Қашан барлығы электромобильдер жүргізеді?

11 жылы 1914 қаңтарда Нью-Йорк Таймс газетінде Генри Фордтың мәлімдемесі пайда болды:

«Бір жылдың ішінде біз электромобиль шығара бастаймыз деп үміттенемін. Мен алдағы жыл туралы сөйлескенді ұнатпаймын, бірақ мен сізге өз жоспарларым туралы айтқым келеді. Мәселе мынада, Эдисон мырза екеуміз бірнеше жыл бойы арзан әрі практикалық электр көліктерін жасаумен айналыстық. Олар эксперимент ретінде жасалды және біз табысқа апарар жолдың айқын екеніне қанағаттанамыз. Осы уақытқа дейін электр көліктері үшін қиындық ұзақ қашықтықта зарядталмай жұмыс істей алатын жеңіл аккумулятор жасау болды. Эдисон мырза біраз уақыттан бері мұндай батареямен тәжірибе жасап келеді».

Бірақ бірдеңе дұрыс болмады...

Томас Эдисон Detroit Electric компаниясымен

Бұл басылым менің алдыңғы мақаламның логикалық жалғасы болып табылады «Логистика функциясын зерттеу саланың даму заңдылығы ретінде».

параметр қайда r нарық үлесінің өсу қарқынына әсер етеді, өйткені ол экспонент болып табылады - бұл коэффициент неғұрлым жоғары болса, жаңа технология нарықты соғұрлым тезірек жаулап алады, яғни. Жыл сайын технология өзінің ыңғайлылығына байланысты көбірек адамдарға қызықты болуы керек. K жаңа технологияның өсу әлеуетін сипаттайтын коэффициент, яғни. K төмен мәндерінде технология бүкіл нарықты жаулап ала алмайды, тек алдыңғы технологияға қарағанда қызықтырақ болатын нарық сегментін жаулап ала алады.

Мәселенің қойылымы жолаушылар электромобильдер саласының дамуын болжауға мүмкіндік беретін логистикалық теңдеу үшін қажетті параметрлерді табу болып табылады:

• «Нөлдік жыл» – әлемде сатылатын жеңіл автомобильдердің жартысы электр қозғалтқышы болатын жыл (P0=0,5, t=0);
• нарық үлесінің өсу қарқыны (r) электрлі көліктер.

Бұл жағдайда айтайық:

• электромобильдер ішкі жану қозғалтқыштары бар (ICE) автомобильдерді нарықтан (K=1) толығымен ығыстырады, өйткені мен жеңіл автокөліктер нарығын сегменттеуге мүмкіндік беретін мүмкіндікті көрмеймін.

  Модельді құрастыру кезінде ауыр көліктер мен арнайы техника нарығы ескерілмеді, бұл салада әлі күнге дейін электромобильдер нарығы жоқ.

• Біз қазір «теріс уақытта» өмір сүреміз (P(t)<0) және функцияда біздің уақытымыз үшін (t-t0) «нөлдік жылға» қатысты ығысуды қолданамыз.

Жеңіл автомобильдерді сату көлемінің статистикасы алынған осында.

Электр көлігін сату статистикасы алынған осында.

2012 жылға дейінгі электр көліктері туралы статистика өте аз және зерттеуде ескерілмейді.

Нәтижесінде бізде келесі деректер бар:

Нөлдік жыл мен нарықтың өсу қарқынын табуға арналған бағдарлама

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

Бағдарлама нәтижесінде келесі мәндер таңдалды:
Нөлдік жыл 2028 жыл.
Өсу коэффициенті – 0.37

Функция мәнінен статистикалық деректердің максималды ауытқуы 0.005255 құрайды.

2012 және 2019 жылдар аралығындағы функцияның графигі келесідей:

2050 жылға дейінгі болжамы бар соңғы график келесідей:

Диаграмма бүкіл нарықтың 99% кесіндісін көрсетеді, яғни. 2040 жылға қарай электромобильдер іштен жанатын қозғалтқыштары бар автомобильдерді толығымен ауыстырады.

Функция графигін құру бағдарламасы

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)

қорытындылар

Іштен жанатын қозғалтқыштары бар автомобильдердің даму тарихын сипаттау кезіндегідей логикаға сүйене отырып, мен қолда бар статистикалық деректерге сүйене отырып, жолаушылар электромобильдері саласының дамуын болжауға тырыстым.

Алынған нәтижелер 2030 жылға қарай әлемде сатылатын жеңіл көліктердің тең жартысы электр қозғалтқышына ие болады, ал 2040 жылға қарай іштен жанатын қозғалтқышы бар жеңіл автокөліктер тарихта қалады.

Әрине, 2030 жылдан кейін кейбір адамдар 2030 жылға дейін сатып алған бензин көліктерін жүргізеді, бірақ олардың келесі сатып алуы электромобиль болатынын біледі.
Электромобильдердің өсу қарқыны ішкі жану қозғалтқыштары бар автомобильдердің өсу қарқынынан 4 есе жоғары, бұл жаңа технологиялар біздің өмірімізге тезірек еніп, күнделікті өміріміздің қарапайым бөлігіне айналатынын көрсетеді (бұл жерде ұялы телефондарды еске түсіреміз) .

Алдағы жылдарда Эдисон шеше алмаған мәселені шешу керек - зарядтау станциялары арасындағы қашықтықты ұзартуға мүмкіндік беретін жеткілікті сыйымды батарея.

Қолданыстағы жанармай құю станцияларының желісіне баламалы зарядтау станцияларының желісін құру үшін ірі қалалардағы және магистральдар бойындағы қолданыстағы электр желілерін жаңғырту қажет.

Сондай-ақ, электромобильдер сатылымының өсуі тежеледі Джеванстың парадоксы, бірақ бұл көмірге сұраныстың төмендеуі жағдайында мұнайға да кедергі келтірді.

PS
Егер Эдисон өзіне жүктелген мәселені шеше алған болса, онда «мұнай дәуірі» басталмаған болар еді...

Сауалнамаға тек тіркелген пайдаланушылар қатыса алады. Кіру, өтінемін.

Қашан барлығы электромобильдер жүргізеді?

• 9,5%2030 жылға қарай барлығы жартысы емес, электромобильдерге көшеді18

• 20,0%2040 жылға қарай барлығы міндетті түрде электромобильдерге көшеді38

• 48,4%2050 жылдан ерте емес

• 22,1%Электромобиль ешқашан бензинмен жүретін көлікті алмастырмайды42

190 пайдаланушы дауыс берді. 37 пайдаланушы қалыс қалды.

Ақпарат көзі: www.habr.com