متى سيقود الجميع السيارات الكهربائية؟

في 11 يناير 1914، ظهر بيان من هنري فورد في صحيفة نيويورك تايمز:

"آمل أن نبدأ في غضون عام بإنتاج سيارة كهربائية. لا أحب أن أتحدث عن أشياء للعام المقبل، ولكن أريد أن أخبركم شيئًا عن خططي. الحقيقة هي أنني والسيد إديسون نعمل منذ عدة سنوات على تصنيع سيارات كهربائية رخيصة الثمن وعملية. لقد تم إجراؤها كتجربة ونحن مقتنعون بأن طريق النجاح واضح. يتمثل التحدي الذي يواجه السيارات الكهربائية حتى الآن في إنشاء بطارية خفيفة الوزن يمكنها العمل لمسافات طويلة دون إعادة الشحن. لقد قام السيد إديسون بتجربة مثل هذه البطارية لبعض الوقت."

ولكن حدث خطأ ما..

توماس إديسون مع شركة ديترويت إلكتريك

هذا المنشور هو استمرار منطقي لمقالتي السابقة "دراسة الوظيفة اللوجستية كقانون لتطوير الصناعة."

أين هي المعلمة r يؤثر على معدل نمو حصة السوق، لأنه أس - كلما ارتفع هذا المعامل، زادت سرعة غزو التكنولوجيا الجديدة للسوق، أي. في كل عام، يجب أن تصبح التكنولوجيا مثيرة للاهتمام لعدد أكبر من الأشخاص نظرًا لراحتها. K معامل يصف إمكانات النمو للتكنولوجيا الجديدة، أي. عند القيم المنخفضة لـ K، لن تتمكن التكنولوجيا من الاستحواذ على السوق بأكمله، ولكنها ستكون قادرة فقط على التغلب على قطاع السوق الذي ستكون فيه أكثر إثارة للاهتمام من التكنولوجيا السابقة.

بيان المشكلة هو العثور على المعلمات اللازمة للمعادلة اللوجستية التي تسمح لنا بالتنبؤ بتطور صناعة السيارات الكهربائية للركاب:

• "العام صفر" هو العام الذي سيكون فيه نصف سيارات الركاب المباعة في العالم مزودة بمحرك كهربائي (P0=0,5, t=0)؛
• معدل نمو الحصة السوقية (r) سيارة كهربائية.

وفي هذه الحالة نقول:

• ستحل السيارات الكهربائية محل السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي (ICE) بالكامل من السوق (K = 1)، لأنني لا أرى ميزة ستسمح بتقسيم سوق سيارات الركاب.

  ولم يتم أخذ سوق المركبات الثقيلة والمعدات الخاصة في الاعتبار عند تجميع النموذج، ولا يوجد حتى الآن سوق للسيارات الكهربائية في هذه الصناعة.

• نحن نعيش الآن في "زمن سلبي" (P(t)<0) وفي الدالة سنستخدم الإزاحة بالنسبة إلى "سنة الصفر" لوقتنا (t-t0).

إحصائيات حجم مبيعات سيارات الركاب مأخوذة من هنا.

إحصاءات مبيعات السيارات الكهربائية مأخوذة من هنا.

الإحصائيات قبل عام 2012 حول السيارات الكهربائية نادرة جدًا ولن يتم أخذها بعين الاعتبار في الدراسة.

ونتيجة لذلك، لدينا البيانات التالية:

برنامج للعثور على السنة صفر ومعدل نمو السوق

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

x = np.linspace(2012, 2019, 8)
y1 = np.array([60936407, 63429200, 65708230, 66314155, 69464432, 70694834, 68690468,  64341693]) # кол-во произведенных легковых машин
y2 = np.array([52605, 97507, 320713, 550297, 777495, 1227117, 2018247,  1940147]) # кол-во произведенных легковых электромобилей
y = y2/y1 #доля электромобилей в общем производстве автомобилей

ymax=1 #первоначальное максимальное отклонение статистических данных от значений функции
Gmax=2025 #год для начало поиска "нулевого года"
rmax=0.35 #начальный коэффициент
k=1 #принят "1" из предпосылки, что электромобили полностью заменят легковые автомобили с ДВС
p0=0.5 # процент рынка в "нулевой год"
for j in range(10): # цикл перебора "нулевых годов"
    x0=2025+j
    r=0.35
    
    for i in range(10): # цикл перебора коэффициента в каждом "нулевом году"
            r=0.25+0.02*i
            y4=k*p0*math.e**(r*(x-x0))/(k+p0*(math.e**(r*(x-x0))-1))-y 
           # print(str(x0).ljust(20), str(r).ljust(20), max(abs(y4))) 
            if max(abs(y4))<=ymax: # поиск минимального из максимальных отклонений внутри каждого года при каждом коэффициенте r
                ymax=max(abs(y4))
                Gmax=x0
                rmax=r
print(str(Gmax).ljust(20), str(rmax).ljust(20), ymax) # вывод "нулевого года", коэффициента r и максимального из отклонений от функции

ونتيجة للبرنامج تم اختيار القيم التالية:
السنة صفر هي 2028.
معامل النمو - 0.37

الحد الأقصى لانحراف البيانات الإحصائية عن قيمة الدالة هو 0.005255.

يبدو الرسم البياني للدالة بين عامي 2012 و2019 كما يلي:

يبدو الرسم البياني النهائي مع التوقعات حتى عام 2050 كما يلي:

يظهر الرسم البياني قطعًا بنسبة 99% من السوق بأكمله، أي. بحلول عام 2040، ستحل السيارات الكهربائية محل السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي بالكامل.

برنامج الرسوم البيانية الوظيفية

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

x = np.linspace(2012, 2019, 8)
y1 = np.array([60936407, 63429200, 65708230, 66314155, 69464432, 70694834, 68690468,  64341693])
y2 = np.array([52605, 97507, 320713, 550297, 777495, 1227117, 2018247,  1940147])
y = y2/y1

k=1
p0=0.5

x0=2028   
r=0.37 
y1=k*p0*math.e**(r*(x-x0))/(k+p0*(math.e**(r*(x-x0))-1))
#Строим график функции на отрезке между 2012 и 2019 годами
fig, ax = plt.subplots(figsize=(30, 20), facecolor="#f5f5f5")
plt.grid()
ax.plot(x, y, 'o', color='tab:brown') 
ax.plot(x, y1)
#Строим график функции на отрезке между 2010 и 2050 годами
x = np.linspace(2010, 2050)
y2 = [k*p0*math.e**(r*(i-x0))/(k+p0*(math.e**(r*(i-x0))-1)) for i in x]
y3 = 0.99+0*x
fig, ax = plt.subplots(figsize=(30, 20), facecolor="#f5f5f5") 
ax.set_xlim([2010, 2050])
ax.set_ylim([0, 1])
plt.grid()             
plt.plot(x, y2, x, y3)

النتائج

باتباع نفس المنطق الذي اتبعته عند وصف تاريخ تطور السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي، حاولت التنبؤ بتطور صناعة سيارات الركاب الكهربائية بناءً على البيانات الإحصائية المتاحة.

وتشير النتائج التي تم الحصول عليها إلى أنه بحلول عام 2030، سيكون نصف سيارات الركاب المباعة في العالم بمحرك كهربائي، وبحلول عام 2040، ستكون سيارات الركاب المزودة بمحركات الاحتراق الداخلي شيئًا من الماضي.

وبطبيعة الحال، بعد عام 2030، سيقود بعض الأشخاص سيارات البنزين التي اشتروها قبل عام 2030، لكنهم سيعلمون أن مشترياتهم القادمة ستكون سيارة كهربائية.
معدل نمو السيارات الكهربائية أعلى بأربع مرات من معدل نمو السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي، مما يشير إلى أن التقنيات الجديدة تدخل حياتنا بسرعة أكبر، لتصبح جزءًا عاديًا من حياتنا اليومية (هنا نتذكر الهواتف المحمولة) .

في السنوات القادمة، يجب حل المشكلة التي لم يتمكن إديسون من حلها - وهي بطارية ذات سعة كافية تسمح بمسافة أطول بين محطات الشحن.

لإنشاء شبكة من محطات الشحن تعادل شبكة محطات الوقود الحالية، من الضروري تحديث الشبكات الكهربائية الموجودة في المدن الكبيرة وعلى طول الطرق السريعة.

كما سيتم إعاقة نمو مبيعات السيارات الكهربائية مفارقة جيفانزلكنها أعاقت أيضًا النفط وسط انخفاض الطلب على الفحم.

PS
لو كان إديسون قادرًا على حل المشكلة الموكلة إليه، لما بدأ "عصر النفط" أصلًا...

يمكن للمستخدمين المسجلين فقط المشاركة في الاستطلاع. تسجيل الدخول، من فضلك.

متى سيقود الجميع السيارات الكهربائية؟

• 9,5%وبحلول عام 2030، سيتحول الجميع إلى السيارات الكهربائية، وليس النصف

• 20,0%بحلول عام 2040، سيتحول الجميع بالتأكيد إلى السيارات الكهربائية

• 48,4%ليس قبل 2050

• 22,1%لن تحل السيارة الكهربائية محل سيارة البنزين42

صوت 190 مستخدمين. امتنع 37 مستخدما عن التصويت.

المصدر: www.habr.com