§ 14a EnWG: dispositivi controllabili e oneri di rete

Una pompa di calore installata oggi in Germania ha una condizione: in un giorno in cui la rete locale a bassa tensione è sovraccarica, il gestore del sistema di distribuzione (DSO) può limitarne il prelievo dalla rete. In cambio, la onere di rete viene ridotto; il fatto che il proprietario riceva tale riduzione dipende dal contratto di fornitura di energia elettrica.

La base giuridica è l'articolo 14a della legge sull'industria energetica (Energiewirtschaftsgesetz, EnWG). La Bundesnetzagentur ha fissato i dettagli in due determinazioni. BK6-22-300 copre il controllo. BK8-22/010-A copre gli oneri di rete.

Cosa fa la Sezione 14a

Il DSO può ridurre l'prelievo dalla rete di dispositivi controllabili quando un problema di corrente o tensione minaccia la sua rete a bassa tensione. Il DSO deve basare tale decisione su una valutazione dello stato della rete. BK6-22-300 presuppone che la valutazione sia adeguata quando utilizza dati con risoluzione al minuto provenienti da almeno il 15% dei collegamenti della zona, o da almeno il 7% più le partenze dei trasformatori.

In cambio, il DSO non può rifiutare o ritardare la connessione di un dispositivo coperto a causa della capacità di rete limitata. Il controllo è uno strumento di congestione temporanea. Il compito di rafforzare la rete spetta al DSO.

Il limite si applica solo all'importazione dalla rete pubblica. Il DSO non può limitare i carichi domestici che non sono coperti e non può limitare l’esportazione di un sistema fotovoltaico o di una batteria.

Dispositivi nell'ambito

Un dispositivo rientra nell'ambito di applicazione quando si applicano tutte e quattro le condizioni:

1. È collegato direttamente o indirettamente a bassa tensione (livello di rete 6 o 7).
2. La potenza nominale di allacciamento è superiore a 4,2 kW. Un dispositivo con potenza nominale esatta di 4,2 kW non rientra nel campo di applicazione.
3. È in una categoria coperta.
4. È stato messo in servizio a partire dal 1° gennaio 2024, oppure il suo operatore lo ha spostato nel nuovo regime.

Le categorie coperte sono:

• Punti di ricarica per veicoli elettrici non accessibili al pubblico;
• pompe di calore, compresi i relativi riscaldatori ausiliari o di emergenza;
• apparecchiature per il raffreddamento degli ambienti;
• accumulo in batteria, per il suo prelievo dalla rete. Rientra nell'ambito di applicazione una batteria che tecnicamente può essere caricata dalla rete anche se è impostata per la ricarica solo tramite fotovoltaico.

Una wallbox monofase da 3,7 kW (16 A) non rientra nel campo di applicazione. Rientra nell’ambito una wallbox trifase da 11 kW (16 A per fase).

Le pompe di calore e le unità di raffreddamento sono raggruppate per operatore. Se dietro un collegamento si trovano più pompe di calore dello stesso gestore, le loro potenze vengono sommate. Quando la somma è superiore a 4,2 kW, il gruppo conta come un dispositivo controllabile. Le unità di raffreddamento sono raggruppate allo stesso modo, come categoria separata. Non è necessario raggruppare i dispositivi appartenenti a operatori diversi. Due pompe di calore da 3 kW di un operatore formano quindi un apparecchio da 6 kW. Le Wallbox non sono raggruppate. Anche le batterie utilizzabili in modo indipendente non sono raggruppate; le batterie che possono funzionare solo insieme contano come un impianto di accumulo, la cui potenza di connessione combinata può rientrare nel campo di applicazione.

Alcune installazioni sono esenti dalla partecipazione:

• punti di ricarica utilizzati dai servizi di emergenza con diritti speciali ai sensi del § 35 StVO;
• pompe di calore e sistemi di raffreddamento che non riscaldano o raffreddano abitazioni, uffici o altri locali occupati, ad esempio sistemi di raffreddamento o apparecchiature per infrastrutture critiche;
• dispositivi che dimostrabilmente non possono essere controllati e che non possono essere resi controllabili a costi ragionevoli, se messi in servizio entro il 31 dicembre 2026.

La seconda esenzione riguarda i siti commerciali e industriali. Un refrigeratore per un processo di produzione non rientra nella Sezione 14a. Una pompa di calore che riscalda l’ufficio dello stesso sito vi rientra.

Installazioni esistenti

I dispositivi messi in servizio prima del 1 gennaio 2024 seguono le regole transitorie in entrambe le determinazioni:

• Con un onere di rete ridotto ai sensi del vecchio articolo 14a, il vecchio accordo continua fino al 31 dicembre 2028. Dal 1° gennaio 2029 un apparecchio coperto passa al nuovo regime. Un operatore può muoversi prima. Questa mossa non può essere invertita.
• Per i riscaldatori ad accumulo notturno con la vecchia tariffa ridotta, la vecchia disposizione continua mentre il riscaldatore funziona invariato. I riscaldatori per l'accumulo notturno non rientrano nel nuovo regime.
• Per gli altri tipi di apparecchi con la vecchia tariffa ridotta, il vecchio regime scade il 31 dicembre 2028. Non possono aderire al nuovo regime.
• Senza tariffa di rete ridotta le nuove regole non si applicano. L'operatore può aderire e anche tale scelta non può essere annullata.

Una modifica sostanziale a un dispositivo esistente può trasformarlo in una nuova installazione. La Bundesnetzagentur considera sostanziale una modifica quando le prestazioni dell'apparecchio cambiano in modo significativo o il suo scopo cambia. Una pompa di calore sostitutiva viene normalmente trattata come una nuova installazione.

Potenza minima durante il controllo

L'operatore decide, per dispositivo, tra due metodi di controllo:

• Controllo diretto: il DSO invia un setpoint di importazione massima a un dispositivo.
• Controllo attraverso un sistema di gestione dell'energia (EMS): il DSO invia un setpoint per tutti i dispositivi collegati all'EMS. L’EMS ripartisce tale potenza tra loro come sceglie l'operatore.

In entrambi i casi il setpoint è un tetto. Il dispositivo può utilizzare meno.

Con il controllo diretto il minimo è 4,2 kW per dispositivo. Per una pompa di calore o un dispositivo di raffreddamento (o gruppo) con potenza nominale superiore a 11 kW, il minimo è 0,4 volte la potenza nominale.

Con il controllo EMS il minimo è:

Pmin = 4.2 kW + (n − 1) × GZF × 4.2 kW

Qui n è il numero di dispositivi controllabili sull'EMS e GZF è il fattore di simultaneità. Se sull'EMS è presente una pompa di calore o un dispositivo di raffreddamento superiore a 11 kW, il primo termine cambia. Diventa il maggiore tra 0,4 × la potenza nominale sommata delle pompe di calore e 0,4 × la potenza nominale sommata dei dispositivi di raffreddamento.

Il limite dell’EMS si applica al prelievo dalla rete. La generazione FV e lo scaricamento della batteria dietro la connessione non sono limitati. Durante un evento la pompa di calore del terzo esempio può prelevare 7 kW dalla rete mentre la wallbox si carica dal fotovoltaico.

Se un dispositivo non può ridursi esattamente al setpoint, deve passare alla potenza immediatamente inferiore che può raggiungere. Per un compressore a velocità fissa che non può funzionare a 4,2 kW, il valore immediatamente inferiore può essere disattivato.

Se un limite della Sezione 14a è in conflitto con un altro segnale di controllo, come una tariffa dinamica o un dispacciamento di una centrale elettrica virtuale, prevale il limite della Sezione 14a. L'operatore deve assicurarsi che l'apparecchiatura rispetti tale priorità.

Durata e controllo preventivo

Il controllo dura solo finché esiste il problema di rete. Il DSO deve attivare il controllo tramite il gestore del punto di misura senza indugio dopo la sua valutazione dello stato della rete. BK6-22-300 presuppone che cinque minuti soddisfino questo limite. Il dispositivo deve applicare il comando senza ritardo. Al termine dell'evento, il DSO deve ripristinare l'alimentazione per gradini, in modo che il carico di ritorno non provochi un nuovo sovraccarico.

Un DSO che non può ancora valutare lo stato della propria rete dalle misurazioni può utilizzare un controllo preventivo, basato sui dati di pianificazione. Il controllo preventivo è limitato a due ore al giorno. In ciascuna area della rete può durare 24 mesi dal suo primo utilizzo e deve terminare entro il 31 dicembre 2028. Si applica ancora la potenza minima. Questi limiti si applicano solo al controllo preventivo. Il controllo basato sullo stato della rete non prevede un massimo giornaliero fisso.

Moduli di riduzione degli oneri di rete

La riduzione si applica all'onere di rete e non al prezzo dell'energia del fornitore. Il fornitore deve indicare la riduzione del Modulo 1 come voce separata in fattura. Tale divulgazione non obbliga di per sé il fornitore a trasferire la riduzione sul cliente finale nell'ambito di ogni contratto di fornitura esistente.

Modulo 1: riduzione annuale forfettaria

Il modulo 1 è quello predefinito. La riduzione annuale è:

reduction = EUR 80 + 3,750 kWh × low-voltage energy charge × 0.2

L'importo di 80 euro si basa sulla quota spettante all'operatore dei limiti di prezzo per il contatore intelligente (50 euro) e la centralina di controllo (30 euro). Il secondo termine è il “bonus di stabilità”. Utilizza un consumo medio del dispositivo di 3.750 kWh all'anno. Con un costo energetico di rete di 8 ct/kWh lordi la riduzione è di 80 + 60 = 140 euro all'anno. Secondo la Bundesnetzagentur, a seconda dell'area della rete, la riduzione varia da 110 a 190 euro.

Il Modulo 1 viene concesso per punto di prelievo, non per dispositivo. Non necessita di contatore separato. Non può ridurre al di sotto dello zero la tariffa di rete nel punto di prelievo.

Modulo 2: onere energetico al 40% su contatore separato

Il modulo 2 riduce il costo dell'energia di rete al 40% della normale tariffa a bassa tensione del DSO. Il DSO non applica una quota fissa in quel punto di prelievo. Il dispositivo deve avere un contatore separato ed essere fatturato in un proprio punto di prelievo senza misura registrata della curva di carico. L'operatore deve scegliere esplicitamente il Modulo 2.

Solo il Modulo 2 necessita di un contatore separato. Nei Moduli 1 e 3 il dispositivo può utilizzare il contatore domestico.

Modulo 3: tariffa di rete variabile nel tempo

Dal 1° aprile 2025, un operatore del Modulo 1 può aggiungere il Modulo 3. Necessita di un sistema di misurazione intelligente (un contatore intelligente con Smart Meter Gateway) e non può essere combinato con il Modulo 2. Si applica a tutti i consumi nel punto di prelievo.

Il modulo 3 ha tre livelli di prezzo:

• Alta (HT): almeno due ore al giorno, a non più del doppio della tariffa standard.
• Standard (ST): la normale onere di rete per l’energia.
• Bassa (NT): tra il 10% e il 40% della tariffa standard.

Il DSO applica HT e NT in almeno due trimestri dell'anno. Negli altri orari si applica la tariffa standard. Il DSO pubblica i trimestri, le fasce orarie e i prezzi sul proprio listino prezzi dell'anno precedente. I livelli sono impostati in modo tale che una famiglia con il profilo di carico standard H0 paga lo stesso che senza il Modulo 3. Il Modulo 3 quindi risparmia denaro solo se il carico si sposta nelle finestre basse.

Scegliere un modulo

Confronta il modulo 1 con il risparmio del modulo 2:

• Modulo 1: 80 + 750 × onere di rete per l’energia (EUR/kWh).
• Modulo 2: 0,6 × consumo annuo dell'apparecchio × onere di rete per l’energia, più il prezzo base evitato, meno il costo annuale del secondo punto di misurazione.

La registrazione e la catena di controllo

Ai sensi dell'articolo 19, paragrafo 2, NAV, l'operatore deve informare il DSO prima che un dispositivo controllabile venga messo in servizio. Il gestore deve inoltre comunicare in anticipo le modifiche di potenza previste e la messa fuori servizio permanente. Al momento della registrazione l'operatore sceglie il controllo diretto o EMS per ciascun dispositivo.

L'articolo 14a, paragrafo 4, dell'EnWG richiede il controllo tramite lo Smart Meter Gateway una volta che il punto di misurazione è dotato di un sistema di misurazione intelligente. Un operatore del punto di misurazione che utilizza l'implementazione agile può rinviarla fino all'aggiornamento dell'applicazione del gateway.

Nella catena regolamentata, il gestore del punto di misurazione installa lo Smart Meter Gateway e una centralina di controllo FNN (Steuerbox) e li collega. L'installatore prepara il cavo dalla centralina di controllo al punto di consegna. Il punto di consegna è una delle due interfacce. L'e-netz Südhessen TMA, un tipico esempio, li specifica come segue:

• Digitale: una presa RJ45 con cavo almeno Cat 5 al dispositivo o EMS. Il dispositivo o l'EMS devono implementare VDE-AR-E 2829-6-1. La Bundesnetzagentur raccomanda EEBUS come standard minimo del settore.
• Analogico: una striscia di segnale di controllo a sei terminali. Un terminale trasporta il segnale commutato per il dispositivo controllabile. Altri tre portano i segnali di immissione del 60%, 30% e 0% per la generazione. La centralina di controllo li pilota attraverso contatti normalmente aperti senza tensione con tensione nominale compresa tra 5 e 250 V e 1 A.

Un contatto ha due stati, quindi un'interfaccia analogica commuta il dispositivo tra il funzionamento illimitato e la potenza minima. EEBUS trasporta un setpoint in watt. Con il controllo diretto di più dispositivi, ogni dispositivo necessita della propria interfaccia, quindi l'installatore aggiunge relè di accoppiamento o uno switch di rete. Questo è il motivo per cui i DSO consigliano un EMS su siti con diversi dispositivi.

In quel TMA, lo Smart Meter Gateway e la centralina di controllo sono alimentati dal lato non misurato. La morsettiera e gli eventuali relè di accoppiamento vengono alimentati dal lato contatore.

Modalità di fallimento

Il DSO deve documentare ogni evento di controllo: la valutazione dello stato della rete, i dispositivi indirizzati, la profondità e la durata. L'operatore deve essere in grado di dimostrare, caso per caso, che ciascuna riduzione è stata effettuata. Entrambi conservano questi registri per almeno due anni. La Bundesnetzagentur può richiederli e il DSO può richiedere il record dell'operatore se ha fondati dubbi. Testare questi cinque difetti:

1. Contatto invertito o cablato erroneamente. Il dispositivo è sempre limitato. Una wallbox consuma 6 A per fase con ogni carica. Una batteria per auto da 60 kWh impiega quindi circa 14 ore invece di circa 5 per riempirsi.
2. Comunicazione persa su EEBUS. Nel caso d'uso di limitazione del consumo energetico EEBUS, un dispositivo che non riceve alcun segnale periodico dalla centralina di controllo per 120 secondi raggiunge il limite di sicurezza. Rimane lì almeno per la durata minima del failsafe, che va da 2 a 24 ore. Un segnale LTE debole sull'armadio del contatore può quindi limitare una pompa di calore per ore in cui il DSO non ha inviato alcun comando.
3. Comando ricevuto, non applicato. Il contatto funziona o arriva il limite EEBUS, ma la configurazione della wallbox ignora l'ingresso. L'installazione non è conforme e nulla sul lato DSO lo dimostra.
4. Segnale di controllo concorrente. Un ottimizzatore tariffario o un comando di dispacciamento dell’aggregatore aumenta il carico durante un evento. BK6-22-300 richiede che il limite della Sezione 14a abbia la priorità.
5. Misurazione nel punto sbagliato. Sotto il controllo EMS, un contatore secondario sulla pompa di calore legge 7 kW durante un evento. Ciò è superiore a 4,2 kW ma entro il limite di 10,5 kW per il gruppo. Sotto controllo diretto, un sottocontatore legge 5 kW su un circuito wallbox perché misura anche la presa di un garage. Nessuna delle due letture evidenzia una non conformità. Il limite si applica solo all'importazione in rete dei dispositivi controllabili.

Testare la catena alla messa in servizio. Chiedere all'operatore del punto di misurazione un comando di prova. Verificare che la potenza del dispositivo scenda al valore previsto e ritorni successivamente. Chiedere come si comporta la centralina di controllo quando il suo collegamento fallisce e registrare il limite e la durata del failsafe configurati nel dispositivo.

I DSO pubblicano inoltre dati mensili per ciascuna area della rete in cui è avvenuto il controllo. I dati comprendono il numero di dispositivi controllati, la potenza media ridotta e la durata complessiva, per cabina di trasformazione, entro il 15 del mese successivo. Se i dati del tuo circuito mostrano un limite in un mese senza eventi pubblicati per la tua zona, cerca i guasti 1 o 2.

Misurazione di un evento di controllo

Il record di controllo del DSO mostra il comando. Il contatore di fatturazione determina gli oneri di rete. Nessuno dei due mostra come ha risposto il dispositivo stesso. Una misurazione del circuito colma questa lacuna. I prodotti EpiSensor forniscono il monitoraggio operativo accanto a un'installazione della Sezione 14a. Lo Smart Meter Gateway certificato, la centralina di controllo e il contatore di fatturazione provengono dal gestore del punto di misurazione e dal DSO, dove viene decisa l'idoneità per un modulo di addebito di rete.

Un monitor elettrico ZEM sulla wallbox o sul circuito della pompa di calore misura la corrente, la tensione e la potenza su ciascuna fase. Riferisce attraverso la rete Zigbee al gateway ZGW-20, con timestamp con risoluzione di 1 s. Se il collegamento radio si interrompe, lo ZEM conserva fino a 70.000 letture in flash. Un evento di limitazione appare come un gradino: una wallbox da 11 kW scende da 16 A a 6 A per fase e ritorna al termine dell'evento. Edge archivia i dati localmente e può esportarli nell'EMS o nella piattaforma dell'operatore tramite MQTT o HTTPS.

Per un'interfaccia analogica, il comando può anche essere registrato. Chiedere all'installatore di montare un relè di accoppiamento lato cliente, come già consente il TMA. Un modello di ingresso digitale ZDI nella famiglia di contatori di impulsi ZPC su un contatto privo di potenziale di quel relè segnala lo stato aperto o chiuso. Non collegare l'apparecchiatura di monitoraggio direttamente alla centralina di controllo dell'operatore del punto di misurazione. Con EEBUS, l'EMS o il dispositivo registra il setpoint e lo ZEM mostra la risposta.

BK6-22-300 non prescrive la forma della registrazione caso per caso dell'operatore. Il registro dei comandi e i dati del circuito insieme rappresentano un modo pratico per fornirlo. Non sostituiscono il contatore di fatturazione per la liquidazione del Modulo 2 e uno ZEM non è una centralina di controllo, uno Smart Meter Gateway o un dispositivo di controllo EEBUS.

La guida alla gestione del carico di ricarica dei veicoli elettrici e la guida al monitoraggio delle prestazioni della pompa di calore mostrano come organizzare tale misurazione.