Un contatore gas smart è un contatore del gas che registra i consumi in modo elettronico e invia le letture da solo, di solito via radio, invece di aspettare che qualcuno legga il totalizzatore. Svolge ancora la stessa funzione di base del contatore di qualsiasi centrale termica, cioè misurare quanto gas lo attraversa, ma aggiunge un orologio, una memoria e un modulo di comunicazione, così i dati arrivano alla società di distribuzione o al proprietario dell’edificio ogni ora o ogni giorno.

Per una società del gas questo significa niente più giri di lettura e meno bollette basate su consumi stimati. Per un’azienda che gestisce decine di edifici riscaldati significa vedere i consumi di gas giorno per giorno, ed è proprio a quella scala che diventano visibili problemi come una caldaia accesa per tutto il fine settimana. Portare quelle letture dal contatore al software richiede più pianificazione che con la maggior parte dei sensori, perché i contatori del gas hanno vincoli che altri dispositivi non hanno.

In breve

  • Un contatore gas smart misura il volume come un contatore tradizionale, poi lo memorizza e lo trasmette in modo elettronico.
  • Funziona a batteria per molti anni, perché in corrispondenza del contatore del gas di solito non c’è alimentazione elettrica.
  • Le letture viaggiano su reti radio a basso consumo come wireless M-Bus, LoRaWAN o mioty.
  • I contatori più vecchi spesso si possono rendere “smart” con un lettore di impulsi in retrofit, senza sostituirli del tutto.

Come funziona un contatore gas smart?

Ogni contatore del gas ha due parti: l’elemento di misura e il totalizzatore che conta. In un contatore smart, il totalizzatore è elettronico e connesso.

L’elemento di misura esiste in tre tipologie principali:

Il contatore a membrana è la soluzione classica per le abitazioni e le piccole utenze commerciali. Il gas riempie e svuota camere flessibili, e ogni ciclo muove un meccanismo che fa avanzare il totalizzatore. I contatori a membrana sono robusti ed economici, e sono ancora molto diffusi nelle case e nelle piccole imprese europee.

I contatori a ultrasuoni non hanno parti in movimento. Inviano impulsi sonori attraverso il gas nel verso del flusso e in senso contrario e calcolano la velocità del flusso dalla differenza nei tempi di percorrenza. Questo li rende compatti e stabili nel tempo, ed è per questo che molti contatori smart di nuova generazione li utilizzano.

I contatori termomassici riscaldano un piccolo elemento e misurano quanto calore porta via il gas che passa, quindi misurano la portata massica anziché il volume.

L’elettronica fa poi alcune cose che un totalizzatore meccanico non può fare. Associa un orario ai consumi, così il contatore sa quanto gas è passato in ogni ora. Molti modelli correggono il volume misurato in base alla temperatura del gas, perché la stessa quantità di gas occupa più spazio quando è calda. Registrano eventi come tentativi di manomissione, flusso inverso o un magnete appoggiato al contatore. E passano tutto questo a un modulo radio che trasmette a intervalli programmati.

Il grande vincolo è l’alimentazione. I contatori del gas si trovano dove portare un cavo di rete è poco pratico e dove le apparecchiature elettriche devono rispettare norme di sicurezza severe per le atmosfere potenzialmente esplosive. Per questo quasi tutti i contatori gas smart sono a batteria, e ogni scelta progettuale, dalla frequenza di trasmissione alla radio utilizzata, è condizionata dalla necessità di funzionare con una sola batteria per gran parte della vita utile del contatore.

È in quei valori orari che di solito si trova il ritorno economico per il proprietario di un edificio. Il consumo di gas di un impianto di riscaldamento dovrebbe seguire due cose: la temperatura esterna e le ore in cui l’edificio è occupato. Prendiamo come esempio un ufficio che brucia 40 metri cubi in un giorno feriale freddo e 35 in una domenica con la stessa temperatura. La bolletta annuale non lo mostrerebbe mai, il profilo giornaliero sì: l’edificio viene riscaldato quasi con la stessa intensità quando è vuoto e quando è pieno, il che di solito indica una programmazione del riscaldamento mai impostata o poi bypassata.

Contatore gas smart o tradizionale: quali sono le differenze?

Il principio di misura può essere identico. Cambiano la frequenza con cui si sa cosa indica il contatore e le altre informazioni che può fornire.

Contatore gas tradizionale Contatore gas smart
Come si legge Qualcuno legge il totalizzatore sul posto Il contatore trasmette le letture in automatico
Dati tipici Una lettura all’anno o per periodo di fatturazione Valori orari o giornalieri, più la lettura progressiva
Eventi Nessuno registrato Segnalazioni di manomissione, perdita o errore, a seconda del modello
Alimentazione Non necessaria (meccanico) Batteria a lunga durata
Chiusura della fornitura Solo valvola manuale Alcuni modelli hanno una valvola integrata
Opzione retrofit Lettore di impulsi o lettore ottico sul totalizzatore Non necessaria

La riga del retrofit è importante per i proprietari di edifici. Molti contatori a membrana sono “predisposti per l’emettitore di impulsi”: un piccolo magnete è inserito nel rullo più veloce del totalizzatore, e un sensore con contatto reed montato all’esterno del contatore registra ogni giro. Il valore per impulso è stampato sul quadrante del contatore, di solito 0,01 metri cubi sui contatori di taglia domestica. Un trasmettitore a batteria conta quegli impulsi e trasforma un contatore tradizionale in uno leggibile a distanza, senza toccare la tubazione del gas.

In gran parte d’Europa le bollette del gas si calcolano in kilowattora, non in metri cubi, quindi il volume va convertito. Prendiamo come esempio un contatore che registra 1.200 metri cubi in un anno. Il fornitore applica un coefficiente di correzione per temperatura e pressione locali (per esempio 0,95) e il potere calorifico del gas (per esempio 11,2 kWh per metro cubo): 1.200 × 0,95 × 11,2 dà circa 12.770 kWh. In bolletta sono riportati i coefficienti effettivi, che variano per zona e per mese.

Come funziona la lettura a distanza del contatore gas smart?

La lettura di un contatore gas smart segue un unico percorso: contatore, radio, ricevitore, software.

  1. Il contatore o il modulo retrofit trasmette. Ogni messaggio è piccolo, di solito la lettura attuale più qualche bit di stato, e viene inviato a intervalli fissi o quando si verifica un evento.
  2. Un ricevitore lo capta. A seconda della radio, si tratta di un concentratore wireless M-Bus nell’edificio, di un gateway LoRaWAN su un tetto, di una stazione base mioty o di un ripetitore cellulare se il contatore usa una rete di un operatore.
  3. Un network server lo controlla e lo inoltra. Elimina i duplicati quando più ricevitori captano lo stesso messaggio, lo decifra se il contatore cifra i propri dati e lo passa oltre.
  4. Il software lo decodifica e lo memorizza. I byte grezzi diventano valori leggibili, come metri cubi e stato della batteria, e finiscono in un database dove possono essere visualizzati in grafici, confrontati e usati per gli avvisi.

La cifratura è il passaggio che in fase di pianificazione si tende a dimenticare. Molti contatori smart attuali cifrano ogni messaggio con una chiave impostata in fabbrica, e chi riceve i dati ha bisogno di quella chiave per leggerli. Di solito le chiavi arrivano come file insieme alla fornitura dei contatori, una per numero di serie. Chi acquista contatori o moduli retrofit dovrebbe chiedere il file delle chiavi fin dall’inizio e conservarlo in un luogo ad accesso controllato, perché senza di esso nessuno può decodificare le letture, nemmeno chi li ha acquistati.

La radio con cui si finisce per lavorare dipende dal contatore. Wireless M-Bus ha una lunga storia nella contabilizzazione europea, e molti contatori del gas escono di fabbrica con questa radio. LoRaWAN e mioty sono reti LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) che arrivano più lontano con meno ricevitori. mioty, standardizzato da ETSI come TS 103 357, suddivide ogni messaggio in molte brevi raffiche radio e, secondo gli sviluppatori del protocollo, riesce a ricostruirlo anche quando fino a metà di quelle raffiche va persa. Questo aiuta con i contatori negli scantinati e nei cavedi, che è proprio dove di solito si trovano i contatori del gas.

Una volta arrivati i byte, qualcuno deve trasformarli in metri cubi e decidere che cosa conta come anomalo. In Kilo, si decodifica il payload di un contatore mioty con un blueprint scritto per quel modello di contatore, poi si imposta una regola sulla lettura decodificata, per esempio per generare un allarme quando il consumo del fine settimana in un ufficio supera un limite a propria scelta. Per ricevere mioty si può aggiungere la connessione mioty integrata in Kilo Cloud e collegare le proprie stazioni base senza alcuna infrastruttura di rete da gestire, oppure ospitare il Kilo mioty Service Center open source sui propri server.

Fornitori di contatori gas smart per le aziende

“Fornitore” significa cose diverse a seconda di chi si è, e conviene distinguere i ruoli prima di chiedere preventivi.

I produttori di contatori costruiscono i contatori e i relativi moduli di comunicazione. Di solito vendono a società di distribuzione e operatori di misura, più che direttamente ai proprietari degli edifici.

Gli operatori di misura e le società di distribuzione possiedono e gestiscono il contatore fiscale in molti mercati europei. In Germania, per esempio, il gestore del punto di misura è un ruolo ben definito, e il proprietario di un edificio non può semplicemente sostituire da solo il contatore del gas usato per la fatturazione. Per chi possiede un portafoglio immobiliare, la prima domanda è se si ha il diritto di modificare il contatore che si vuole leggere.

I fornitori di retrofit e sensori vendono lettori di impulsi, lettori ottici e moduli radio che si applicano a un contatore esistente senza sostituirlo. È la strada abituale quando il contatore fiscale appartiene a qualcun altro ma si vogliono comunque avere i propri dati di consumo.

I fornitori di rete e piattaforma si occupano del percorso a valle del contatore: i gateway o le stazioni base, il network server e il software in cui i dati vengono memorizzati e utilizzati. Alcune aziende offrono tutto questo come un unico servizio; altre permettono di scegliere ogni componente.

Nel confrontare i fornitori di contatori gas smart, queste domande aiutano a distinguere rapidamente le offerte:

  • Quale radio usa il contatore o il modulo, e la si può ricevere con i propri gateway oppure solo tramite la rete del fornitore?
  • I dati sono cifrati, e si otterranno le chiavi per decifrare le proprie letture?
  • Con quale frequenza trasmette il contatore, e che effetto ha sull’autonomia della batteria?
  • Che fine fanno i propri dati se in futuro si cambia software o fornitore?
  • Chi sostituisce la batteria o il modulo a fine vita, e quanto costa quell’intervento?

Domande frequenti sul contatore gas smart

Quanto dura la batteria di un contatore gas smart?

I produttori indicano di solito tra 10 e 15 anni circa, e alcuni modelli usano per la radio una batteria separata che dura meno di quella della misura. Trasmettere più spesso riduce questa durata, quindi un contatore impostato per trasmettere ogni 15 minuti non raggiungerà la stessa autonomia di uno che trasmette una volta al giorno.

Un contatore gas smart può chiudere il gas?

Alcuni sì. I modelli con valvola integrata possono chiuderla su comando o dopo un evento di sicurezza, come un flusso insolitamente elevato che fa pensare a una tubazione rotta. Se la valvola si possa azionare a distanza dipende dal contatore e da chi lo controlla, di solito la società di distribuzione o l’operatore di misura.

Un contatore gas smart è preciso?

Nell’UE i contatori del gas usati per la fatturazione devono rispettare le classi di precisione della direttiva sugli strumenti di misura (MID), che siano smart o no. L’elettronica non rende la misura meno precisa, e i modelli con compensazione della temperatura possono essere più costanti nel corso delle stagioni.

Un contatore gas smart ha bisogno del Wi-Fi?

No. I contatori gas smart usano una propria radio a basso consumo, come wireless M-Bus, LoRaWAN, mioty o la rete di un operatore. Il Wi-Fi consuma troppa energia per un contatore che deve funzionare a batteria per anni.

Chi gestisce un edificio riscaldato con contatori del gas predisposti per l’emettitore di impulsi può montare lettori di impulsi su quattro di essi, aggiungere un sensore di temperatura esterna e mettere in grafico il consumo giornaliero rispetto al meteo. Poi si segnala ogni fine settimana o festivo in cui il consumo di gas resta vicino a quello di un giorno lavorativo. Il piano gratuito di Kilo comprende cinque dispositivi e non scade, quindi il confronto può durare un’intera stagione di riscaldamento e mostrare se la programmazione del riscaldamento corrisponde al modo in cui l’edificio viene usato.