अधिकांश इलेक्ट्रिक वाहन चार्जर सामान्य घरेलू बिजली की आपूर्ति, या तो 120 वोल्ट या 240 वोल्ट के साथ काम करते हैं, क्योंकि वे केवल एक प्रत्यावर्ती धारा तरंग रूप पर निर्भर करते हैं। अच्छी खबर यह है कि इन सेटअप को आमतौर पर अधिकांश घरों में पहले से मौजूद चीज़ों में सीधे प्लग किया जा सकता है, बड़े पैमाने पर तारों के पुनःस्थापन की आवश्यकता के बिना। जब कोई व्यक्ति 120 वोल्ट के साथ लेवल 1 पर अपनी कार को चार्ज करता है, तो उसे चार्जिंग के प्रत्येक घंटे में लगभग 3 से 5 मील की अतिरिक्त दूरी मिलती है। यह उन लोगों के लिए काफी अच्छा काम करता है जो अपनी कार को रात में पार्क करते हैं और अगले दिन दैनिक यात्रा के लिए पर्याप्त ऊर्जा की आवश्यकता रखते हैं। हालाँकि, यदि लोग तेज़ चार्जिंग चाहते हैं, तो 240 वोल्ट तक जाने से चार्जिंग की गति तीन गुना तक तेज़ हो जाती है। और क्या सोचिए? अधिकांश मानक घरेलू विद्युत पैनल इस अपग्रेड को बिना किसी समस्या के संभाल सकते हैं। इसलिए इलेक्ट्रिक वाहनों में बदलाव करने की इच्छा रखने वाले कई सामान्य लोगों के लिए, यह विकल्प सुविधा और लागत दोनों ही दृष्टिकोणों से काफी उचित लगता है।
नए इलेक्ट्रिक वाहन मालिकों को एकल चरण चार्जिंग काफी सुविधाजनक लगेगी क्योंकि यह बॉक्स से बाहर काम करता है। 120 वोल्ट पर नियमित घरेलू आउटलेट उन लोगों के लिए बुनियादी कार्य कर सकते हैं जो हर दिन लगभग 30 से 45 मील तक ड्राइव करते हैं। 240 वोल्ट सेटअप पर जाना चार्जिंग समय को काफी कम करता है, कभी-कभी इसे आधा या उससे भी अधिक कम कर देता है। कई घरों में पहले से ही पुराने ड्रायर या ओवन से उपलब्ध ये सर्किट हैं, इसलिए स्थापना हमेशा जटिल नहीं होती है। अधिकांश नई चार्जिंग यूनिट स्मार्ट फीचर्स से लैस होती हैं जो स्वचालित रूप से विद्युत भार को संतुलित करती हैं, जिससे ब्रेकर्स की ट्रिगरिंग से बचने में मदद मिलती है। प्रति घंटे कितनी रेंज मिलती है, यह काफी भिन्न होती है, कहीं न कहीं 12 से 30 मील के बीच, सिस्टम की किस प्रकार की वोल्टेज और वर्तमान क्षमता के आधार पर।
बिजली के वाहनों में ऑनबोर्ड चार्जर मूल रूप से उनके एल्टरनेटिंग करंट स्रोतों से आवेशित होने की गति की सीमा निर्धारित करता है, जिससे घर पर कोई भी प्रकार का चार्जर लगाया जाए, एक प्रकार की यातायात जाम की स्थिति बन जाती है। लगभग 240 वोल्ट पर 32 एम्पीयर (जो लगभग 7.7 किलोवाट के बराबर है) प्रदान करने वाली एक मानक सिंगल-फेज रेजिडेंशियल सेटअप पर विचार करें – ऐसी स्थिति में भी कई कारें 6.6 से 7.4 kW से अधिक ऊर्जा खींचने में असमर्थ रहती हैं। इसीलिए समान उपकरणों में लगाए जाने पर विभिन्न मॉडल इतने भिन्न तरीके से व्यवहार करते हैं। उदाहरण के लिए, निसान लीफ चार्जिंग के दौरान प्रति घंटे लगभग 22 मील की अतिरिक्त दूरी प्राप्त कर सकती है, जबकि हुंडई आइओनिक 5 उन्हीं परिस्थितियों में लगभग 28 मील तक पहुँचने में सक्षम होती है। यदि चालक अपने चार्जिंग सत्रों से अधिकतम लाभ उठाना चाहते हैं, तो उन्हें यह जाँचना चाहिए कि उनकी विशिष्ट कार एसी बिजली ग्रहण के मामले में कितना संभाल सकती है। यह जानकारी आमतौर पर मालिक की मैनुअल या विशिष्टता पत्रक में कहीं दी जाती है, और वास्तविक चार्जर क्षमताओं के साथ इसका मिलान करने से व्यवहार में बहुत अंतर आता है।
अधिकांश घर सिंगल फेज चार्जर्स के साथ रहते हैं क्योंकि वे 120 से 240 वोल्ट पर चलने वाली सामान्य घरेलू बिजली प्रणालियों के साथ बहुत अच्छी तरह से काम करते हैं। पिछले वर्ष के उद्योग के आंकड़ों को देखते हुए, सभी घरेलू इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशनों में से लगभग 62 प्रतिशत इस प्रकार की व्यवस्था का उपयोग कर रहे थे। यह तब समझ में आता है जब हम यह ध्यान में रखते हैं कि उत्तरी अमेरिका में लगभग 88% घरों में पहले से ही उनके लिए सही प्रकार की वायरिंग है। ये उपकरण आमतौर पर 16 से 40 एम्पियर के बीच काम करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे इलेक्ट्रिक वाहन को प्रति घंटा चार्जिंग के दौरान लगभग 3 से 7 मील अतिरिक्त चार्ज दे सकते हैं। 40 से 60 किलोवाट घंटे की बैटरी क्षमता वाले व्यक्ति के लिए, रात भर चार्ज करने से आमतौर पर प्रतिदिन की ड्राइविंग की आवश्यकताओं को बिना किसी समस्या के पूरा करने के लिए पर्याप्त चार्ज मिल जाता है।
1990 के बाद निर्मित घरों में आमतौर पर पैनल अपग्रेड के बिना एकल-चरण ईवी चार्जर स्थापना का समर्थन किया जाता है। बिजली व्यवस्थापक आमतौर पर मौजूदा 240V सर्किट से कनेक्ट करके 2-4 घंटे में स्थापना पूरी कर लेते हैं। इससे तीन-चरण पुनःस्थापना से जुड़ी 1,200-4,000 डॉलर की लागत से बचा जा सकता है, जो घर पर चार्जिंग के लिए तैयार होने का एक लागत-प्रभावी और कुशल तरीका प्रदान करता है।
जो अधिकांश लोग प्रतिदिन लगभग 30 से 40 मील की यात्रा करते हैं, उन्हें पाया गया है कि रात भर लगभग 12 घंटे तक अपने इलेक्ट्रिक वाहन को चार्ज करने से उन्हें 90 से 120 मील की रेंज मिल जाती है, जो उनकी सभी दैनिक आवश्यकताओं को आसानी से पूरा कर लेती है। 2023 में ऊर्जा विभाग द्वारा किए गए एक हालिया अध्ययन में दिखाया गया कि लगभग 78 प्रतिशत इलेक्ट्रिक कार मालिक मुख्य रूप से घर पर ही चार्जिंग करते हैं। 75 से 100 किलोवाट-घंटा तक की बड़ी बैटरियों वाले उपयोगकर्ता भी केवल एक दिन में पूरा चार्ज प्राप्त कर सकते हैं। उन परिवारों के लिए जिनके सप्ताह के दौरान अनुसूचा बहुत कम बदलता है, एकल-चरण चार्जिंग का यह तरीका बहुत अच्छी तरह काम करता है और बिना किसी समस्या के उनकी नियमित दिनचर्या में फिट बैठता है।
2023 में कैलिफोर्निया के उपनगरीय क्षेत्र के 500 घरों को देखने से एक दिलचस्प बात सामने आई। अधिकांश लोग अपनी दैनिक यात्रा जो 50 मील से कम थी, केवल मानक सिंगल-फेज चार्जर का उपयोग करके पूरी कर सकते थे, बिना अपने घर में कोई विशेष विद्युत कार्य करवाए। जिन लोगों के पास 200 एम्पीयर की सेवा पैनल है, वे भी ठीक तरह से प्रबंधन कर पाए, बशर्ते वे चार्जिंग को ऑफ-पीक घंटों में करें जब मांग इतनी अधिक नहीं होती थी। लेकिन वास्तव में यह बात देश भर में हो रही बड़ी तस्वीर में कैसे फिट बैठती है, यह बहुत महत्वपूर्ण है। हमने देखा है कि उन पड़ोसों में जहां लोगों की औसत आय सत्तर हजार डॉलर से कम है, वहां सिंगल-फेज चार्जर स्थापना में लगभग 27% प्रतिवर्ष की वृद्धि हुई है। यह तर्कसंगत भी है क्योंकि इन सेटअप की शुरुआती लागत कम होती है और ये अधिकांश दैनिक आवश्यकताओं के लिए बिना बहुत खर्च किए या जटिल संशोधन के बिना अच्छी तरह काम करते हैं।
तीन-चरण प्रणालियों की तुलना में एकल-चरण चार्जर स्थापना के लिए आधारभूत ढांचे की कम आवश्यकताओं के कारण 60-75% सस्ते होते हैं। जहां व्यावसायिक-ग्रेड पैनल अपग्रेड सहित तीन-चरण स्थापना की लागत $8,000 से अधिक हो सकती है, वहीं पेशेवर स्थापना के साथ एकल-चरण इकाइयों की लागत आमतौर पर $900-$2,500 होती है। अमेरिका के 83% से अधिक घर पहले से ही एकल-चरण लेवल 2 चार्जिंग का समर्थन करते हैं, जिससे महंगी वायरिंग की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।
घर पर चार्जिंग सिस्टम लगाने वाले लोग आमतौर पर सार्वजनिक फास्ट चार्जर्स पर निर्भर रहने वालों की तुलना में प्रति वर्ष लगभग 580 डॉलर बचाते हैं। जब वे सस्ती रात्रि दरों के दौरान अपने वाहनों को चार्ज करते हैं, तो बिजली के बिल में 18% से लेकर 32% तक की गिरावट आती है। एक सामान्य 50kWh बैटरी पैक वाले व्यक्ति के लिए घर पर नियमित 7kW एकल चरण सेटअप का उपयोग करके पूरी तरह चार्ज होने में सात से दस घंटे का समय लगता है। वास्तव में यह उन अधिकांश लोगों के लिए पर्याप्त है जो प्रतिदिन 40 मील से कम की दूरी तय करते हैं, जो सभी कॉम्यूटर यात्राओं का लगभग 92% कवर करता है। पिछले वर्ष आवासीय ऊर्जा खपत के क्षेत्र में प्रकाशित शोध के अनुसार, अधिकांश परिवार इन घरेलू सिस्टम की स्थापना पर खर्च की गई राशि को केवल ईंधन पर बचत के कारण स्थापना के 14 से 18 महीने के भीतर वापस प्राप्त कर लेते हैं।
एकल चरण प्रणाली गृह मालिकों को तीन चरण संगतता के लिए आवश्यक महंगे विद्युत अपग्रेड पर लगभग 1,200 डॉलर से 4,500 डॉलर तक खर्च करने से बचाती है, जिसका अर्थ है कि हर 100 में से लगभग 78 नए इलेक्ट्रिक वाहन मालिक वास्तव में घर पर चार्जर स्थापित कर सकते हैं। 41 अलग-अलग राज्यों में स्थित कई शहर प्रारंभिक खर्च पर लगभग 30% से लेकर आधे तक की छूट प्रदान करते हैं। इसके अलावा, सब कुछ सेट करने में आमतौर पर केवल 3 से 5 कार्यदिवस लगते हैं, जबकि तीन चरण प्रणाली के मामले में बिजली कंपनी से अनुमोदन के लिए 2 से 4 पूरे सप्ताह तक प्रतीक्षा करनी पड़ सकती है। इसलिए आश्चर्य की बात नहीं कि अधिकांश लोग इन एकल चरण इकाइयों का उपयोग करके अपनी कारों को घर पर चार्ज करते हैं, जो सभी आवासीय चार्जिंग घटनाओं के लगभग दो तिहाई हिस्से के लिए उत्तरदायी हैं, भले ही वे राष्ट्रव्यापी उपलब्ध सार्वजनिक चार्जिंग स्टेशनों का लगभग 40% ही बनाते हों।
7.7 किलोवाट का एकल-चरण चार्जर रात भर में 4-8 घंटे में 60-100 किलोवाट की EV बैटरी का 60-80% भरता है। यह प्रति घंटे 25-50 मील की रेंज जोड़ता है- जो कि 40 मील से कम की दैनिक यात्रा के 89% के लिए पर्याप्त से अधिक है। चार्जिंग वक्र बैटरी स्वास्थ्य की रक्षा के लिए गतिशील रूप से समायोजित होता है, दोहराए गए चक्रों में 90% से अधिक दक्षता बनाए रखता है।
7.7 kW पर दस घंटे तक चार्जिंग करने से लगभग 77 kWh बिजली मिलती है, जो अधिकांश मध्यम आकार के इलेक्ट्रिक वाहनों को 300 मील से अधिक रेंज के साथ पूरी तरह चार्ज करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए। निश्चित रूप से, त्रि-चरणीय प्रणाली तेजी से चार्ज कर सकती है, लेकिन ऊर्जा विभाग के आंकड़ों को देखते हुए, लगभग 78 प्रतिशत इलेक्ट्रिक कार चालकों को प्रतिदिन 50 मील से कम की दूरी तय करने की आवश्यकता होती है। इस प्रणाली में उन्नत तापमान नियंत्रण सुविधाएं भी शामिल हैं जो -4 डिग्री फ़ारेनहाइट (-20 डिग्री सेल्सियस) के ठंडे तापमान से लेकर 113 डिग्री फ़ारेनहाइट (45 डिग्री सेल्सियस) की तपिश तक सभी स्थितियों में चिकनाई से काम करना सुनिश्चित करती हैं। इसका अर्थ है कि एकल-चरण चार्जिंग बिना किसी समस्या के सभी मौसमों में ठीक से काम करती है।
2024 में, नए एकल-परिवार घरों के 58% में पूर्व-तारयुक्त एकल-चरणीय ईवी चार्जिंग शामिल थी, जो 2022 में 42% थी। उपयोगिता प्रोत्साहनों ने तीन-चरणीय विकल्पों की तुलना में स्थापना लागत में 20-35% की कमी की है। शहरी योजनाकार प्रति वाहन 3-5 किलोवाट के मामूली औसत भार के कारण एकल-चरणीय प्रणालियों को पसंद करते हैं, जो स्थानीय उप-स्टेशनों पर अतिभार डाले बिना व्यापक स्तर पर पड़ोस में अपनाने की अनुमति देता है।
अधिकांश एकल-चरण चार्जर्स में उत्तरी अमेरिका में J1772 और यूरोप में Type 2 जैसे मानक कनेक्टर लगे होते हैं। उद्योग रिपोर्टों के अनुसार 2024 तक ये कनेक्शन दुनिया भर में लगभग 95 प्रतिशत इलेक्ट्रिक वाहनों के साथ काम करते हैं। बाजार में मौजूद लगभग सभी प्रमुख ब्रांड्स ने इस मानक को अपना लिया है - टेस्ला, फोर्ड, यहां तक कि हुंडई के मॉडल अब इसी मानक में फिट बैठते हैं। SAE इंटरनेशनल के 2023 में किए गए एक हालिया अध्ययन में दिखाया गया कि ये एकल-चरण सेटअप बाजार में मौजूद अधिकांश इलेक्ट्रिक कारों के लिए पूरी तरह उपयुक्त हैं, खासकर उन कारों के लिए जिनकी बैटरी क्षमता 100 kWh से कम है। नियमित दैनिक ड्राइविंग की आवश्यकताओं के लिए, वे कुछ भी अतिरंजित या महंगा लेने की आवश्यकता के बिना पूरी तरह पर्याप्त हैं।
एकल-चरण चार्जर अपार्टमेंट इमारतों और उन साझा पार्किंग स्थानों के लिए काफी अच्छी तरह से काम करते हैं, जहां विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रिक वाहन आते-जाते रहते हैं। जब ये चार्जर उपयोग के समय के आधार पर मूल्य निर्धारण योजनाओं से जुड़ जाते हैं, तो वे रात के समय चुनौतीपूर्ण घंटों के दौरान बिजली के उपयोग को फैलाते हैं, ताकि किसी के सर्किट ओवरलोड न हों। कैलिफोर्निया में बारह इकाइयों वाली एक इमारत को उदाहरण के तौर पर लें। छह एकल-चरण चार्जिंग स्टेशन लगाने के बाद, निवासियों ने अपने मासिक चार्जिंग बिल में लगभग तीस प्रतिशत की कमी देखी। ऐसी बचत उन लोगों के लिए वास्तव में उचित है जो अपार्टमेंट या कॉन्डो में रहते हैं और जिनके पास अपनी कारों के लिए निजी गेराज नहीं है।
इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग बुनियादी ढांचे को बढ़ाने की क्षमता वास्तव में OCPP अनुपालन वाले चार्जर्स को उपलब्ध कराने पर निर्भर करती है। ये चार्जर ओपन चार्ज पॉइंट प्रोटोकॉल (Open Charge Point Protocol) नामक मानक का पालन करते हैं, और इससे ऑपरेटरों को केंद्रीय स्थान से बिजली के भार का प्रबंधन करने के साथ-साथ मौजूदा बिजली ग्रिड के साथ बेहतर एकीकरण करने में सहायता मिलती है। उन स्थानों पर नज़र डालें जहाँ पहले से ही बहुत से लोग EV चलाते हैं, जैसे नॉर्वे या कैलिफोर्निया, और हम देखते हैं कि उपयोगिता कंपनियाँ गतिशील लोड संतुलन (dynamic load balancing) नामक कुछ लागू कर रही हैं। जब बहुत से वाहन एक साथ चार्ज होते हैं, तो यह बिजली प्रणाली के अतिभारित होने से बचाने में मदद करता है। 2024 में रॉकी माउंटेन इंस्टीट्यूट द्वारा प्रकाशित एक अनुसंधान के अनुसार, यदि हम वोल्टेज स्तरों को नियंत्रित करने और मांग में उतार-चढ़ाव के प्रति प्रतिक्रिया देने के लिए उन्नत तकनीकों का उपयोग करके इन एकल-चरण विद्युत नेटवर्क का उचित प्रबंधन करें, तो एक ट्रांसफॉर्मर वर्तमान में 25 के बजाय लगभग 50 इलेक्ट्रिक वाहनों को संभाल सकता है। इस तरह का सुधार हमारे पुराने बिजली बुनियादी ढांचे में बड़े पैमाने पर अपग्रेड की आवश्यकता के बिना EV अपनाने के विस्तार के लिए बहुत बड़ा अंतर लाता है।
एक एकल-चरण ईवी चार्जर उस प्रकार के चार्जर को संदर्भित करता है जो इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करने के लिए एकल प्रत्यावर्ती धारा तरंगरूप का उपयोग करता है, जो 120 से 240 वोल्ट पर चलने वाली मानक घरेलू विद्युत प्रणालियों के साथ संगत होता है।
एकल-चरण चार्जिंग घरेलू उपयोग के लिए सुविधाजनक है क्योंकि इसे प्रमुख पैनल अपग्रेड के बिना स्थापित किया जा सकता है, मौजूदा घरेलू सर्किट्स के साथ काम करता है, और तीन-चरण प्रणालियों की तुलना में लागत प्रभावी होती है।
इलेक्ट्रिक वाहन का ऑनबोर्ड चार्जर एकल-चरण स्रोतों से चार्जिंग गति की सीमा निर्धारित करता है, जो कार मॉडल और प्रत्यावर्ती धारा ग्रहण करने की उसकी क्षमता के आधार पर प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
हां, एकल-चरण ईवी चार्जर स्थापित करना आमतौर पर तीन-चरण प्रणालियों की तुलना में 60-75% सस्ता होता है, क्योंकि इसके लिए बुनियादी ढांचे की मांग कम होती है और यह मौजूदा घरेलू प्रणालियों के साथ व्यापक संगतता रखता है।
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