हर कोई इलेक्ट्रिक कार कब चलाएगा?

11 जनवरी, 1914 को हेनरी फोर्ड का एक बयान न्यूयॉर्क टाइम्स में छपा:

“मुझे उम्मीद है कि एक साल के भीतर हम इलेक्ट्रिक कार का उत्पादन शुरू कर देंगे। मैं आने वाले वर्ष के बारे में बात करना पसंद नहीं करता, लेकिन मैं आपको अपनी योजनाओं के बारे में कुछ बताना चाहता हूं। तथ्य यह है कि श्री एडिसन और मैं सस्ते और व्यावहारिक इलेक्ट्रिक वाहन बनाने के लिए कई वर्षों से काम कर रहे हैं। इन्हें एक प्रयोग के तौर पर बनाया गया था और हम संतुष्ट हैं कि सफलता का रास्ता स्पष्ट है। इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए अब तक चुनौती एक हल्की बैटरी बनाने की रही है जो बिना रिचार्ज किए लंबी दूरी तक चल सके। मिस्टर एडिसन कुछ समय से ऐसी बैटरी पर प्रयोग कर रहे हैं।"

लेकिन मामला कुछ गड़बड़ा गया...

डेट्रॉइट इलेक्ट्रिक के साथ थॉमस एडिसन

यह प्रकाशन मेरे पिछले लेख की तार्किक निरंतरता है "उद्योग विकास के नियम के रूप में लॉजिस्टिक्स फ़ंक्शन का अध्ययन।"

पैरामीटर कहां है r बाजार हिस्सेदारी की वृद्धि दर को प्रभावित करता है, क्योंकि यह एक प्रतिपादक है - यह गुणांक जितना अधिक होगा, नई तकनीक उतनी ही तेजी से बाजार पर विजय प्राप्त करेगी, अर्थात। हर साल प्रौद्योगिकी को अपनी सुविधा के कारण अधिक लोगों के लिए दिलचस्प बनना चाहिए। K एक नई तकनीक की विकास क्षमता का वर्णन करने वाला गुणांक, अर्थात K के कम मूल्यों पर, प्रौद्योगिकी पूरे बाजार पर कब्जा करने में सक्षम नहीं होगी, बल्कि केवल एक बाजार खंड को जीतने में सक्षम होगी जिसमें यह पिछली तकनीक की तुलना में अधिक दिलचस्प होगी।

समस्या कथन लॉजिस्टिक समीकरण के लिए आवश्यक पैरामीटर ढूंढना है जो हमें यात्री इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग के विकास की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है:

• "ईयर ज़ीरो" वह वर्ष है जिसमें दुनिया में बिकने वाली आधी यात्री कारों में इलेक्ट्रिक मोटर होगी (P0=0,5, t=0);
• बाजार हिस्सेदारी वृद्धि दर (r) बिजली के वाहन।

इस मामले में, मान लीजिए:

• इलेक्ट्रिक कारें बाजार से आंतरिक दहन इंजन (ICE) वाली कारों को पूरी तरह से विस्थापित कर देंगी (K=1), क्योंकि मुझे ऐसी कोई सुविधा नहीं दिख रही है जो यात्री कार बाजार को विभाजित करने की अनुमति देगी।

  मॉडल को संकलित करते समय भारी वाहनों और विशेष उपकरणों के बाजार को ध्यान में नहीं रखा गया था, और इस उद्योग के भीतर अभी भी इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए कोई बाजार नहीं है।

• अब हम "नकारात्मक समय" (P(t)<0) में रहते हैं और फ़ंक्शन में हम अपने समय (t-t0) के लिए "शून्य वर्ष" के सापेक्ष ऑफसेट का उपयोग करेंगे।

यात्री कारों की बिक्री की मात्रा के आंकड़े यहां से लिए गए हैं यहां.

इलेक्ट्रिक वाहन बिक्री के आँकड़े यहाँ से लिए गए हैं यहां.

इलेक्ट्रिक वाहनों पर 2012 से पहले के आंकड़े बहुत दुर्लभ हैं और अध्ययन में इन्हें ध्यान में नहीं रखा जाएगा।

परिणामस्वरूप, हमारे पास निम्नलिखित डेटा है:

वर्ष शून्य और बाज़ार विकास दर ज्ञात करने का कार्यक्रम

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

कार्यक्रम के परिणामस्वरूप, निम्नलिखित मान चुने गए:
वर्ष शून्य 2028 है.
वृद्धि गुणांक - 0.37

फ़ंक्शन मान से सांख्यिकीय डेटा का अधिकतम विचलन 0.005255 है।

2012 और 2019 के बीच फ़ंक्शन का ग्राफ़ इस तरह दिखता है:

2050 तक पूर्वानुमान वाला अंतिम ग्राफ़ इस तरह दिखता है:

चार्ट पूरे बाजार का 99% कटऑफ दिखाता है, यानी। 2040 तक, इलेक्ट्रिक वाहन पूरी तरह से आंतरिक दहन इंजन वाली कारों की जगह ले लेंगे।

फ़ंक्शन रेखांकन कार्यक्रम

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)

निष्कर्ष

आंतरिक दहन इंजन वाली कारों के विकास के इतिहास का वर्णन करते समय उसी तर्क का पालन करते हुए, मैंने उपलब्ध सांख्यिकीय आंकड़ों के आधार पर यात्री इलेक्ट्रिक वाहनों के उद्योग के विकास की भविष्यवाणी करने की कोशिश की।

प्राप्त नतीजे बताते हैं कि 2030 तक दुनिया में बिकने वाली आधी यात्री कारों में इलेक्ट्रिक मोटर होगी और 2040 तक आंतरिक दहन इंजन वाली यात्री कारें अतीत की बात हो जाएंगी।

बेशक, 2030 के बाद, कुछ लोग गैसोलीन कारें चलाएंगे जो उन्होंने 2030 से पहले खरीदी थीं, लेकिन उन्हें पता होगा कि उनकी अगली खरीद एक इलेक्ट्रिक कार होगी।
इलेक्ट्रिक वाहनों की वृद्धि दर आंतरिक दहन इंजन वाली कारों की वृद्धि दर से 4 गुना अधिक है, जो बताता है कि नई प्रौद्योगिकियां हमारे जीवन में तेजी से प्रवेश कर रही हैं, जो हमारे रोजमर्रा के जीवन का एक साधारण हिस्सा बन रही हैं (यहां हम मोबाइल फोन को याद करते हैं) .

आने वाले वर्षों में, जिस समस्या को एडिसन हल करने में असमर्थ था, उसे हल किया जाना चाहिए - एक पर्याप्त क्षमता वाली बैटरी जो चार्जिंग स्टेशनों के बीच लंबी दूरी की अनुमति देगी।

गैस स्टेशनों के मौजूदा नेटवर्क के बराबर चार्जिंग स्टेशनों का नेटवर्क बनाने के लिए, बड़े शहरों और राजमार्गों पर मौजूदा विद्युत नेटवर्क का आधुनिकीकरण करना आवश्यक है।

साथ ही इलेक्ट्रिक वाहनों की बिक्री की वृद्धि भी बाधित होगी जेवांस का विरोधाभासलेकिन इससे कोयले की गिरती मांग के बीच तेल पर भी असर पड़ा।

पुनश्च
यदि एडिसन उसे सौंपी गई समस्या को हल करने में सक्षम होता, तो "तेल युग" की शुरुआत भी नहीं होती...

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हर कोई इलेक्ट्रिक कार कब चलाएगा?

• 9,5% तक 2030 तक आधे नहीं, बल्कि हर कोई इलेक्ट्रिक कारों पर स्विच करेगा

• 20,0% तक 2040 तक, हर कोई निश्चित रूप से इलेक्ट्रिक कारों38 पर स्विच करेगा

• 48,4% तक 2050 से पहले नहीं

• 22,1% तक एक इलेक्ट्रिक कार कभी भी गैसोलीन कार42 की जगह नहीं ले सकती

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स्रोत: www.habr.com