घरेलू बिजली के लिए डीसी के बजाय एसी का चुनाव, बिजली संचरण दक्षता, उपकरणों की अनुकूलता और ऐतिहासिक तकनीकी विकास पर आधारित एक व्यापक परिणाम है। इसका मूल तर्क "दूरस्थ बिजली संयंत्रों से हज़ारों घरों तक कम लागत और कम नुकसान के साथ बिजली कैसे पहुँचाई जाए" पर केंद्रित है।
1. एसी का मुख्य लाभ लंबी दूरी की बिजली संचरण का कुशल कार्यान्वयन है।
बिजली उत्पादन और खपत के बीच एक प्राकृतिक भौगोलिक अंतर है - बड़े बिजली संयंत्र (जैसे जलविद्युत और ताप विद्युत संयंत्र) अक्सर संसाधन संपन्न या शहरी क्षेत्रों से दूर बनाए जाते हैं, और उन्हें सैकड़ों या हज़ारों किलोमीटर दूर आवासीय क्षेत्रों में बिजली पहुँचाने की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया के दौरान, जब विद्युत धारा संचरण लाइन से होकर गुजरती है, तो तारों के प्रतिरोध के कारण तापीय क्षति होगी (जूल के नियम के अनुसार: हानियाँ विद्युत धारा के वर्ग के समानुपाती होती हैं)। यदि हानियों को नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो संचरण के दौरान बड़ी मात्रा में बिजली बर्बाद हो जाएगी, जिससे बिजली आपूर्ति की लागत बढ़ जाएगी।
एसी का मुख्य मूल्य ट्रांसफार्मर (सरल संरचना, कम लागत और बिना चलने वाले भागों वाले उपकरण) के माध्यम से आसानी से "वोल्टेज वृद्धि और गिरावट" प्राप्त करने की क्षमता में निहित है:
• बिजली संयंत्र को बढ़ावा देना: बिजली संयंत्र द्वारा उत्पन्न एसी वोल्टेज लगभग 12000V है, जिसे पहले एक बूस्टिंग ट्रांसफार्मर के माध्यम से 115kV, 230kV, या यहाँ तक कि 765kV के उच्च वोल्टेज तक बढ़ाया जाता है। पावर सूत्र के अनुसार, स्थिर कुल शक्ति की स्थिति में, वोल्टेज में वृद्धि से धारा में उल्लेखनीय कमी आएगी, जिससे ट्रांसमिशन लाइन की ऊष्मा हानि कम होगी (उदाहरण के लिए, यदि वोल्टेज को 10 गुना बढ़ा दिया जाए और धारा को 1/10 तक कम कर दिया जाए, तो हानि मूल हानि का केवल 1/100 होगी), और अंतिम ट्रांसमिशन हानि को 5% के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है।
• घर में प्रवेश करने से पहले वोल्टेज में कमी: शहर में बिजली आने के बाद, इसे सबसे पहले सबस्टेशन के वोल्टेज रिडक्शन ट्रांसफार्मर द्वारा लगभग 12kV तक कम किया जाता है, जिसका उपयोग शहर के भीतर स्थानीय वितरण के लिए किया जाता है; अंत में, वोल्टेज को आवासीय क्षेत्रों या सड़कों पर स्थित छोटे ट्रांसफार्मरों के माध्यम से सुरक्षित घरेलू मानकों (जैसे उत्तरी अमेरिका में 120V और चीन/यूरोप में 230V) तक कम किया जाता है, ताकि मानव स्वास्थ्य और घरेलू उपकरणों के लिए उच्च वोल्टेज के खतरे से बचा जा सके।
वहीं दूसरी ओरडीसी, अपने स्थिर वोल्टेज और धारा दिशा के कारण, एक परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न नहीं कर सकता है - और ट्रांसफार्मर का कार्य सिद्धांत "वोल्टेज प्रेरित करने वाले चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन" पर निर्भर करता है, इसलिए डीसी पारंपरिक ट्रांसफार्मर के माध्यम से वोल्टेज में वृद्धि और गिरावट प्राप्त नहीं कर सकता है। यदि डीसी ट्रांसमिशन का जबरन उपयोग किया जाता है, तो इसे केवल कम वोल्टेज और उच्च धारा पर ही प्रेषित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक उच्च लाइन हानियाँ होती हैं (उदाहरण के लिए, 100 किलोमीटर डीसी लाइन का नुकसान 50% से अधिक हो सकता है), जिससे बिजली संयंत्रों को उपयोगकर्ताओं के पास (आमतौर पर 1 मील के भीतर) बनाने के लिए मजबूर होना पड़ता है, जो शहरों की बड़े पैमाने पर बिजली आपूर्ति की जरूरतों को पूरा नहीं कर सकता है।
2. एसी और घरेलू उपकरणों के बीच प्राकृतिक अनुकूलता।
दैनिक जीवन में, घरेलू उपकरण (बड़े उपकरणों से लेकर छोटे उपकरणों तक) ज़्यादातर एसी ड्राइव पर निर्भर करते हैं या एसी पावर सप्लाई के लिए ज़्यादा उपयुक्त होते हैं। यह अनुकूलता एसी की विशेषताओं और निर्माण लागत लाभों से उपजी है:
• मुख्यधारा मोटर प्रकारों के लिए उपयुक्त: रेफ्रिजरेटर, वाशिंग मशीन, एयर कंडीशनर, रेंज हूड और अन्य बड़े घरेलू उपकरण, जिनमें एसी इंडक्शन मोटर मुख्य शक्ति घटक के रूप में होता है। इस प्रकार के मोटर की संरचना सरल होती है (कमजोर घटकों जैसे कम्यूटेटर की आवश्यकता के बिना), कम विफलता दर, नियंत्रणीय लागत, और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण घटकों की आवश्यकता के बिना स्वयं शुरू करने के लिए एसी की वैकल्पिक विशेषताओं का सीधे उपयोग कर सकते हैं। डीसी मोटर (जैसे शुरुआती ब्रश डीसी मोटर) को करंट की दिशा बदलने के लिए मैकेनिकल कम्यूटेटर की आवश्यकता होती है, जो पहनने के लिए प्रवण होता है और इसका जीवनकाल छोटा होता है; यहां तक कि आधुनिक ब्रशलेस डीसी मोटरों को काम करने के लिए जटिल नियंत्रकों की आवश्यकता होती है, और ऐतिहासिक रूप से एसी मोटरों की तुलना में बहुत अधिक लागत पर निर्मित किया गया है।
• हीटिंग और प्रकाश व्यवस्था के उपकरणों के साथ संगत: विद्युत ओवन, वॉटर हीटर और इलेक्ट्रिक हीटर जैसे प्रतिरोधक तापन उपकरण, सैद्धांतिक रूप से AC और DC के साथ संगत होते हुए भी (प्रतिरोधकों से प्रवाहित धारा ऊष्मा उत्पन्न करेगी), चूँकि AC विद्युत ग्रिड के लिए एक एकीकृत मानक है, इसलिए इन उपकरणों को अतिरिक्त "AC से DC" कन्वर्टर्स की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे उत्पादन लागत और विफलता दर में उल्लेखनीय कमी आ सकती है। प्रारंभिक तापदीप्त लैंप और बाद के फ्लोरोसेंट लैंप भी संचालन के लिए AC विद्युत ग्रिड से सीधे जुड़े हो सकते हैं; हालाँकि आधुनिक LED लाइटें अनिवार्य रूप से DC चालित होती हैं, फिर भी उन्हें विद्युत ग्रिड संरचना में बदलाव किए बिना घरेलू AC के अनुकूल होने के लिए केवल एक छोटे रेक्टिफायर (बेहद कम लागत वाला) को आंतरिक रूप से एकीकृत करने की आवश्यकता होती है।
3. "विद्युत धारा युद्ध" ने 19वीं सदी के अंत में एसी की प्रमुख स्थिति स्थापित की, जिससे सीधे तौर पर यह निर्धारित हुआ कि एसी घरेलू बिजली के लिए वैश्विक मानक बन गया।
इसके पीछे दो तकनीकी मार्गों की व्यावहारिक प्रतिस्पर्धा थी:
• एडिसन के डीसी समाधान की सीमाएँ: आविष्कारक एडिसन ने शुरुआत में डीसी बिजली आपूर्ति प्रणालियों को बढ़ावा दिया और न्यूयॉर्क में शुरुआती डीसी बिजली संयंत्र बनाए। हालाँकि, जैसा कि पहले बताया गया है, डीसी को लंबी दूरी तक प्रेषित नहीं किया जा सकता है, और इसकी बिजली आपूर्ति सीमा बिजली संयंत्र के चारों ओर 1 मील के दायरे तक ही सीमित है। नुकसान से बचने के लिए, मोटे तारों की आवश्यकता होती है (जो महंगा है) और शहरी विस्तार की ज़रूरतों को पूरा नहीं कर सकता।
• टेस्ला का एसी समाधान सफलता: भौतिक विज्ञानी टेस्ला ने एक बहु-चरणीय एसी प्रणाली और एसी इंडक्शन मोटर का आविष्कार किया, जिससे एसी संचरण और अनुप्रयोग की मूलभूत समस्याओं का समाधान हुआ। उद्यमी वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक ने इस योजना को अपनाया और 1893 के शिकागो विश्व मेले (हज़ारों दीपों को प्रज्वलित करने) में एसी का सफलतापूर्वक उपयोग किया, और उसके बाद नियाग्रा जलविद्युत स्टेशन (35 किलोमीटर दूर बफ़ेलो तक बिजली पहुँचाने) के लिए एसी संचरण प्रणाली का निर्माण किया। ये मामले एसी की मापनीयता को प्रदर्शित करते हैं, डीसी समाधान को पूरी तरह से परास्त करते हैं और एसी की वैश्विक घरेलू बिजली स्थिति को स्थापित करते हैं।
4. आधुनिक डीसी की अनुप्रयोग सीमा: अभी भी एसी पावर ग्रिड पर निर्भर।
आजकल, डीसी का उपयोग सौर ऊर्जा उत्पादन, बैटरी ऊर्जा भंडारण और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है, लेकिन घरेलू उपयोग में इसने एसी की मुख्य स्थिति को प्रतिस्थापित नहीं किया है।
• नवीकरणीय ऊर्जा का डीसी से एसी रूपांतरण: सौर पैनल सीधे डीसी उत्पन्न करते हैं, और घरेलू ऊर्जा भंडारण बैटरियां भी डीसी संग्रहित करती हैं, लेकिन घरेलू उपकरणों की आपूर्ति के लिए घरेलू पावर ग्रिड से जुड़ने से पहले इस बिजली को "इन्वर्टर" के माध्यम से एसी में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है - अनिवार्य रूप से अभी भी एसी के एकीकृत मानक पर निर्भर रहना पड़ता है
• उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा (एचवीडीसी) का पूरक: आधुनिक अल्ट्रा लॉन्ग डिस्टेंस ट्रांसमिशन (जैसे क्रॉस-बॉर्डर पावर ग्रिड, अपतटीय पवन फार्म से भूमि तक) एचवीडीसी (एसी की तुलना में कम नुकसान के साथ) का उपयोग करता है, लेकिन शहरी वितरण नेटवर्क तक बिजली पहुंचने के बाद, इसे घरों में उपयोग करने से पहले एसी में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है।
संक्षेप में, डीसी का आधुनिक अनुप्रयोग एसी पावर ग्रिड का पूरक है, प्रतिस्थापन नहीं - घरेलू बिजली की मुख्य आवश्यकताएं (लंबी दूरी, कम लागत, कई उपकरणों के साथ संगत) अभी भी एसी द्वारा पूरी तरह से पूरी की जाती हैं।