چه زمانی همه با ماشین های الکتریکی رانندگی می کنند؟

در 11 ژانویه 1914، بیانیه ای از هنری فورد در نیویورک تایمز ظاهر شد:

"امیدوارم ظرف یک سال آینده ما شروع به تولید خودروی برقی کنیم. من دوست ندارم در مورد چیزهای سال پیش رو صحبت کنم، اما می خواهم چیزی در مورد برنامه هایم به شما بگویم. واقعیت این است که من و آقای ادیسون چندین سال است که برای ساخت خودروهای برقی ارزان و کاربردی کار می کنیم. آنها به صورت آزمایشی ساخته شده اند و ما راضی هستیم که مسیر موفقیت مشخص است. چالش خودروهای برقی تاکنون ایجاد یک باتری سبک وزن بوده است که بتواند در مسافت های طولانی بدون شارژ مجدد کار کند. آقای ادیسون مدتی است که در حال آزمایش چنین باتری بوده است.»

اما مشکلی پیش آمد...

توماس ادیسون با دیترویت الکتریک

این نشریه ادامه منطقی مقاله قبلی من است "مطالعه عملکرد لجستیک به عنوان قانون توسعه صنعت."

پارامتر کجاست r بر نرخ رشد سهم بازار تأثیر می گذارد، زیرا یک توان است - هر چه این ضریب بالاتر باشد، فناوری جدید سریعتر بازار را تسخیر می کند، یعنی. هر ساله فناوری به دلیل راحتی باید برای افراد بیشتری جالب شود. K ضریب توصیف کننده پتانسیل رشد یک فناوری جدید، به عنوان مثال. در مقادیر پایین K، این فناوری قادر نخواهد بود کل بازار را به تصرف خود درآورد، بلکه تنها قادر به تسخیر بخشی از بازار خواهد بود که در آن نسبت به فناوری قبلی جالب تر خواهد بود.

بیان مسئله یافتن پارامترهای لازم برای معادله لجستیکی است که به ما امکان می دهد توسعه صنعت خودروهای برقی سواری را پیش بینی کنیم:

• سال صفر سالی است که نیمی از خودروهای سواری فروخته شده در جهان دارای موتور الکتریکی خواهند بود (P0=0,5, t=0).
• نرخ رشد سهم بازار (r) وسایل نقلیه الکتریکی.

در این مورد، بیایید بگوییم:

• خودروهای الکتریکی به طور کامل خودروهای دارای موتورهای احتراق داخلی (ICE) را از بازار (K=1) جابه‌جا می‌کنند، زیرا من ویژگی‌ای نمی‌بینم که به بخش‌بندی بازار خودروهای سواری اجازه دهد.

  بازار خودروهای سنگین و تجهیزات ویژه در تدوین مدل مورد توجه قرار نگرفت و هنوز بازاری برای خودروهای برقی در این صنعت وجود ندارد.

• ما اکنون در "زمان منفی" زندگی می کنیم (P(t)<0) و در تابع ما از افست نسبت به "سال صفر" برای زمان خود (t-t0) استفاده می کنیم.

آمار حجم فروش خودروهای سواری برگرفته از اینجا.

آمار فروش خودروهای برقی برگرفته از اینجا.

آمار قبل از سال 2012 در مورد وسایل نقلیه الکتریکی بسیار کمیاب است و در مطالعه مورد توجه قرار نخواهد گرفت.

در نتیجه، داده های زیر را داریم:

برنامه ای برای یافتن سال صفر و نرخ رشد بازار

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

در نتیجه برنامه، مقادیر زیر انتخاب شدند:
سال صفر 2028 است.
ضریب رشد - 0.37

حداکثر انحراف داده های آماری از مقدار تابع 0.005255 است.

نمودار تابع بین سال های 2012 و 2019 به این صورت است:

نمودار نهایی با پیش بینی تا سال 2050 به این صورت است:

نمودار بریدگی 99 درصدی کل بازار را نشان می دهد، یعنی. تا سال 2040، خودروهای الکتریکی به طور کامل جایگزین خودروها با موتورهای احتراق داخلی خواهند شد.

برنامه نموداری توابع

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)

یافته ها

با پیروی از همان منطقی که در هنگام توصیف تاریخچه توسعه خودروهای با موتورهای احتراق داخلی، سعی کردم بر اساس داده های آماری موجود، توسعه صنعت خودروهای برقی سواری را پیش بینی کنم.

نتایج به دست آمده حاکی از آن است که تا سال 2030 نیمی از خودروهای سواری فروخته شده در جهان دارای موتور الکتریکی خواهند بود و تا سال 2040 خودروهای سواری با موتورهای احتراق داخلی به گذشته تبدیل خواهند شد.

البته پس از سال 2030، برخی از مردم با خودروهای بنزینی که قبل از سال 2030 خریداری کرده اند، رانندگی می کنند، اما می دانند که خرید بعدی آنها یک خودروی برقی خواهد بود.
نرخ رشد خودروهای برقی 4 برابر بیشتر از نرخ رشد خودروهای با موتورهای احتراق داخلی است که نشان می‌دهد فناوری‌های جدید با سرعت بیشتری وارد زندگی ما می‌شوند و به بخشی پیش پا افتاده از زندگی روزمره ما تبدیل می‌شوند (در اینجا به یاد تلفن‌های همراه می‌افتیم). .

در سال های آینده، مشکلی که ادیسون قادر به حل آن نبود باید حل شود - یک باتری به اندازه کافی بزرگ که فاصله طولانی تری بین ایستگاه های شارژ را امکان پذیر می کند.

برای ایجاد شبکه ای از جایگاه های شارژ معادل شبکه موجود پمپ بنزین ها، لازم است شبکه های برق موجود در شهرهای بزرگ و کنار بزرگراه ها نوسازی شود.

همچنین رشد فروش خودروهای برقی با مشکل مواجه خواهد شد پارادوکس ژوانزاما در بحبوحه کاهش تقاضا برای زغال سنگ نیز مانع از نفت شد.

PS
اگر ادیسون می توانست مشکلی را که به او محول شده بود حل کند، «عصر نفت» حتی شروع نمی شد...

فقط کاربران ثبت نام شده می توانند در نظرسنجی شرکت کنند. ورود، لطفا.

چه زمانی همه با ماشین های الکتریکی رانندگی می کنند؟

• ٪۱۰۰تا سال 2030، همه به سمت خودروهای برقی روی خواهند آورد، نه نیمه 18

• ٪۱۰۰تا سال 2040، همه قطعاً به خودروهای برقی روی خواهند آورد

• ٪۱۰۰نه زودتر از 2050

• ٪۱۰۰یک خودروی الکتریکی هرگز جایگزین خودروی بنزینی نمی شود42

190 کاربر رای دادند. 37 کاربر رای ممتنع دادند.

منبع: www.habr.com