Fotovoltaico · Fronius · Modbus TCP · KNX · SG Ready · 10 min di lettura

Fotovoltaico e KNX: Integrazione Modbus Fronius Symo per l'ottimizzazione dell'autoconsumo

Collegare un inverter Fronius a KNX tramite SunSpec Modbus TCP fornisce al sistema di automazione dell'edificio dati in tempo reale sulla resa PV e sulla potenza di rete – consentendo una logica di autoconsumo che sposta i carichi controllabili per coincidere con la generazione in eccesso, riducendo l'importazione dalla rete e massimizzando il valore del solare in loco.

Fronius SunSpec Modbus TCP: abilitazione dell'interfaccia

Gli inverter Fronius — Symo, Primo, Gen24 e Gen24 Plus — implementano l'interfaccia SunSpec Alliance Modbus TCP, che fornisce una mappa di registri standardizzata per i dati dell'inverter solare. L'interfaccia è disabilitata per impostazione predefinita e deve essere abilitata nel webserver dell'inverter prima che qualsiasi gateway possa connettersi.

Abilitazione di Modbus TCP sull'inverter Fronius

1. Connect to inverter webserver: http://<inverter-IP>
   (default IP shown on inverter display → Settings → Network)

2. Navigate to: Settings > Modbus
   Enable Modbus TCP: ON
   TCP port: 502 (default, leave unchanged)
   SunSpec model: enabled

3. Key holding registers (read-only):
   Register 40070 → AC power output     (int16, W)
   Register 40080 → AC energy today     (uint32, Wh)
   Register 40225 → Grid power          (int16, W, Gen24 with smart meter)
                    Positive = import, Negative = export
   Register 40493 → Battery SOC         (Gen24 Plus only, 0–100%)
   Register 40495 → Battery power       (Gen24 Plus only, int16, W)

4. Fronius smart meter must be installed and paired
   for grid power register 40225 to report correctly

Requisito di rete: L'inverter Fronius e il gateway KNX Modbus devono essere sullo stesso segmento LAN o avere accesso IP instradato. Assegnare un IP statico all'inverter nelle impostazioni di rete del webserver — i lease DHCP possono cambiare e interrompere il polling del gateway dopo un riavvio del router.

Gateway KNX Modbus: tabella dei segnali Intesis IN701KNX

L'Intesis IN701KNX opera come master Modbus TCP, interrogando i registri dell'inverter Fronius a un intervallo configurabile e pubblicando i valori sugli indirizzi di gruppo KNX utilizzando lo strumento di configurazione MAPS. La seguente tabella dei segnali fornisce la mappatura completa per il monitoraggio PV.

Registro ModbusDescrizioneKNX DPTIndirizzo di gruppo
40070Potenza AC PV (W)DPT 13.010 (4 byte con segno)9/0/0 — Potenza PV W
40225Potenza rete (W, +import/−esport)DPT 13.010 (4 byte con segno)9/0/1 — Potenza rete W
40080Energia AC oggi (Wh)DPT 12.001 (4 byte senza segno)9/0/2 — Energia oggi Wh
40493SOC batteria (%, Gen24 Plus)DPT 5.001 (1 byte %)9/1/0 — SOC batteria
40495Potenza batteria (W, Gen24 Plus)DPT 13.010 (4 byte con segno)9/1/1 — Potenza batteria W

MAPS configurazione delle impostazioni chiave

Protocol: Modbus TCP Master
Remote IP: <Fronius static IP>
Remote port: 502
Poll interval: 10 seconds (fast enough for self-consumption logic)
Connection timeout: 5 seconds
Byte order: Big-endian (SunSpec standard)
Word order: Big-endian

Logica di autoconsumo: MDT Logic Module o Loxone

Con la potenza di rete in tempo reale disponibile su GA 9/0/1, il controllore logico KNX può attivare carichi controllabili ogni volta che l'eccedenza supera una soglia. La sequenza di priorità garantisce che i carichi di maggior valore siano attivati per primi e rilasciati per ultimi.

Logica di priorità dell'autoconsumo

Trigger condition: GA 9/0/1 (Grid Power) < −1000W
  → surplus export greater than 1 kW

Priority sequence (activate in order, release in reverse):
  1. Heat pump SG Ready (State 3 encouraged mode)
     → KNX binary output → heat pump S1/S2 terminals
  2. EV charger current increase (via EVCC/OCPP)
     → increase from 6A minimum toward surplus limit
  3. Immersion heater ON
     → KNX binary output → 3kW immersion contactor

Deactivation: GA 9/0/1 > −200W (export below 200W)
  → release loads in reverse priority order
  → 60-second hysteresis to prevent rapid cycling

MDT Logic Module (SCN-LOGM.01)

  • Compare block: GA 9/0/1 < -1000 → output 1
  • Blocco timer: ritardo all'accensione di 60s previene il ciclaggio
  • Sequenziatore di priorità: AND/OR con soglie individuali
  • 16 canali logici coprono tutti gli scenari PV in un unico dispositivo

Loxone Miniserver

  • Ingresso KNX virtuale: GA 9/0/1 → variabile Loxone
  • Blocco controller stanza intelligente per SG Ready
  • Monitor energetico Loxone visualizza l'autoconsumo
  • Uscita analogica a EVCC via HTTP per controllo EV

Integrazione pompa di calore SG Ready

SG Ready (Smart Grid Ready) è uno standard dell'associazione tedesca delle pompe di calore che fornisce un'interfaccia a 2 bit che consente a segnali esterni – inclusi automazione degli edifici e surplus fotovoltaico – di influenzare la modalità operativa della pompa di calore. Due ingressi a relè a contatto pulito (S1 e S2) sulla scheda di controllo della pompa di calore sono pilotati da uscite binarie KNX.

StatoS1S2ModoTrigger surplus PV
Stato 110Bloccato (blocco EVU)Segnale tariffa di picco rete — compressore bloccato
Stato 200Funzionamento normalePredefinito / nessun segnale PV
Stato 301Incentivato (alta potenza)Surplus > 3 kW → run at increased set-point
Stato 411Massimo (piena capacità)Surplus > 6 kW → maximum heating power

Nota di cablaggio: S1 e S2 sono contatti puliti – collegare i contatti del relè binario KNX (senza tensione) direttamente ai terminali SG Ready della pompa di calore. Non applicare 230V o 24V a questi terminali. Confermare la portata dei contatti con il produttore della pompa di calore: la maggior parte degli ingressi SG Ready accetta corrente di segnale a 24V DC; il contatto pulito del relè binario KNX deve essere dimensionato per la tensione di segnale della pompa di calore (tipicamente 12–30V DC a 10–20 mA).

Integrazione della batteria Fronius Gen24

Il Fronius Gen24 Plus con batteria BYD HVS o LG RESU espone lo stato di carica e la potenza della batteria tramite registri Modbus TCP. Aggiungere la consapevolezza del SOC della batteria alla logica di autoconsumo impedisce l'attivazione dei carichi controllabili quando la batteria è scarica e necessita di ricarica prioritaria.

Condizioni di autoconsumo con consapevolezza della batteria

GA 9/1/0 (Battery SOC) conditions:

  SOC < 20%:
    → Pause all controllable loads
    → Prioritise battery charging from PV
    → SG Ready → State 2 (normal, don't add extra heat pump load)

  SOC > 80% AND GA 9/0/1 (Grid Power) < −500W:
    → Activate controllable loads (battery sufficiently full)
    → Standard priority sequence applies

  Battery power (GA 9/1/1):
    → Negative = battery charging (absorbing PV surplus)
    → Positive = battery discharging (supplying building)
    → Use to calculate net PV available for controllable loads:
       Available = PV power − battery charging power

Alternativa SMA Sunny Boy

Anche gli inverter SMA implementano SunSpec Modbus TCP sulla porta 502 utilizzando la stessa catena di integrazione tramite il gateway Intesis IN701KNX. La procedura di abilitazione e i registri chiave differiscono leggermente da Fronius.

Configurazione SMA Sunny Boy Modbus TCP

Enable in SMA webserver:
  Settings > External communication > Modbus > ON
  TCP port: 502

Key registers (read-only, unit ID 3):
  30775 → AC power output   (uint32, W, 2 registers)
  30517 → Daily yield       (uint32, Wh, 2 registers)
  30513 → Total yield       (uint32, kWh × 1000)
  30521 → Operating status  (uint32, enum)

Note: SMA registers are uint32 (2×16-bit), big-endian.
Configure IN701KNX signal type as 32-bit unsigned integer.
SMA does not provide a signed grid power register without
a separate SMA Energy Meter — add SMA Energy Meter for
grid flow monitoring (registers 30865/30867 on Meter unit ID).

Calcolo del tasso di autoconsumo

Il tasso di autoconsumo e il tasso di autosufficienza sono i KPI chiave per un sistema PV-plus-KNX. Entrambi gli indicatori possono essere calcolati e visualizzati in tempo reale dal sistema di visualizzazione KNX utilizzando i valori degli indirizzi di gruppo del gateway Modbus.

Formule KPI per Gira X1 o IP-Symcon

Self-consumed power (W):
  = PV power (GA 9/0/0) − max(0, −Grid power (GA 9/0/1))
  (PV output minus what is being exported)

Self-consumption rate (%):
  = Self-consumed power / PV power × 100
  Target: > 70% with EV + heat pump controllable loads

Self-sufficiency rate (%):
  = Self-consumed power / Total building demand × 100
  Total demand = PV power − grid export + grid import
               = GA 9/0/0 + max(0, GA 9/0/1)

Annual self-consumption: log daily GA 9/0/2 (Energy today Wh)
  → accumulate in IP-Symcon variable → annual total kWh
  → self-consumption rate = annual self-consumed / annual yield

Obiettivi realistici: Senza carichi controllabili, una famiglia tipica raggiunge il 25–35% di autoconsumo (la maggior parte del PV è prodotta a mezzogiorno quando gli occupanti sono assenti). Con la ricarica EV e la pompa di calore SG Ready spostate nelle ore solari, l'autoconsumo sale al 60–80%. Con l'aggiunta di accumulo a batteria, è raggiungibile l'80–95%.

Cloud Fronius Solar.web per report energetici

Per i report energetici BREEAM che richiedono dati storici di resa PV, l'API REST Fronius Solar.web (api.solarweb.com) fornisce totali energetici orari, giornalieri e mensili. Questa API cloud integra – ma non sostituisce – il Modbus TCP locale per il controllo in tempo reale.

API Solar.web vs Modbus TCP locale

Solar.web REST API (api.solarweb.com):
  Latency: 1–5 minutes (cloud polling cycle)
  Use for: BREEAM energy reports, historical analysis,
           CSV export for energy assessors
  Poll: daily at 23:59 from IP-Symcon or ARISTO BewO
  Output: daily/monthly kWh → CSV → energy assessor

Local Modbus TCP (Fronius register 40070/40225):
  Latency: < 1 second (direct LAN poll at 10s interval)
  Use for: ALL real-time self-consumption control
           SG Ready triggers, EV current adjustment,
           export limiting, immersion heater switching

NEVER use cloud API for real-time control —
  1–5 minute latency makes load shifting ineffective

Limitazione dell'esportazione PV tramite Modbus

Alcuni gestori di rete di distribuzione (DNO) richiedono di limitare l'esportazione PV in rete, specialmente per impianti residenziali e commerciali di grandi dimensioni. Fronius supporta la limitazione dinamica della potenza tramite un registro di holding Modbus dedicato, consentendo a KNX di ridurre la potenza dell'inverter quando necessario.

Logica di limitazione dell'esportazione

Fronius power limit register:
  Register 40149 → power limit (0–100%, write-capable)
  Write via IN701KNX output signal (Modbus write function 06)

KNX export limiting conditions:
  IF GA 9/0/1 (Grid Power) < −export_limit_W
  AND GA 9/1/0 (Battery SOC) > 95%
  → Write 50% to register 40149 (throttle to half output)

  IF GA 9/0/1 > −export_limit_W × 0.8
  → Write 100% to register 40149 (restore full output)

  Hysteresis: 30-second delay before restoring full output
  (prevents rapid hunting around the export limit threshold)

Test di messa in servizio con ETS6 Group Monitor

Verificare l'integrazione completa Fronius–Intesis–KNX in una giornata soleggiata utilizzando il Group Monitor di ETS6. La sequenza di test conferma il polling Modbus, la plausibilità dei dati, l'attivazione dell'autoconsumo e la funzione del relè SG Ready senza necessità di strumenti di commissioning PV specializzati.

Sequenza di test di messa in servizio

1. PV data verification (by 10:00 on a sunny day):
   ETS6 Group Monitor → watch GA 9/0/0
   → confirms PV Power W > 0 and rising with irradiance
   → compare with Fronius webserver display (should agree ±2%)

2. Grid flow verification:
   GA 9/0/1 should be negative when PV > building consumption
   GA 9/0/1 should be positive when PV < building consumption
   Turn off major loads, re-check sign changes

3. SG Ready functional test (without waiting for solar surplus):
   ETS6 Group Monitor → write −4000 to GA 9/0/1 (simulate export)
   → confirm Logic Module condition fires (GA 9/0/1 < −1000)
   → confirm SG Ready relay activates (State 3: S1=0, S2=1)
   → confirm with heat pump display (mode indicator changes)
   → restore: write 0 to GA 9/0/1 → relay deactivates

4. Battery SOC check (Gen24 Plus):
   GA 9/1/0 value should match Fronius webserver battery SOC %

5. Export limit test:
   Write 50 to power limit register via Group Monitor write
   → confirm Fronius webserver shows 50% power limit active

Controllo del segno

Confermare che GA 9/0/1 sia negativo (esportazione) a mezzogiorno soleggiato. Se legge positivo quando il server web Fronius mostra esportazione, la direzione del TA del contatore intelligente è invertita — scambiare i cavi secondari del TA (S1/S2) o invertire il segno del registro Modbus nella configurazione IN701KNX MAPS.

Verifica dell'intervallo di polling

Osservare GA 9/0/0 in Group Monitor — dovrebbe aggiornarsi ogni 10 secondi. Se gli aggiornamenti sono meno frequenti, controllare l'impostazione dell'intervallo di polling IN701KNX in MAPS e verificare che non ci sia timeout Modbus TCP. Ridurre il valore di timeout se l'inverter è lento a rispondere.

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