کدام سناریوها برای استفاده از شارژر تک فاز ev مناسب هستند؟

چه عواملی سازگاری شارژر خودروی برقی تک‌فاز با شبکه برق خانگی را تعیین می‌کنند؟

اغلب شارژرهای خودروهای برقی با برق معمولی خانگی کار می‌کنند، چه ۱۲۰ ولت و چه ۲۴۰ ولت، زیرا تنها به یک موج جریان متناوب نیاز دارند. خبر خوب این است که این سیستم‌ها معمولاً می‌توانند مستقیماً به نصب‌های موجود در اکثر خانه‌ها متصل شوند و نیازی به کارهای بزرگ ایجاد مجدد سیم‌کشی ندارند. هنگامی که شخصی خودروی خود را در سطح ۱ با ۱۲۰ ولت شارژ می‌کند، حدوداً هر ساعت شارژ، ۳ تا ۵ مایل دیگر مسافت اضافی به دست می‌آید. این مقدار برای افرادی که ماشین خود را شب‌ها پارک می‌کنند و به اندازه کافی انرژی برای سفرهای روزمره روز بعد نیاز دارند، مناسب است. اگر افراد بخواهند شارژ سریع‌تری داشته باشند، استفاده از ۲۴۰ ولت سرعت شارژ را تا سه برابر افزایش می‌دهد. و چه بسا؟ اکثر تابلوهای الکتریکی استاندارد خانگی می‌توانند این ارتقاء را بدون مشکل تحمل کنند. بنابراین برای بسیاری از افراد عادی که قصد تغییر به خودروهای برقی را دارند، این گزینه از دو دیدگاه راحتی و هزینه کاملاً منطقی به نظر می‌رسد.

مبانی شارژ تک‌فاز خودروهای برقی برای صاحبان اولیه EV

مالکان جدید خودروهای برقی، شارژ تک‌فاز را بسیار مناسب خواهند یافت، زیرا این سیستم از همان ابتدا قابل استفاده است. پریزهای معمولی برق خانگی با ولتاژ 120 ولت می‌توانند نیازهای افرادی که روزانه حدود 30 تا شاید 45 مایل رانندگی می‌کنند را برآورده کنند. استفاده از سیستم 240 ولت به طور قابل توجهی زمان شارژ را کاهش می‌دهد و گاهی آن را نصف یا حتی بیشتر کاهش می‌دهد. بسیاری از خانه‌ها از قبل این مدارها را از دستگاه‌های قدیمی مانند خشک‌کن یا اجاق‌گاز دارند، بنابراین نصب همیشه پیچیده نیست. بیشتر دستگاه‌های جدید شارژ، دارای ویژگی‌های هوشمند هستند که بار الکتریکی را به صورت خودکار تنظیم می‌کنند و از قطع شدن فیوزها جلوگیری می‌کنند. با این حال، مقدار محدوده‌ای که در هر ساعت اضافه می‌شود بسیار متغیر است و بسته به نوع ولتاژ و ظرفیت جریان سیستم، بین 12 تا 30 مایل در نوسان است.

تأثیر محدودیت‌های شارژر داخلی بر عملکرد شارژ تک‌فاز

شارژر داخلی در خودروهای برقی اساساً حدی را تعیین می‌کند که تا چه سرعتی می‌توانند از منابع جریان متناوب شارژ شوند و باعث ایجاد نوعی ترافیک می‌شود، صرف‌نظر از اینکه فردی چه نوع شارژری در خانه نصب کرده باشد. به عنوان مثال، یک سیستم استاندارد تک‌فاز مسکونی که حدود ۲۴۰ ولت با ۳۲ آمپر فراهم می‌کند (که معادل تقریباً ۷٫۷ کیلووات است) – بسیاری از خودروها هنوز هم در بکشیدن بیش از ۶٫۶ تا ۷٫۴ کیلووات از این منبع مشکل دارند. به همین دلیل است که مدل‌های مختلف در هنگام اتصال به تجهیزات مشابه رفتارهای بسیار متفاوتی دارند. برای مثال، نیسان لیف ممکن است تنها حدود ۲۲ مایل اضافی در هر ساعت شارژ بدست آورد، در حالی که هیوندای آیونیق ۵ در همان شرایط به حدود ۲۸ مایل در ساعت دست می‌یابد. اگر رانندگان بخواهند بیشترین استفاده را از جلسات شارژ خود ببرند، باید بررسی کنند که خودروی خاص آن‌ها چه مقدار توان AC را می‌تواند تحمل کند. این اطلاعات معمولاً جایی در دفترچه راهنمای مالک یا برگه مشخصات فنی آورده شده است و تطبیق آن با قابلیت‌های واقعی شارژر، در عمل تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند.

موارد استفاده ایده‌آل مسکونی برای شارژر تک فاز خودروهای الکتریکی

چرا شارژرهای تک فاز EV در محیط‌های مسکونی معمولی عملکرد بهتری دارند

اکثر خانه‌ها به شارژرهای تک فاز پایبند هستند، زیرا این شارژرها با سیستم‌های برق معمولی خانگی که با ولتاژ ۱۲۰ تا ۲۴۰ ولت کار می‌کنند، عالی عمل می‌کنند. با نگاهی به اعداد و ارقام صنعت در سال گذشته، حدود ۶۲ درصد از تمام ایستگاه‌های شارژ خانگی EV از این نوع سیستم استفاده می‌کردند. این موضوع منطقی به نظر می‌رسد، چرا که تقریباً ۸۸ درصد از خانه‌های آمریکای شمالی از قبل سیم‌کشی مناسب برای این شارژرها را دارند. این دستگاه‌ها معمولاً در محدوده ۱۶ تا ۴۰ آمپر کار می‌کنند، بدین معنا که می‌توانند به هر ساعت شارژ، حدود ۳ تا ۷ مایل برد اضافی به خودروی الکتریکی بدهند. برای کسی که باتری خودرویش ظرفیتی بین ۴۰ تا ۶۰ کیلووات‌ساعت داشته باشد، شارژ کردن در طول شب معمولاً به اندازه کافی بار را بازیابی می‌کند تا بدون مشکل نیازهای روزمره رانندگی را پوشش دهد.

فرآیند نصب ساده در سیستم‌های الکتریکی مسکونی استاندارد

مسکونی‌های ساخته‌شده پس از سال ۱۹۹۰ معمولاً امکان نصب شارژر تک‌فاز خودروهای الکتریکی (EV) را بدون نیاز به ارتقای تابلو برق فراهم می‌کنند. برقکاران معمولاً در عرض ۲ تا ۴ ساعت با اتصال به مدارهای ۲۴۰ ولت موجود، نصب را انجام می‌دهند. این روش از هزینه‌های ۱۲۰۰ تا ۴۰۰۰ دلاری مربوط به بازسازی سیستم سه‌فاز جلوگیری کرده و راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و کارآمد برای آماده‌سازی شارژ خانگی ارائه می‌دهد.

پوشش نیازهای روزانه رانندگی با شارژ تک‌فاز شب

اکثر افرادی که روزانه حدود ۳۰ تا ۴۰ مایل رانندگی می‌کنند، شارژ خودروی برقی‌شان را به مدت تقریباً ۱۲ ساعت در طول شب انجام می‌دهند و این امر به آن‌ها دامنه رانندگی بین ۹۰ تا ۱۲۰ مایل می‌دهد که به راحتی تمام نیازهای روزانه‌شان را پوشش می‌دهد. یک مطالعه اخیر از وزارت انرژی در سال ۲۰۲۳ نشان داد که تقریباً ۷۸ درصد از صاحبان خودروهای برقی عمدتاً شارژ خود را در خانه انجام می‌دهند. حتی افرادی که باتری‌های بزرگتری با ظرفیت ۷۵ تا ۱۰۰ کیلووات‌ساعت دارند نیز می‌توانند شارژ کامل خود را در عرض تنها یک روز به دست آورند. برای خانواده‌هایی که برنامه‌های هفتگی‌شان تغییر چندانی نمی‌کند، این نوع شارژ تک‌فاز بسیار مناسب است و بدون ایجاد مشکل، به‌راحتی درون روال عادی زندگی‌شان جای می‌گیرد.

مطالعه موردی: خانه‌های حومه‌ای با تابلوهای استاندارد که با موفقیت از شارژرهای تک‌فاز استفاده می‌کنند

بررسی ۵۰۰ خانه در مناطق شهری کالیفرنیا در سال ۲۰۲۳ چیز جالبی نشان داد. اکثر افراد می‌توانستند به راحتی با استفاده از شارژرهای استاندارد تک‌فاز و بدون نیاز به انجام کارهای برقی خاصی در خانه‌های خود، روزانه تا ۵۰ مایل رانندگی کنند. برای کسانی که از برد برق ۲۰۰ آمپری بهره‌مند بودند نیز وضعیت مناسبی وجود داشت، به شرطی که زمان شارژ کردن خودرو را در ساعات غیراوج (ساعت‌هایی که مصرف انرژی کمتر است) برنامه‌ریزی کنند. آنچه واقعاً گویاست، نحوه این تناسب با تحولات بزرگ‌مقیاس در سراسر کشور است. ما شاهد افزایش حدود ۲۷ درصدی نصب شارژرهای تک‌فاز در محله‌هایی بوده‌ایم که میانگین درآمد ساکنان آن کمتر از هفتاد و پنج هزار دلار است. این موضوع در عمل منطقی به نظر می‌رسد، چرا که این نوع نصب اولیه هزینه کمتری دارد و برای بیشتر نیازهای روزمره به خوبی کار می‌کند، بدون اینکه هزینه‌های سنگینی به همراه داشته باشد یا نیاز به تغییرات پیچیده داشته باشد.

به‌صرفه‌بودن شارژر خودروی برقی تک‌فاز به عنوان راه‌حلی برای شارژ خانگی

مقایسه هزینه‌های نصب: شارژرهای خودروی برقی تک‌فاز در مقابل سه‌فاز

شارژرهای تک‌فاز به دلیل نیاز کمتر به زیرساخت، ۶۰ تا ۷۵ درصد ارزان‌تر از سیستم‌های سه‌فاز نصب می‌شوند. در حالی که هزینه نصب سیستم‌های سه‌فاز می‌تواند از ۸۰۰۰ دلار بیشتر شود — شامل ارتقاء تابلوهای درجه تجاری — واحدهای تک‌فاز معمولاً با نصب حرفه‌ای بین ۹۰۰ تا ۲۵۰۰ دلار هزینه دارند. بیش از ۸۳ درصد از خانه‌های آمریکا از قبل از پشتیبانی از شارژ تک‌فاز سطح ۲ برخوردارند و نیازی به انجام سیم‌کشی مجدد پرهزینه نیست.

صرفه‌جویی بلندمدت و عملکرد عملی سیستم‌های شارژ تک‌فاز

افرادی که سیستم‌های شارژ خانگی نصب می‌کنند، معمولاً در مقایسه با کسانی که به شارژرهای سریع عمومی وابسته‌اند، حدود ۵۸۰ دلار در سال صرفه‌جویی می‌کنند. هنگامی که آنها وسایل نقلیه خود را در نرخ‌های ارزان‌تر شب شارژ می‌کنند، قبض برق آنها از ۱۸٪ تا حداکثر ۳۲٪ کاهش می‌یابد. برای فردی با یک بسته باتری استاندارد ۵۰ کیلووات‌ساعتی، شارژ کامل با استفاده از یک سیستم تک فاز معمولی ۷ کیلوواتی در خانه بین هفت تا ده ساعت طول می‌کشد. این مقدار انرژی در واقع برای اکثر افرادی که روزانه کمتر از ۴۰ مایل رانندگی می‌کنند کافی است و حدود ۹۲٪ تمام سفرهای روزمره کاری را پوشش می‌دهد. طبق تحقیقات منتشر شده سال گذشته در زمینه مصرف انرژی مسکونی، اکثر خانواده‌ها تنها به لطف پس‌انداز روی بنزین، هزینه نصب این سیستم‌های خانگی را ظرف ۱۴ تا ۱۸ ماه پس از نصب، بازیابی می‌کنند.

قیمت مناسب و دسترسی آسان برای مالکان اولیه خودروهای الکتریکی و رانندگان شهری

سیستم‌های تک فاز، صاحبان خانه را از هزینه‌هایی بین ۱,۲۰۰ تا ۴,۵۰۰ دلار برای ارتقاء‌های الکتریکی گران‌قیمت مورد نیاز برای سازگاری با سه فاز بیمه می‌کنند، به این معنا که حدود ۷۸ نفر از هر ۱۰۰ مالک جدید وسیله نقلیه برقی می‌توانند در واقع یک دستگاه شارژر را در خانه نصب کنند. بسیاری از شهرها در ۴۱ ایالت مختلف، بازپرداخت‌هایی ارائه می‌دهند که هزینه اولیه را حدود ۳۰ درصد یا حتی تا نصف هزینه عادی کاهش می‌دهد. علاوه بر این، راه‌اندازی کامل معمولاً تنها ۳ تا ۵ روز کاری طول می‌کشد، در مقابل انتظار ۲ تا ۴ هفته کامل برای تصویب شرکت برق در سیستم‌های سه فاز. بدون تعجب است که اکثر مردم خودروهای خود را در خانه با این واحدهای تک فاز شارژ می‌کنند و حدود دو سوم تمام رویدادهای شارژ مسکونی را تشکیل می‌دهند، هرچند که تنها حدود ۴۰ درصد از ایستگاه‌های شارژ عمومی کشور را شامل می‌شوند.

عملکرد شارژ دستگاه شارژ EV تک فاز در شرایط دنیای واقعی

ارزیابی سرعت شارژ برای تردد روزانه و نیازهای سبک زندگی

شارژر تک‌فاز ۷٫۷ کیلوواتی، در طول شب و در مدت ۴ تا ۸ ساعت، باتری خودروهای الکتریکی با ظرفیت ۶۰ تا ۱۰۰ کیلووات‌ساعت را از ۶۰ تا ۸۰ درصد شارژ می‌کند. این معادل افزودن ۲۵ تا ۵۰ مایل برد به ازای هر ساعت است که برای ۸۹ درصد از سفرهای روزانه کمتر از ۴۰ مایل بیش از حد کافی است. منحنی شارژ به‌صورت پویا تنظیم می‌شود تا سلامت باتری حفظ شود و بازدهی بالای ۹۰ درصد را در چرخه‌های مکرر حفظ کند.

آیا شارژ تک‌فاز برای ظرفیت باتری‌های مدرن خودروهای الکتریکی کافی است؟

شارژ ده ساعته با توان 7.7 کیلووات حدوداً 77 کیلووات‌ساعت انرژی فراهم می‌کند، که باید برای شارژ کامل مجدد اکثر خودروهای الکتریکی متوسط با برد بیش از 300 مایل کافی باشد. البته سیستم‌های سه‌فاز می‌توانند سریع‌تر شارژ کنند، اما با نگاه به آمار وزارت انرژی، حدود 78 درصد از رانندگان خودروهای الکتریکی هر روز نیازی به پوشش بیش از 50 مایل ندارند. این سیستم همچنین دارای ویژگی‌های پیشرفته کنترل دما است که چه در دمای یخبندان 4- درجه فارنهایت و چه در گرمای طاقت‌فرسا تا 113 درجه فارنهایت (معادل دمای بین 20- تا 45 درجه سانتی‌گراد) عملکرد مناسبی را تضمین می‌کند. این بدین معناست که شارژ تک‌فاز در تمام فصول سال بدون هیچ مشکلی به خوبی کار می‌کند.

تحلیل روند: افزایش پذیرش شارژ تک‌فاز در مناطق مسکونی

در سال 2024، 58 درصد از خانه‌های تک واحدی جدید دارای شارژر الکتریکی تک فاز از پیش نصب‌شده بودند که این رقم در سال 2022، 42 درصد بود. مشوق‌های شرکت‌های برق، هزینه‌های نصب را به میزان 20 تا 35 درصد نسبت به گزینه‌های سه‌فاز کاهش داده‌اند. برنامه‌ریزان شهری سیستم‌های تک‌فاز را ترجیح می‌دهند، زیرا بار متوسط آن‌ها در هر وسیله نقلیه تنها 3 تا 5 کیلووات است و این امر باعث می‌شود بدون ایجاد بار زیاد روی پست‌های محلی، امکان پذیرش گسترده در محله‌ها فراهم شود.

سازگاری و قابلیت مقیاس‌پذیری آینده شارژر خودروهای الکتریکی تک‌فاز

اطمینان از سازگاری گسترده با مدل‌ها و کانکتورهای فعلی خودروهای الکتریکی

اغلب شارژرهای تک فاز با کانکتورهای استانداردی مانند J1772 در آمریکای شمالی و Type 2 در سراسر اروپا عرضه می‌شوند. این اتصالات مطابق گزارش‌های صنعتی در سال ۲۰۲۴ با حدود ۹۵ درصد از خودروهای برقی در سراسر جهان سازگار هستند. تقریباً تمام برندهای بزرگ حاضر در بازار نیز این استاندارد را پذیرفته‌اند - به عنوان مثال تسلا، فورد و حتی مدل‌های هیوندای اکنون به راحتی با آن سازگار هستند. مطالعه اخیری که توسط SAE International در سال ۲۰۲۳ انجام شد نشان داد که این سیستم‌های تک فاز برای اکثر خودروهای برقی موجود، به ویژه آن‌هایی که ظرفیت باتری آن‌ها زیر ۱۰۰ کیلووات‌ساعت است، عملکرد مناسبی دارند. برای نیازهای روزانه رانندگی، این شارژرها کاملاً کافی هستند و نیازی به استفاده از تجهیزات پیچیده یا گران‌قیمت نیست.

موارد استفاده برای ناوگان‌های ترکیبی خودروهای برقی در محیط‌های مسکونی و جوامع کوچک

شارژرهای تک‌فاز برای ساختمان‌های آپارتمانی و محوطه‌های پارکینگ مشترک که انواع مختلف خودروهای برقی به‌طور متناوب از آن استفاده می‌کنند، عملکرد مناسبی دارند. هنگامی که این شارژرها با برنامه‌های قیمت‌گذاری مبتنی بر زمان مصرف متصل می‌شوند، مصرف برق را در ساعات غیر اوج شب پراکنده می‌کنند و از اضافه‌بار شدن مدارها جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، ساختمانی در کالیفرنیا با دوازده واحد را در نظر بگیرید. پس از نصب شش دستگاه از این ایستگاه‌های شارژ تک‌فاز، ساکنان شاهد کاهش حدود سی درصدی قبض‌های ماهانه شارژ خود بودند. این میزان صرفه‌جویی واقعاً برای افرادی که در آپارتمان یا واحدهای مسکونی اختصاصی زندگی می‌کنند و گاراژ خصوصی برای خودروهایشان ندارند، معقول و منطقی است.

مقابله با چالش‌های مقیاس‌پذیری در محله‌هایی که به زیرساخت‌های تک‌فاز وابسته هستند

توانایی گسترش زیرساخت‌های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی در واقع به این بستگی دارد که چقدر بتوانیم شارژرهای سازگار با OCPP را در دسترس قرار دهیم. این شارژرها از پروتکل باز نقطه شارژ (Open Charge Point Protocol) پیروی می‌کنند و به اپراتورها این امکان را می‌دهند تا بارهای الکتریکی را از یک محل مرکزی مدیریت کنند و همچنین بهتر با شبکه‌های برق موجود ادغام شوند. به مکان‌هایی نگاه کنید که در آن‌ها افراد زیادی قبلاً از خودروهای الکتریکی استفاده می‌کنند، مانند نروژ یا کالیفرنیا، و مشاهده خواهید کرد که شرکت‌های توزیع برق از چیزی به نام تعادل‌سازی پویای بار استفاده می‌کنند. این روش به جلوگیری از بیش‌بار شدن سیستم الکتریکی در زمانی که تعداد زیادی خودرو همزمان شارژ می‌شوند کمک می‌کند. طبق تحقیقات منتشر شده توسط مؤسسه راکی ماونتن در سال ۲۰۲۴، اگر این شبکه‌های تک فاز الکتریکی را با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته کنترل سطح ولتاژ و پاسخ به نوسانات تقاضا به درستی مدیریت کنیم، یک ترانسفورماتور می‌تواند به جای ۲۵ دستگاه خودروی الکتریکی کنونی، حدود ۵۰ دستگاه خودروی الکتریکی را پشتیبانی کند. این نوع بهبود تأثیر بسیار بزرگی در گسترش پذیرش خودروهای الکتریکی بدون نیاز به ارتقای عظیم زیرساخت‌های قدیمی برق ما دارد.

‫سوالات متداول‬

شارژر تک فاز EV چیست؟

شارژر تک فاز EV به نوعی از شارژر اشاره دارد که از یک موج جریان متناوب برای شارژ وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌کند و با سیستم‌های برقی خانگی استاندارد که در ولتاژ ۱۲۰ تا ۲۴۰ ولت کار می‌کنند، سازگار است.

چرا شارژ تک فاز برای استفاده خانگی مناسب است؟

شارژ تک فاز برای استفاده خانگی مناسب است زیرا بدون نیاز به ارتقای عمده تابلو برق قابل نصب است، با مدارهای موجود در خانه کار می‌کند و در مقایسه با سیستم‌های سه فاز از نظر هزینه مقرون به صرفه است.

شارژ تک فاز چگونه بر عملکرد شارژ خودروی برقی تأثیر می‌گذارد؟

شارژر داخلی وسیله نقلیه الکتریکی، حداقل سرعت شارژ را از منابع تک فاز تعیین می‌کند و عملکرد آن را بسته به مدل خودرو و ظرفیت آن در دریافت جریان متناوب تحت تأثیر قرار می‌دهد.

نصب شارژر تک فاز EV ارزان‌تر است؟

بله، نصب یک شارژر تک‌فاز EV معمولاً ۶۰ تا ۷۵ درصد ارزان‌تر از سیستم‌های سه‌فاز است، زیرا نیاز به زیرساخت کمتری دارد و سازگاری گسترده‌ای با سیستم‌های خانگی موجود دارد.