מתי כולם יסעו במכוניות חשמליות?

ב-11 בינואר 1914 הופיעה הצהרה מאת הנרי פורד בניו יורק טיימס:

"אני מקווה שתוך שנה נתחיל לייצר מכונית חשמלית. אני לא אוהב לדבר על דברים לשנה הקרובה, אבל אני רוצה לספר לך משהו על התוכניות שלי. העובדה היא שמר אדיסון ואני עובדים כבר כמה שנים כדי ליצור רכבים חשמליים זולים ומעשיים. הם נעשו כניסוי ואנחנו מרוצים שהדרך להצלחה ברורה. האתגר של כלי רכב חשמליים עד כה היה ליצור סוללה קלת משקל שיכולה לפעול למרחקים ארוכים ללא טעינה. מר אדיסון מתנסה בסוללה כזו כבר זמן מה".

אבל משהו השתבש...

תומס אדיסון עם דטרויט אלקטריק

פרסום זה הוא המשך הגיוני למאמר הקודם שלי "לימוד הפונקציה הלוגיסטית כחוק לפיתוח התעשייה."

איפה הפרמטר r משפיע על קצב הצמיחה של נתח השוק, שכן הוא אקספוננט - ככל שמקדם זה גבוה יותר, כך הטכנולוגיה החדשה תכבוש את השוק מהר יותר, כלומר. מדי שנה הטכנולוגיה צריכה להפוך למעניינת עבור יותר אנשים בשל הנוחות שלה. K מקדם המתאר את פוטנציאל הצמיחה של טכנולוגיה חדשה, כלומר. בערכים נמוכים של K, הטכנולוגיה לא תוכל לכבוש את כל השוק, אלא רק תוכל לכבוש פלח שוק בו היא תהיה מעניינת יותר מהטכנולוגיה הקודמת.

הצהרת הבעיה היא למצוא את הפרמטרים הדרושים למשוואה הלוגיסטית המאפשרת לנו לחזות את התפתחות תעשיית הרכב החשמלי לנוסעים:

• "שנת אפס" היא השנה שבה מחצית ממכוניות הנוסעים הנמכרות בעולם יהיו עם מנוע חשמלי (P0=0,5, t=0);
• קצב גידול נתח שוק (r) כלי רכב חשמליים.

במקרה זה, נניח:

• מכוניות חשמליות יחליפו לחלוטין מכוניות עם מנועי בעירה פנימית (ICE) מהשוק (K=1), שכן אני לא רואה תכונה שתאפשר פילוח של שוק מכוניות הנוסעים.

  שוק הרכבים הכבדים והציוד המיוחד לא נלקח בחשבון בעת ​​הרכבת הדגם, ועדיין אין שוק לרכבים חשמליים בענף זה.

• אנו חיים כעת ב"זמן שלילי" (P(t)<0) ובפונקציה נשתמש בהיסט ביחס ל"שנת האפס" עבור הזמן שלנו (t-t0).

נתונים סטטיסטיים על היקפי מכירת מכוניות נוסעים נלקחות מ כאן.

נתונים סטטיסטיים של מכירות רכבים חשמליים נלקחו מ כאן.

נתונים סטטיסטיים לפני 2012 על כלי רכב חשמליים הם נדירים מאוד ולא יילקחו בחשבון במחקר.

כתוצאה מכך, יש לנו את הנתונים הבאים:

תוכנית למציאת שנת אפס וקצב הצמיחה בשוק

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

כתוצאה מהתוכנית, הערכים הבאים נבחרו:
שנת אפס היא 2028.
מקדם צמיחה - 0.37

הסטייה המקסימלית של נתונים סטטיסטיים מערך הפונקציה היא 0.005255.

הגרף של הפונקציה בין 2012 ל-2019 נראה כך:

הגרף הסופי עם תחזית עד 2050 נראה כך:

התרשים מציג חתך של 99% מהשוק כולו, כלומר. עד שנת 2040, כלי רכב חשמליים יחליפו לחלוטין את המכוניות במנועי בעירה פנימית.

תוכנית גרפי פונקציות

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)

ממצאים

בעקבות אותו היגיון כמו בעת תיאור ההיסטוריה של התפתחות מכוניות עם מנועי בעירה פנימית, ניסיתי לחזות את התפתחות תעשיית הרכבים החשמליים לנוסעים על סמך נתונים סטטיסטיים זמינים.

התוצאות שהתקבלו מצביעות על כך שעד 2030, מחצית ממכוניות הנוסעים הנמכרות בעולם יהיו עם מנוע חשמלי, ובשנת 2040 מכוניות נוסעים עם מנועי בעירה פנימית יהיו נחלת העבר.

כמובן שאחרי 2030 יש אנשים שינהגו במכוניות בנזין שרכשו לפני 2030, אבל הם יידעו שהרכישה הבאה שלהם תהיה מכונית חשמלית.
קצב הצמיחה של כלי רכב חשמליים גבוה פי 4 מקצב הצמיחה של מכוניות עם מנועי בעירה פנימית, מה שמעיד על כך שטכנולוגיות חדשות נכנסות לחיינו יותר ויותר מהר, והופכות לחלק בנאלי מחיי היום-יום שלנו (כאן אנחנו זוכרים את הטלפונים הניידים) .

בשנים הקרובות אמורה להיפתר הבעיה שאדיסון לא הצליחה לפתור - סוללה בעלת קיבולת מספקת שתאפשר טווח ארוך יותר בין עמדות הטעינה.

כדי ליצור רשת של עמדות טעינה שוות ערך לרשת תחנות הדלק הקיימת, יש צורך בחידוש רשתות החשמל הקיימות בערים גדולות ולאורך כבישים מהירים.

כמו כן, הצמיחה במכירות של כלי רכב חשמליים תיפגע הפרדוקס של ג'וואנס, אבל זה גם הפריע לנפט על רקע ירידה בביקוש לפחם.

נ.ב.
אם אדיסון היה מסוגל לפתור את הבעיה שהוטלה עליו, אז "עידן הנפט" אפילו לא היה מתחיל...

רק משתמשים רשומים יכולים להשתתף בסקר. להתחברבבקשה.

מתי כולם יסעו במכוניות חשמליות?

• 9,5%עד 2030, כולם יעברו למכוניות חשמליות, לא חצי 18

• 20,0%עד 2040, כולם בהחלט יעברו למכוניות חשמליות38

• 48,4%לא לפני 2050

• 22,1%מכונית חשמלית לעולם לא תחליף מכונית בנזין42

190 משתמשים הצביעו. 37 משתמשים נמנעו.

מקור: www.habr.com