Kada će svi voziti električne automobile?

Dana 11. siječnja 1914. izjava Henryja Forda pojavila se u New York Timesu:

“Nadam se da ćemo za godinu dana početi proizvoditi električni automobil. Ne volim pričati o stvarima za godinu koja je pred nama, ali želim vam reći nešto o svojim planovima. Činjenica je da gospodin Edison i ja već nekoliko godina radimo na stvaranju jeftinih i praktičnih električnih vozila. Napravljeni su kao eksperiment i zadovoljni smo da je put do uspjeha očit. Do sada je izazov za električna vozila bio stvoriti laganu bateriju koja može raditi na velikim udaljenostima bez ponovnog punjenja. G. Edison već neko vrijeme eksperimentira s takvom baterijom."

Ali nešto je pošlo po zlu...

Thomas Edison s Detroit Electricom

Ova publikacija je logičan nastavak mog prethodnog članka "Proučavanje logističke funkcije kao zakona razvoja industrije."

gdje je parametar r utječe na stopu rasta tržišnog udjela, budući da je eksponent – ​​što je ovaj koeficijent veći, to će nova tehnologija brže osvojiti tržište, tj. Svake godine bi tehnologija trebala postati zanimljiva sve većem broju ljudi zbog svoje praktičnosti. K koeficijent koji opisuje potencijal rasta nove tehnologije, tj. pri niskim vrijednostima K tehnologija neće moći zauzeti cijelo tržište, već će moći osvojiti samo tržišni segment u kojem će biti zanimljivija od prethodne tehnologije.

Izjava problema je pronaći potrebne parametre za logističku jednadžbu koja nam omogućuje predviđanje razvoja industrije putničkih električnih vozila:

• “Year Zero” je godina u kojoj će polovica osobnih automobila prodanih u svijetu imati elektromotor (P0=0,5, t=0);
• stopa rasta tržišnog udjela (r) električna vozila.

U ovom slučaju, recimo:

• električni automobili će u potpunosti istisnuti automobile s motorima s unutarnjim izgaranjem (ICE) s tržišta (K=1), budući da ne vidim značajku koja će omogućiti segmentiranje tržišta osobnih automobila.

  Tržište teških vozila i posebne opreme nije uzeto u obzir prilikom sastavljanja modela, au ovoj industriji još uvijek ne postoji tržište električnih vozila.

• Sada živimo u “negativnom vremenu” (P(t)<0) i u funkciji ćemo koristiti pomak u odnosu na “nultu godinu” za naše vrijeme (t-t0).

Statistika o količini prodaje osobnih automobila preuzeta je iz ovdje.

Statistika prodaje električnih vozila preuzeta iz ovdje.

Statistički podaci o električnim vozilima prije 2012. vrlo su oskudni i neće biti uzeti u obzir u studiji.

Kao rezultat imamo sljedeće podatke:

Program za pronalaženje nulte godine i stope rasta tržišta

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

Kao rezultat programa odabrane su sljedeće vrijednosti:
Nulta godina je 2028.
Koeficijent rasta - 0.37

Maksimalno odstupanje statističkih podataka od vrijednosti funkcije je 0.005255.

Grafikon funkcije između 2012. i 2019. izgleda ovako:

Konačni grafikon s prognozom do 2050. izgleda ovako:

Grafikon pokazuje granicu od 99% cjelokupnog tržišta, tj. Do 2040. godine električna vozila u potpunosti će zamijeniti automobile s motorima s unutarnjim izgaranjem.

Program za crtanje grafičkih funkcija

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)

Zaključci

Slijedeći istu logiku kao i pri opisivanju povijesti razvoja automobila s motorima s unutarnjim izgaranjem, pokušao sam predvidjeti razvoj industrije osobnih električnih vozila na temelju dostupnih statističkih podataka.

Dobiveni rezultati pokazuju da će do 2030. godine polovica prodanih osobnih automobila u svijetu imati električni motor, a do 2040. osobni automobili s motorima s unutarnjim izgaranjem bit će prošlost.

Naravno, nakon 2030. neki će ljudi voziti benzinske automobile koje su kupili prije 2030., ali će znati da će njihova sljedeća kupnja biti električni automobil.
Stopa rasta električnih vozila je 4 puta veća od stope rasta automobila s motorom s unutarnjim izgaranjem, što govori da nove tehnologije sve brže ulaze u naše živote, postajući banalni dio svakodnevice (sjetimo se mobitela) .

U nadolazećim godinama trebao bi se riješiti problem koji Edison nije uspio riješiti - dovoljno kapacitetna baterija koja će omogućiti veći domet između punionica.

Za stvaranje mreže punionica ekvivalentne postojećoj mreži benzinskih postaja potrebno je modernizirati postojeće električne mreže u velikim gradovima i uz autoceste.

Također, otežat će se rast prodaje električnih vozila Jevansov paradoks, ali također je kočio naftu usred pada potražnje za ugljenom.

PS
Da je Edison uspio riješiti problem koji mu je dodijeljen, onda “doba nafte” ne bi ni počelo...

U anketi mogu sudjelovati samo registrirani korisnici. Prijaviti se, molim.

Kada će svi voziti električne automobile?

• 9,5%do 2030. svi će prijeći na električne automobile, a ne polovica18

• 20,0%Do 2040. svi će sigurno prijeći na električne automobile38

• 48,4%ne prije 2050

• 22,1%Električni automobil nikada neće zamijeniti automobil na benzin42

Glasovalo je 190 korisnika. Suzdržano je bilo 37 korisnika.

Izvor: www.habr.com