy a añadir una acción que es encender el led de un Shelly Plus Plug S para ir comprobando que funciona correctamente la programación. Esta acción la eliminaré posteriormente.
Los siguientes parámetros a configurar (Tiempo Activos, Mas ajustes) los dejo tal cual, selecciono la estancia, indico el nombre de la escena (Encendido del Termo Eléctrico), una imagen o color y Guardar.
La escena del apagado es similar pero también comprobará que el termo eléctrico no esté calentando el agua en ese momento. Para ello Añado una nueva escena, Añadir condición - En función del Tiempo - Programa Diario / Semanal, selecciono de lunes a viernes, la primera hora punta que es a las 10:00 y Guardar. Añado una condición Y - Basado en dispositivos, selecciono el dispositivo, Estado de Salida - Potencia - Menos de e indico 5W ya que el termo eléctrico, en reposo, consume unos 2,5 W. A continuación selecciono la propiedad como Condición y Guardar. Por último, en este bloque voy a añadir también la condición de que el dispositivo esté encendido aunque pienso que no haría realmente falta.
Este bloque lo he de repetir las las 18:00 que es cuando empieza la segunda franja punta con una condición O.
Una vez tenemos programados los dos bloques, seleccionamos Siguiente - Añadir acción - Acción del dispositivo, selecciono el dispositivo - Apagar Dispositivo Shelly y No retraso la acción.
Como en la escena anterior, añado la acción de, en este caso, apagar el led del Shelly Plus Plug S para facilitarme la comprobación de la escena y la eliminaré más adelante.
Añadidas las acciones, como en el caso de la escena anterior, tan solo selecciono la estancia, le pongo el nombre a la escena (Apagado del Termo Eléctrico), una imagen o color y Guardar.
Por ahora, selecciono colores y más adelante cambiaré por una imagen las escenas para identificarlas más fácilmente. Activaré las escenas al empezar un nuevo día para realizar la medición de los consumos de una forma exacta y así poder sacar concusiones más adelante.
Esta programación tiene el inconveniente de que si en el momento de dejar de alimentar el termo eléctrico éste se encuentra calentando el agua, el termo permanecerá encendido durante todo el periodo punta. Esto se puede minimizar añadiendo dos bloques mas en las condiciones para que realice la comprobación, por ejemplo, a las 10:30 y a las 18:30 ya que, como he comprobado, el termo tarda en calentar el agua unos 20 minutos. Mala suerte sería si en esos momentos, por estar usando el agua caliente, también el termo estuviera calentando el agua.
Con esta programación, el consumo obtenido después de dos semanas es el siguiente:
Comparando ambos gráficos podemos comprobar la disminución del consumo en las horas punta ya que solo hay consumo, en dichas horas, durante el fin de semana (que es franja valle las 24 horas).
Modo Smart
Como indiqué anteriormente, mi termo eléctrico cuenta con un modo que denomina "Smart". Según el manual del termo, la función consiste en un software de auto-aprendizaje del consumo del usuario, el cual permite que la pérdida de calor se reduzca al mínimo y el ahorro de energía se maximice. Desde la segunda semana en adelante, el proceso de aprendizaje continúa a fin de aprender las necesidades del usuario en más detalle y cambia la temperatura cada hora para adaptarla a la demanda real con el fin de mejorar el ahorro de energía.
He desactivado las automatizaciones y dejado el termo alimentado durante 3 semanas (la primera semana de aprendizaje). He medido el consumo de las dos últimas semanas y este es el resultado.
Resultados del análisis
Este es un proyecto orientado a disminuir nuestra factura eléctrica, no tanto a disminuir nuestro consumo eléctrico aunque se ha producido una disminución en ambos conceptos.
Comparando el modo sin domotizar y domotizado, la diferencia es de 367,75 W/hora, que equivale a una disminución del 1,38%. Desde el punto de vista económico y, teniendo en cuenta los precios de mi tarifa eléctrica, el resultado ha sido el siguiente:
Nota: Hay un consumo en periodo punta durante las pruebas del termo domotizado debido a un corte de electricidad que se produjo en casa y que ocasionó que no se ejecutara la automatización de apagado del termo eléctrico a las 10:00.
De forma resumida, el ahorro ha sido de tan solo 0,47 € que, extrapolado a un mes, supone un ahorro de 0,94 € (unos 11,36 €/año). Realmente pensaba que el ahorro iba a ser superior pero, en mi caso, y en el mes de Julio, el ahorro no es muy significativo.
Teniendo en cuenta que el Shelly me costó 14,05 € supone que necesitaría algo más de 1 año para amortizarlo.
Programación con Home Assistant
Con Home Assistant la programación es sencilla. Como en el caso de Shelly Cloud, debemos controlar el encendido/apagado del dispositivo según la hora del día y del día de la semana. Para ello nos vamos a Ajustes - Automatizaciones y escenas - Automatizaciones y Crear automatización - Crear nueva automatización.
Debemos realizar dos automatizaciones, una para encender el termo y la otra para apagarlo. La programación es similar en ambos casos.
Para programar el encendido del termo eléctrico debemos seleccionar Añadir disparador - Hora y lugar - Patrón de tiempo. Seleccionamos que la automatización se ejecute cada minuto, por ejemplo.
En la sección Y si, debemos primero comprobar que el termo está apagado y que es horario llano o valle.
Para la primera condición, seleccionamos el dispositivo Termo Eléctrico (que es como he denominado a este Shelly Plus 1PM) y, como condición, Termo Eléctrico switch está apagado.
A continuación, como son dos las veces que el termo se enciende a lo largo del día (menos los fines de semana que siempre tiene que estar alimentado), añadimos un bloque de construcción Y y volvemos a añadir otro bloque de construcción O con dos condiciones, una por cada franja que tiene que estar encendido. Voy a explicar una pero las dos son similares variando únicamente la hora de encendido que tienes que ser a las 14:00 de lunes a viernes, a las 22:00 de lunes a viernes. El fin de semana no es necesario programarlo ya que el termo se alimenta a las 22:00 horas del viernes y no se apaga hasta las 10:00 de lunes combinando ambas automatizaciones (encendido del termo eléctrico y apagado del termo eléctrico).
Para realizar estas programaciones seleccionamos, dentro del bloque O, Añadir condición del tipo Hora y lugar - Hora, después de las 14:00 y antes de las 16:00 los días entre semana. La segunda condición sería similar pero a partir de las 22:00 horas y antes de las 10:00.
Como acción, debemos alimentar el termo eléctrico, Para ello, en la sección Entonces hacer, seleccionamos Añadir acción, dispositivo Termo Eléctrico y como acción, Encender Termo Eléctrico switch.
El resumen de la automatización sería el siguiente:
La automatización para apagar el termo sería similar al anterior, pero ha de comprobar, como primera condición, que el termo está encendido (potencia inferior a 5 w para que no lo apague en caso de que esté, en ese momento, calentando el agua) y, como bloque O, que las horas entre semanas sean las 10:00 y antes de las 14:00 y entre las 18:00 y las 22:00, que es cuando comienzan las horas puntas. Por supuesto, como acción sería apagar el Termo Eléctrico.
Ahora, lo que podemos hacer es una tercera automatización para disponer de un solo botón en nuestro panel de control para habilitar/deshabilitar ambas automatizaciones y, para ello, utilizaremos un ayudante.
Lo primero que vamos a hacer es crear un nuevo ayudante: Seleccionamos Ajustes - Dispositivos y servicios - Ayudantes - Crear ayudante. El tipo de ayudante será Alternar, le asignamos un nombre, un icono y Crear. En mi caso le he llamado Termo Eléctrico Horario y su entidad es input_boolean.termo_electrico_horario.
A continuación creamos una nueva automatización. Seleccionamos Ajustes - Automatizaciones y escenas - Crear Automatización - Crear nueva automatización. Seleccionamos Añadir disparador - Entidad - Estado e indicamos la entidad del ayudante creado anteriormente.
En la sección Entonces hacer, seleccionamos Añadir acción. Buscamos por automatización y seleccionamos Automatización: alternar. Seleccionamos + Elige entidad y buscamos por la entidad de la automatización Encender el Termo Eléctrico.
Añadimos otra acción del mismo tipo (Automatización alternar) pero esta vez como entidad de la automatización seleccionamos Apagar el Termo Eléctrico.
Por último, editamos un panel de control, Añadir tarjeta, del tipo Botón, y como entidad indicamos la del ayudante (input_boolean.termo_electrico_horario), seleccionamos un icono y Guardar. Es importante que cuando añadamos esta tarjeta las automatizaciones estén ambas deshabilitadas.
Con esto, hemos completado la programación en Home Assistant mejorando la interfaz de Shelly ya que, con un solo botón, habilitamos/deshabilitamos ambas automatizaciones.
Otras formas de ahorro
Aquí presentamos algunas recomendaciones:
- Ajuste de la temperatura: Ajustar la temperatura del calentador de agua a unos 50-55°C (120-130°F). Esto es suficiente para la mayoría de las necesidades domésticas y reduce el consumo de energía.
- Mejorar el aislamiento del tanque: Colocar una funda aislante en el tanque del calentador de agua para reducir las pérdidas de calor. Esto es especialmente útil en tanques más antiguos.
- Mejorar el aislamiento de las tuberías: Aislar las tuberías de agua caliente, especialmente las primeras 2-3 metros desde el calentador, para minimizar la pérdida de calor a medida que el agua se distribuye por la casa.
- Mantenimiento regular del tanque: Drenar el tanque regularmente ayuda a eliminar los sedimentos acumulados en el fondo del tanque, lo que mejora la eficiencia del calentador y prolonga su vida útil.
- Mantenimiento regular del ánodo: El ánodo de sacrificio dentro del calentador debe revisarse cada pocos años y reemplazarse si está corroído. Un ánodo en buen estado ayuda a prevenir la corrosión del tanque y mantiene la eficiencia.
- Reducir el consumo de agua caliente: Hay otras estrategias que podemos considerar:
- Duchas más cortas: Reducir el tiempo en la ducha ayuda a disminuir el uso de agua caliente.
- Instalar cabezales de ducha de bajo flujo: Estos dispositivos limitan el flujo de agua, reduciendo el volumen de agua caliente utilizada.
- Lavar la ropa con agua fría: Siempre que sea posible, lava la ropa con agua fría, ya que esto reduce la necesidad de calentar grandes cantidades de agua.
- Uso de calentadores de agua instantáneos (sin tanque): Estos sistemas calientan el agua solo cuando es necesario, lo que elimina las pérdidas de energía asociadas con mantener un tanque de agua caliente.
Resumen
En controlar que el termo eléctrico solo está encendido en horario llano y valle supone un mínimo ahorro en el consumo de energía y, dependiendo del precio de la energía en nuestra tarifa con discriminación horaria, puede suponer un ahorra más o menos significativo.
En mi caso, el ahorro es de aproximadamente 1€ al mes que no es mucho. Quizás en otros hogares con un mayor consumo del agua caliente en horario punta y otra tarifa eléctrica con precios de la energía en dicho periodo más elevado, el ahorro sería más significativo.
Insistir que este proyecto está dirigido a aquellos que tenemos una tarifa con discriminación horaria y que pagamos un precio fijo en cada franja horaria. Para aquellos que tienen una tarifa indexada o PVPC el planteamiento sería diferente ya que tendría que analizar diariamente cuándo el precio de la energía es más barato por lo que la programación sería diferente y si tienes una tarifa con el precio fijo las 24 horas pues tampoco tiene sentido.
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