Hvornår skal alle køre elbiler?

Den 11. januar 1914 dukkede en erklæring fra Henry Ford op i New York Times:

”Jeg håber, at vi inden for et år begynder at producere en elbil. Jeg kan ikke lide at tale om tingene for det kommende år, men jeg vil gerne fortælle dig noget om mine planer. Faktum er, at hr. Edison og jeg har arbejdet i flere år på at skabe billige og praktiske elbiler. De blev lavet som et eksperiment, og vi er tilfredse med, at vejen til succes er indlysende. Udfordringen for elbiler har hidtil været at skabe et letvægtsbatteri, der kan fungere over lange afstande uden genopladning. Mr. Edison har eksperimenteret med sådan et batteri i nogen tid."

Men noget gik galt...

Thomas Edison med Detroit Electric

Denne publikation er en logisk fortsættelse af min tidligere artikel "Undersøgelse af logistikfunktionen som en lov om industriudvikling."

hvor er parameteren r påvirker vækstraten for markedsandele, da det er en eksponent - jo højere denne koefficient, jo hurtigere vil den nye teknologi erobre markedet, dvs. Hvert år skulle teknologi blive interessant for flere mennesker på grund af dens bekvemmelighed. K koefficient, der beskriver vækstpotentialet i en ny teknologi, dvs. ved lave værdier af K vil teknologien ikke være i stand til at fange hele markedet, men vil kun være i stand til at erobre et markedssegment, hvor den vil være mere interessant end den tidligere teknologi.

Problemformuleringen er at finde de nødvendige parametre for den logistiske ligning, der giver os mulighed for at forudsige udviklingen af ​​elbilindustrien for passagerer:

• "År nul" er året, hvor halvdelen af ​​de personbiler, der sælges i verden, vil have en elektrisk motor (P0=0,5, t=0);
• vækstrate i markedsandele (r) elbiler.

I dette tilfælde, lad os sige:

• elbiler vil fuldstændigt fortrænge biler med forbrændingsmotorer (ICE) fra markedet (K=1), da jeg ikke kan se en funktion, der gør det muligt at segmentere personbilsmarkedet.

  Markedet for tunge køretøjer og specialudstyr er ikke taget i betragtning ved udarbejdelsen af ​​modellen, og der er stadig ikke noget marked for elbiler inden for denne branche.

• Vi lever nu i "negativ tid" (P(t)<0) og i funktionen vil vi bruge forskydningen i forhold til "nulåret" for vores tid (t-t0).

Statistik over personbilers salgsmængder er taget fra her.

Salgsstatistikker for elbiler hentet fra her.

Statistikker før 2012 om elbiler er meget sparsomme og vil ikke blive taget i betragtning i undersøgelsen.

Som et resultat har vi følgende data:

Program til at finde år nul og markedsvækst

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

Som et resultat af programmet blev følgende værdier valgt:
År nul er 2028.
Vækstkoefficient - 0.37

Den maksimale afvigelse af statistiske data fra funktionsværdien er 0.005255.

Grafen for funktionen mellem 2012 og 2019 ser således ud:

Den endelige graf med en prognose frem til 2050 ser således ud:

Diagrammet viser en cutoff på 99% af hele markedet, dvs. I 2040 vil elbiler fuldstændig erstatte biler med forbrændingsmotorer.

Program til at tegne funktioner

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)

Fund

Efter samme logik, som når jeg beskrev historien om udviklingen af ​​biler med forbrændingsmotorer, forsøgte jeg at forudsige udviklingen af ​​industrien for elektriske passagerkøretøjer baseret på tilgængelige statistiske data.

De opnåede resultater indikerer, at i 2030 vil halvdelen af ​​de personbiler, der sælges i verden, have en elmotor, og i 2040 vil personbiler med forbrændingsmotorer være fortid.

Selvfølgelig vil nogle mennesker efter 2030 køre benzinbiler, som de har købt før 2030, men de vil vide, at deres næste køb bliver en elbil.
Vækstraten for elbiler er 4 gange højere end vækstraten for biler med forbrændingsmotorer, hvilket tyder på, at nye teknologier kommer hurtigere og hurtigere ind i vores liv og bliver en banal del af vores hverdag (her husker vi mobiltelefoner) .

I de kommende år skulle det problem, som Edison ikke var i stand til at løse, blive løst - et tilstrækkeligt rummeligt batteri, der vil tillade længere rækkevidde mellem ladestationer.

For at skabe et netværk af ladestationer svarende til det eksisterende netværk af tankstationer er det nødvendigt at modernisere eksisterende elektriske netværk i store byer og langs motorveje.

Også væksten i salget af elbiler vil blive hæmmet Jevans' paradoks, men det hæmmede også olie midt i faldende efterspørgsel efter kul.

PS
Hvis Edison havde været i stand til at løse det problem, der blev tildelt ham, så ville "oliealderen" ikke engang være begyndt ...

Kun registrerede brugere kan deltage i undersøgelsen. Log ind, Vær venlig.

Hvornår skal alle køre elbiler?

• 9,5 %i 2030 vil alle skifte til elbiler, ikke halvdelen18

• 20,0 %I 2040 vil alle helt sikkert skifte til elbiler38

• 48,4 %tidligst 2050

• 22,1 %En elbil vil aldrig erstatte en benzinbil42

190 brugere stemte. 37 brugere undlod at stemme.

Kilde: www.habr.com