🥇Kdy budou všichni jezdit elektromobily?

11. ledna 1914 Henry Ford zveřejnil v The New York Times následující prohlášení:

„Doufám, že do roka zahájíme výrobu elektromobilu. Nerad mluvím o věcech rok dopředu, ale chci vám říct pár věcí o svých plánech. S panem Edisonem pracujeme již několik let na vývoji levných a praktických elektromobilů. Vznikly jako experiment a jsme spokojeni, že cesta k úspěchu je jasná. Problémem elektromobilů doposud bylo vytvoření lehké baterie, která by mohla jezdit na dlouhé vzdálenosti bez dobíjení. Pan Edison s takovou baterií experimentuje už nějakou dobu.“

Ale něco se pokazilo...

Thomas Edison s elektrickým vozem Detroit

Tato publikace je logickým pokračováním mého předchozího článku. "Výzkum logistické funkce jako zákona rozvoje průmyslu."

kde je parametr r ovlivňuje tempo růstu tržního podílu, protože je exponentem – čím vyšší je tento koeficient, tím rychleji nová technologie dobývá trh, tj. každý rok by se technologie měla díky své praktičnosti stát zajímavou pro více lidí. K koeficient popisující růstový potenciál nové technologie, tj. při nízkých hodnotách K nebude technologie schopna ovládnout celý trh, ale bude schopna získat pouze segment trhu, ve kterém bude zajímavější než předchozí technologie.

Úkolem je najít potřebné parametry pro logistickou rovnici, která nám umožní předpovědět vývoj odvětví elektrických osobních automobilů:

„Rok nula“ je rok, ve kterém bude mít polovina osobních automobilů prodaných na světě elektromotor (P0=0,5, t=0);
tempo růstu tržního podílu (r) elektrická vozidla.

V tomto případě předpokládejme:

Elektromobily zcela vytlačí z trhu automobily se spalovacími motory (ICE) (K=1), protože nevidím žádnou vlastnost, která by umožnila segmentaci trhu s osobními automobily.
Při sestavování modelu nebyl zohledněn trh s těžkými vozidly a speciální technikou, protože v tomto odvětví zatím neexistuje trh s elektromobily.
Nyní žijeme v „záporném čase“ (P(t)<0) a ve funkci použijeme pro náš čas (t-t0) posun vzhledem k „nultému roku“.

Jsou převzaty statistické údaje o objemech prodeje osobních automobilů zde.

Statistiky o objemu prodeje elektromobilů jsou převzaty z zde.

Statistiky o elektromobilech před rokem 2012 jsou velmi vzácné a nebudou ve studii zohledněny.

V důsledku toho máme následující data:

Program pro nalezení roku nula a míry růstu trhu

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

V důsledku práce programu byly vybrány následující hodnoty:
Rok nula je 2028.
Tempo růstu: 0.37

Maximální odchylka statistických dat od hodnoty funkce je 0.005255.

Graf funkce pro období mezi lety 2012 a 2019 vypadá takto:

Konečný graf s prognózou do roku 2050 vypadá takto:

Graf ukazuje hranici 99 % celého trhu, což znamená, že do roku 2040 elektromobily zcela nahradí automobily se spalovacími motory.

Program pro znázornění funkcí

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)

Závěry

V návaznosti na stejnou logiku jako při popisu historie vývoje automobilů se spalovacími motory jsem se na základě dostupných statistických údajů pokusil predikovat vývoj odvětví osobních elektromobilů.

Získané výsledky naznačují, že do roku 2030 bude mít polovina osobních automobilů prodávaných na světě elektromotor a do roku 2040 budou osobní automobily se spalovacími motory minulostí.

Samozřejmě, že i po roce 2030 budou někteří lidé stále jezdit v benzínových autech, která si koupili před rokem 2030, ale budou vědět, že jejich dalším nákupem bude elektromobil.
Tempo růstu u elektromobilů je čtyřikrát vyšší než tempo růstu u vozidel se spalovacím motorem, což naznačuje, že nové technologie rychle vstupují do našich životů a stávají se běžnou součástí našeho každodenního života (vzpomeňte si zde na mobilní telefony).

V nadcházejících letech by měl být vyřešen problém, který Edison nedokázal vyřešit: baterie s dostatečnou kapacitou, která umožní zvětšit dojezd mezi nabíjecími stanicemi.

Pro vytvoření sítě nabíjecích stanic ekvivalentní stávající síti čerpacích stanic je nutné modernizovat stávající elektrické sítě ve velkých městech a podél dálnic.

Také růst prodeje elektromobilů bude brzděn Jevansův paradox, ale také to negativně ovlivnilo ceny ropy uprostřed klesající poptávky po uhlí.

PS
Kdyby Edison dokázal vyřešit problém, který mu byl položen, „věk ropy“ by nikdy nezačal...

Průzkumu se mohou zúčastnit pouze registrovaní uživatelé. Přihlásit se, prosím.