ईवी चार्जर टेक्नोलॉजीज

चीन और अमेरिका में इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग तकनीकें मोटे तौर पर एक जैसी हैं। दोनों देशों में, इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करने के लिए तार और प्लग ही प्रमुख तकनीक हैं। (वायरलेस चार्जिंग और बैटरी स्वैपिंग की मौजूदगी बहुत कम है।) चार्जिंग स्तर, चार्जिंग मानकों और संचार प्रोटोकॉल के मामले में दोनों देशों के बीच अंतर हैं। इन समानताओं और अंतरों पर नीचे चर्चा की गई है।

A. चार्जिंग स्तर

संयुक्त राज्य अमेरिका में, अधिकांश इलेक्ट्रिक वाहन 120 वोल्ट पर बिना किसी बदलाव के घरेलू दीवार आउटलेट का उपयोग करके चार्ज किए जाते हैं। इसे आमतौर पर लेवल 1 या "ट्रिकल" चार्जिंग कहा जाता है। लेवल 1 चार्जिंग के साथ, एक सामान्य 30 kWh बैटरी को 20% से लगभग पूरी तरह चार्ज होने में लगभग 12 घंटे लगते हैं। (चीन में 120 वोल्ट के आउटलेट नहीं हैं।)

चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका, दोनों में, इलेक्ट्रिक वाहनों की चार्जिंग का एक बड़ा हिस्सा 220 वोल्ट (चीन) या 240 वोल्ट (संयुक्त राज्य अमेरिका) पर होता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, इसे लेवल 2 चार्जिंग कहा जाता है।

ऐसी चार्जिंग बिना किसी बदलाव वाले आउटलेट या विशेष इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग उपकरणों से हो सकती है और आमतौर पर लगभग 6-7 किलोवाट बिजली की खपत होती है। 220-240 वोल्ट पर चार्ज करते समय, एक सामान्य 30 किलोवाट घंटे की बैटरी को 20% से लगभग पूरी तरह चार्ज होने में लगभग 6 घंटे लगते हैं।

अंत में, चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका दोनों में डीसी फ़ास्ट चार्जर्स का नेटवर्क बढ़ रहा है, जो आमतौर पर 24 किलोवाट, 50 किलोवाट, 100 किलोवाट या 120 किलोवाट बिजली का उपयोग करते हैं। कुछ स्टेशन 350 किलोवाट या 400 किलोवाट बिजली भी प्रदान कर सकते हैं। ये डीसी फ़ास्ट चार्जर किसी वाहन की बैटरी को लगभग एक घंटे से लेकर 10 मिनट तक के समय में 20% से लगभग पूरी तरह चार्ज कर सकते हैं।

तालिका 6:अमेरिका में सबसे आम चार्जिंग स्तर

स्रोत: अमेरिकी ऊर्जा विभाग

बी. चार्जिंग मानक

i. चीन

चीन में एक राष्ट्रव्यापी ईवी फास्ट चार्जिंग मानक है। अमेरिका में तीन ईवी फास्ट चार्जिंग मानक हैं।

चीनी मानक को चाइना जीबी/टी के नाम से जाना जाता है।GB(राष्ट्रीय मानक के लिए खड़ा है।)

चीन में GB/T को कई वर्षों के विकास के बाद 2015 में जारी किया गया था।124 अब यह चीन में बिकने वाले सभी नए इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए अनिवार्य है। टेस्ला, निसान और बीएमडब्ल्यू सहित कई अंतरराष्ट्रीय वाहन निर्माताओं ने चीन में बिकने वाले अपने इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए GB/T मानक को अपनाया है। GB/T वर्तमान में अधिकतम 237.5 kW आउटपुट (950 V और 250 एम्पियर पर) पर फ़ास्ट चार्जिंग की अनुमति देता है, हालाँकि कई

चीनी डीसी फ़ास्ट चार्जर 50 किलोवाट चार्जिंग प्रदान करते हैं। 2019 या 2020 में एक नया GB/T जारी किया जाएगा, जो कथित तौर पर बड़े वाणिज्यिक वाहनों के लिए 900 किलोवाट तक की चार्जिंग को शामिल करने के लिए मानक को उन्नत करेगा। GB/T केवल चीन के लिए एक मानक है: विदेशों में निर्यात किए जाने वाले कुछ चीन-निर्मित इलेक्ट्रिक वाहन अन्य मानकों का उपयोग करते हैं।125

अगस्त 2018 में, चाइना इलेक्ट्रिसिटी काउंसिल (CEC) ने जापान स्थित CHAdeMO नेटवर्क के साथ अल्ट्रा-फास्ट चार्जिंग विकसित करने के लिए एक समझौता ज्ञापन की घोषणा की। इसका उद्देश्य GB/T और CHAdeMO के बीच तेज़ चार्जिंग के लिए अनुकूलता स्थापित करना है। दोनों संगठन इस मानक को चीन और जापान से आगे के देशों में भी विस्तारित करने के लिए साझेदारी करेंगे।126

ii. संयुक्त राज्य अमेरिका

संयुक्त राज्य अमेरिका में, डीसी फास्ट चार्जिंग के लिए तीन ईवी चार्जिंग मानक हैं: CHAdeMO, CCS SAE कॉम्बो और टेस्ला।

CHAdeMO पहला EV फास्ट-चार्जिंग मानक था, जो 2011 में आया था। इसे टोक्यो द्वारा विकसित किया गया था

इलेक्ट्रिक पावर कंपनी द्वारा निर्मित और इसका अर्थ है "चार्ज टू मूव" (जापानी में एक शब्द-क्रीड़ा)।127 CHAdeMO का उपयोग वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका में निसान लीफ और मित्सुबिशी आउटलैंडर PHEV में किया जाता है, जो सबसे अधिक बिकने वाले इलेक्ट्रिक वाहनों में से हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में लीफ की सफलताचीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | फरवरी 2019 |

इसका एक कारण निसान की डीलरशिप और अन्य शहरी स्थानों पर CHAdeMO फास्ट-चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर को शुरू करने की प्रारंभिक प्रतिबद्धता है।128 जनवरी 2019 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका में 2,900 से अधिक CHAdeMO फास्ट चार्जर थे (साथ ही जापान में 7,400 से अधिक और यूरोप में 7,900)।129

2016 में, CHAdeMO ने घोषणा की कि वह अपने मानक को 70 की प्रारंभिक चार्जिंग दर से अपग्रेड करेगा

150 किलोवाट की पेशकश करेगा।130 जून 2018 में, CHAdeMO ने 1,000 वोल्ट, 400 एम्पियर लिक्विड-कूल्ड केबल का उपयोग करके 400 किलोवाट चार्जिंग क्षमता की शुरुआत की घोषणा की। ट्रकों और बसों जैसे बड़े वाणिज्यिक वाहनों की ज़रूरतों को पूरा करने के लिए उच्च चार्जिंग उपलब्ध होगी।131

संयुक्त राज्य अमेरिका में दूसरा चार्जिंग मानक CCS या SAE कॉम्बो के नाम से जाना जाता है। इसे 2011 में यूरोपीय और अमेरिकी ऑटो निर्माताओं के एक समूह द्वारा जारी किया गया था। यह शब्दकॉम्बोयह दर्शाता है कि प्लग में AC चार्जिंग (43 kW तक) और DC चार्जिंग दोनों मौजूद हैं।132 इंच

जर्मनी में, चार्जिंग इंटरफ़ेस इनिशिएटिव (CharIN) गठबंधन का गठन CCS को व्यापक रूप से अपनाने की वकालत करने के लिए किया गया था। CHAdeMO के विपरीत, CCS प्लग एक ही पोर्ट से DC और AC चार्जिंग को सक्षम बनाता है, जिससे वाहन के बॉडी पर आवश्यक जगह और खुलेपन कम हो जाते हैं। जगुआर,

वोक्सवैगन, जनरल मोटर्स, बीएमडब्ल्यू, डेमलर, फोर्ड, एफसीए और हुंडई सीसीएस का समर्थन करते हैं। टेस्ला भी इस गठबंधन में शामिल हो गई है और नवंबर 2018 में घोषणा की कि यूरोप में उसके वाहन सीसीएस चार्जिंग पोर्ट से लैस होंगे।133 शेवरले बोल्ट और बीएमडब्ल्यू i3 संयुक्त राज्य अमेरिका में लोकप्रिय इलेक्ट्रिक वाहनों में से हैं जो सीसीएस चार्जिंग का उपयोग करते हैं। जहाँ वर्तमान सीसीएस फ़ास्ट चार्जर लगभग 50 किलोवाट की चार्जिंग प्रदान करते हैं, वहीं इलेक्ट्रिफाई अमेरिका कार्यक्रम में 350 किलोवाट की फ़ास्ट चार्जिंग शामिल है, जिससे लगभग 10 मिनट में ही पूरी चार्जिंग हो सकती है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में तीसरा चार्जिंग मानक टेस्ला द्वारा संचालित किया जाता है, जिसने सितंबर 2012 में संयुक्त राज्य अमेरिका में अपना स्वयं का मालिकाना सुपरचार्जर नेटवर्क लॉन्च किया था।134 टेस्ला

सुपरचार्जर आमतौर पर 480 वोल्ट पर काम करते हैं और अधिकतम 120 किलोवाट पर चार्जिंग प्रदान करते हैं।

जनवरी 2019 तक, टेस्ला वेबसाइट ने संयुक्त राज्य अमेरिका में 595 सुपरचार्जर स्थानों को सूचीबद्ध किया, और 420 अतिरिक्त स्थान "जल्द ही आने वाले हैं।"135 मई 2018 में, टेस्ला ने सुझाव दिया कि भविष्य में इसके सुपरचार्जर 350 kW तक के उच्च शक्ति स्तर तक पहुँच सकते हैं।136

इस रिपोर्ट के लिए अपने शोध में, हमने अमेरिकी साक्षात्कारकर्ताओं से पूछा कि क्या वे डीसी फ़ास्ट चार्जिंग के लिए एक भी राष्ट्रीय मानक की कमी को इलेक्ट्रिक वाहनों को अपनाने में बाधा मानते हैं। कुछ ने हाँ में जवाब दिया। कई डीसी फ़ास्ट चार्जिंग मानकों को समस्या न मानने के कारण इस प्रकार हैं:

● अधिकांश ईवी चार्जिंग घर और कार्यस्थल पर लेवल 1 और 2 चार्जर के साथ होती है।

● आज तक अधिकांश सार्वजनिक और कार्यस्थल चार्जिंग बुनियादी ढांचे में लेवल 2 चार्जर का उपयोग किया गया है।

● ऐसे एडाप्टर उपलब्ध हैं जो ईवी मालिकों को अधिकांश डीसी फ़ास्ट चार्जर का उपयोग करने की अनुमति देते हैं, भले ही ईवी और चार्जर अलग-अलग चार्जिंग मानकों का उपयोग करते हों। (मुख्य अपवाद, टेस्ला सुपरचार्जिंग नेटवर्क, केवल टेस्ला वाहनों के लिए ही उपलब्ध है।) उल्लेखनीय रूप से, फ़ास्ट-चार्जिंग एडाप्टर की सुरक्षा को लेकर कुछ चिंताएँ हैं।

● चूँकि प्लग और कनेक्टर, फ़ास्ट-चार्जिंग स्टेशन की लागत का एक छोटा सा हिस्सा होते हैं, इसलिए यह स्टेशन मालिकों के लिए कोई तकनीकी या वित्तीय चुनौती नहीं पेश करता है और इसकी तुलना किसी ईंधन स्टेशन पर अलग-अलग ऑक्टेन वाले गैसोलीन के लिए इस्तेमाल होने वाले होज़ से की जा सकती है। कई सार्वजनिक चार्जिंग स्टेशनों में एक ही चार्जिंग पोस्ट से जुड़े कई प्लग होते हैं, जिससे किसी भी प्रकार के इलेक्ट्रिक वाहन को वहाँ चार्ज किया जा सकता है। वास्तव में, कई क्षेत्राधिकार इसकी आवश्यकता रखते हैं या इसे प्रोत्साहित करते हैं।चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग

38 | वैश्विक ऊर्जा नीति केंद्र | कोलंबिया SIPA

कुछ कार निर्माताओं ने कहा है कि एक विशिष्ट चार्जिंग नेटवर्क एक प्रतिस्पर्धी रणनीति का प्रतिनिधित्व करता है। बीएमडब्ल्यू में इलेक्ट्रोमोबिलिटी के प्रमुख और चारिन के अध्यक्ष क्लास ब्रैक्लो ने 2018 में कहा था, "हमने अपनी शक्ति का विस्तार करने के लिए चारिन की स्थापना की है।"137 कई टेस्ला मालिक और निवेशक इसके मालिकाना सुपरचार्जर नेटवर्क को एक विक्रय बिंदु मानते हैं, हालाँकि टेस्ला अन्य कार मॉडलों को अपने नेटवर्क का उपयोग करने की अनुमति देने की इच्छा व्यक्त करती रहती है, बशर्ते वे उपयोग के अनुपात में धन का योगदान दें।138 टेस्ला भी चारिन का हिस्सा है जो सीसीएस को बढ़ावा दे रहा है। नवंबर 2018 में, इसने घोषणा की कि यूरोप में बेची जाने वाली मॉडल 3 कारें सीसीएस पोर्ट से सुसज्जित होंगी। टेस्ला के मालिक चाडेमो फास्ट चार्जर्स तक पहुँचने के लिए एडेप्टर भी खरीद सकते हैं।139

सी. चार्जिंग संचार प्रोटोकॉल चार्जिंग संचार प्रोटोकॉल उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं (चार्ज की स्थिति, बैटरी वोल्टेज और सुरक्षा का पता लगाने के लिए) और ग्रिड (सहित) के लिए चार्जिंग को अनुकूलित करने के लिए आवश्यक हैं

वितरण नेटवर्क क्षमता, उपयोग के समय मूल्य निर्धारण और माँग प्रतिक्रिया माप)।140 चीन GB/T और CHAdeMO CAN नामक संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं, जबकि CCS PLC प्रोटोकॉल के साथ काम करता है। ओपन चार्जिंग एलायंस द्वारा विकसित ओपन चार्ज पॉइंट प्रोटोकॉल (OCPP) जैसे खुले संचार प्रोटोकॉल संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में तेज़ी से लोकप्रिय हो रहे हैं।

इस रिपोर्ट के लिए हमारे शोध में, कई अमेरिकी साक्षात्कारकर्ताओं ने खुले संचार प्रोटोकॉल और सॉफ़्टवेयर की ओर बढ़ने को नीतिगत प्राथमिकता बताया। विशेष रूप से, अमेरिकी रिकवरी और पुनर्निवेश अधिनियम (ARRA) के तहत वित्त पोषण प्राप्त करने वाली कुछ सार्वजनिक चार्जिंग परियोजनाओं के बारे में बताया गया कि उन्होंने ऐसे विक्रेताओं को चुना जिनके पास मालिकाना प्लेटफ़ॉर्म थे, जिन्हें बाद में वित्तीय कठिनाइयों का सामना करना पड़ा, जिससे उपकरण खराब हो गए और उन्हें बदलना पड़ा।141 इस अध्ययन के लिए संपर्क किए गए अधिकांश शहरों, उपयोगिताओं और चार्जिंग नेटवर्क ने खुले संचार प्रोटोकॉल और चार्जिंग नेटवर्क होस्टों को निर्बाध रूप से प्रदाता बदलने में सक्षम बनाने के लिए प्रोत्साहनों के प्रति समर्थन व्यक्त किया।142

डी. लागत

होम चार्जर चीन में संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में सस्ते हैं। चीन में, एक सामान्य 7 किलोवाट का वॉल माउंटेड होम चार्जर ऑनलाइन आरएमबी 1,200 और आरएमबी 1,800 के बीच में बिकता है।143 स्थापना के लिए अतिरिक्त लागत की आवश्यकता होती है। (अधिकांश निजी ईवी खरीद चार्जर और स्थापना के साथ आती हैं।) संयुक्त राज्य अमेरिका में, लेवल 2 होम चार्जर की लागत $450-$600 की रेंज में है, साथ ही स्थापना के लिए औसतन लगभग $500 का खर्च आता है।144 डीसी फास्ट चार्जिंग उपकरण दोनों देशों में काफी महंगे हैं। लागत में व्यापक रूप से भिन्नता है। इस रिपोर्ट के लिए साक्षात्कार में एक चीनी विशेषज्ञ ने अनुमान लगाया कि चीन में 50 किलोवाट का डीसी फास्ट-चार्जिंग पोस्ट स्थापित करने में आमतौर पर आरएमबी 45,000 और आरएमबी 60,000 के बीच खर्च आता है डीसी फ़ास्ट चार्जिंग उपकरण लगाने की लागत को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में ट्रेंचिंग, ट्रांसफ़ॉर्मर अपग्रेड, नए या अपग्रेडेड सर्किट और इलेक्ट्रिकल पैनल और सौंदर्य संबंधी अपग्रेड की आवश्यकता शामिल है। साइनेज, अनुमति और विकलांगों के लिए पहुँच अतिरिक्त विचारणीय बिंदु हैं।146

ई. वायरलेस चार्जिंग

वायरलेस चार्जिंग से कई लाभ मिलते हैं, जिनमें सौंदर्य, समय की बचत और उपयोग में आसानी शामिल है।

यह 1990 के दशक में EV1 (एक प्रारंभिक इलेक्ट्रिक कार) के लिए उपलब्ध था, लेकिन आज दुर्लभ है।147 ऑनलाइन उपलब्ध वायरलेस EV चार्जिंग सिस्टम की कीमत $1,260 से लेकर लगभग $3,000 तक है।148 वायरलेस EV चार्जिंग की दक्षता में कमी आती है, वर्तमान सिस्टम लगभग 85% की चार्जिंग दक्षता प्रदान करते हैं।149 वर्तमान वायरलेस चार्जिंग उत्पाद 3-22 kW का पावर ट्रांसफर प्रदान करते हैं; प्लगलेस से लेकर कई EV मॉडल के लिए उपलब्ध वायरलेस चार्जर 3.6 kW या 7.2 kW पर चार्ज होते हैं, जो लेवल 2 चार्जिंग के बराबर है।150 जबकि कई EV उपयोगकर्ता वायरलेस चार्जिंग को अतिरिक्त लागत के लायक नहीं मानते हैं,151 कुछ विश्लेषकों ने भविष्यवाणी की है कि यह तकनीक जल्द ही व्यापक हो जाएगी

F. बैटरी स्वैपिंग

बैटरी स्वैपिंग तकनीक की मदद से, इलेक्ट्रिक वाहन अपनी खत्म हो चुकी बैटरियों को पूरी तरह चार्ज की हुई बैटरियों से बदल सकेंगे। इससे इलेक्ट्रिक वाहन को रिचार्ज करने में लगने वाला समय नाटकीय रूप से कम हो जाएगा, और ड्राइवरों को इससे कई फ़ायदे भी होंगे।

कई चीनी शहर और कंपनियाँ वर्तमान में बैटरी स्वैपिंग के साथ प्रयोग कर रही हैं, और टैक्सियों जैसे उच्च-उपयोग वाले इलेक्ट्रिक वाहनों पर ध्यान केंद्रित कर रही हैं। हांग्जो शहर ने अपने टैक्सी बेड़े के लिए बैटरी स्वैपिंग की शुरुआत की है, जिसमें स्थानीय रूप से निर्मित ज़ॉटे इलेक्ट्रिक वाहनों का उपयोग किया जाता है।155 बीजिंग ने स्थानीय वाहन निर्माता BAIC के सहयोग से कई बैटरी-स्वैप स्टेशन बनाए हैं। 2017 के अंत में, BAIC ने 2021 तक देश भर में 3,000 स्वैपिंग स्टेशन बनाने की योजना की घोषणा की।156 चीनी इलेक्ट्रिक वाहन स्टार्टअप NIO ने अपने कुछ वाहनों के लिए बैटरी-स्वैप तकनीक अपनाने की योजना बनाई है और घोषणा की है कि वह चीन में 1,100 स्वैपिंग स्टेशन बनाएगा।157 हांग्जो और क़िंगदाओ सहित चीन के कई शहरों ने बसों के लिए भी बैटरी स्वैप का उपयोग किया है।158

संयुक्त राज्य अमेरिका में, बैटरी स्वैपिंग की चर्चा 2013 में इज़राइली बैटरी-स्वैप स्टार्टअप प्रोजेक्ट बेटर प्लेस के दिवालिया होने के बाद कम हो गई, जिसने यात्री कारों के लिए स्वैपिंग स्टेशनों का एक नेटवर्क बनाने की योजना बनाई थी।153 2015 में, टेस्ला ने केवल एक प्रदर्शन सुविधा बनाने के बाद, उपभोक्ताओं की रुचि की कमी का हवाला देते हुए, अपनी स्वैपिंग स्टेशन योजनाओं को छोड़ दिया। आज संयुक्त राज्य अमेरिका में बैटरी स्वैपिंग के संबंध में बहुत कम या कोई प्रयोग नहीं हो रहे हैं।154 बैटरी की लागत में गिरावट, और शायद कुछ हद तक डीसी फास्ट-चार्जिंग बुनियादी ढांचे की तैनाती ने संयुक्त राज्य अमेरिका में बैटरी स्वैपिंग के आकर्षण को कम कर दिया है।

बैटरी बदलने के कई फायदे तो हैं, लेकिन इसके कुछ नुकसान भी हैं। ईवी बैटरी भारी होती है और आमतौर पर वाहन के निचले हिस्से में स्थित होती है, जिससे संरेखण और विद्युत कनेक्शन के लिए न्यूनतम इंजीनियरिंग सहनशीलता वाला एक अभिन्न संरचनात्मक घटक बनता है। आजकल की बैटरियों को आमतौर पर ठंडा करने की आवश्यकता होती है, और शीतलन प्रणालियों को जोड़ना और अलग करना मुश्किल होता है।159 उनके आकार और वजन को देखते हुए, बैटरी सिस्टम को खड़खड़ाहट से बचने, घिसाव को कम करने और वाहन को केंद्र में रखने के लिए पूरी तरह से फिट होना चाहिए। आजकल के ईवी में आम स्केटबोर्ड बैटरी आर्किटेक्चर वाहन के वजन के केंद्र को कम करके और आगे व पीछे दुर्घटना सुरक्षा में सुधार करके सुरक्षा में सुधार करता है। ट्रंक या अन्य जगहों पर रखी जाने वाली हटाने योग्य बैटरियों में यह लाभ नहीं होगा। चूँकि अधिकांश वाहन मालिक मुख्य रूप से घर पर याचीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंगकार्यस्थल पर, बैटरी बदलने से चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर की समस्याएँ ज़रूरी तौर पर हल नहीं होंगी—यह केवल सार्वजनिक चार्जिंग और रेंज को बेहतर बनाने में मदद करेगी। और चूँकि ज़्यादातर वाहन निर्माता बैटरी पैक या डिज़ाइन को मानकीकृत करने के लिए तैयार नहीं हैं—कारों को उनकी बैटरियों और मोटरों के अनुसार डिज़ाइन किया जाता है, जिससे यह एक प्रमुख स्वामित्व मूल्य बन जाता है160—बैटरी बदलने के लिए प्रत्येक कार कंपनी के लिए एक अलग स्वैपिंग स्टेशन नेटवर्क या विभिन्न मॉडलों और आकारों के वाहनों के लिए अलग-अलग स्वैपिंग उपकरण की आवश्यकता हो सकती है। हालाँकि मोबाइल बैटरी बदलने वाले ट्रकों का प्रस्ताव रखा गया है161, इस व्यवसाय मॉडल को अभी तक लागू नहीं किया गया है।