🥇Коли всі їздитимуть на електромобілях?

11 січня 1914 року в газеті "Нью-Йорк Таймс" з'явилася заява Генрі Форда:

«Сподіваюся, що за рік ми розпочнемо виробництво електромобіля. Я не люблю говорити про речі на рік уперед, але хочу розповісти вам дещо про мої плани. Справа в тому, що ми з містером Едісоном вже кілька років працюємо над створенням дешевих та практичних електромобілів. Вони були зроблені як експеримент, і ми задоволені тим, що шлях до успіху очевидний. Проблема електромобілів полягала досі у створенні акумуляторної батареї невеликої ваги, яка б працювати на великих відстанях без підзарядки. Містер Едісон вже якийсь час експериментує з такою батареєю».

Але щось пішло не так…

Томас Едісон біля електромобіля Detroit Electric

Дана публікація є логічним продовженням моєї попередньої статті "Дослідження логістичної функції як закону розвитку галузі".

де параметр r впливає швидкість приросту частки ринку, оскільки стоїть у показнику ступеня експоненти — що вище цей коефіцієнт, то швидше нова технологія завоює ринок, тобто. кожен рік технологія повинна ставати цікавою більшій кількості людей своєю зручністю. K коефіцієнт описує потенціал зростання нової технології, тобто. при низьких значеннях До технології не зможе захопити весь ринок, а зможе тільки відвоювати сегмент ринку, в якому вона буде цікавішою, ніж попередня технологія.

Постановка завдання полягає в тому, щоб знайти необхідні параметри для логістичного рівняння, що дозволяє спрогнозувати розвиток галузі легкових електромобілів:

«Нульовий рік» — рік, у якому половина легкових автомобілів, що продаються, у світі буде з електродвигуном (Р0=0,5, t=0);
коефіцієнт приросту частки ринку (r) електромобілів.

При цьому допустимо:

електромобілі повністю витіснять машини з двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) з ринку (К=1), тому що я не бачу риси, яка дозволить сегментувати ринок легкових автомобілів.
Ринок важких машин і спецтехніки при складанні моделі не враховувався, так ще немає ринку електромобілів усередині цієї галузі.
ми зараз живемо в «негативному часі» (P(t)<0) і функції будемо використовувати зміщення щодо «нульового року» для нашого часу(t-t0).

Статистичні дані щодо обсягу продажу легкових автомобілів взяті тут.

Статистичні дані щодо обсягу продажу електромобілів взяті тут.

Статистика до 2012 року з електромобілів дуже мізерна і не враховуватиметься при дослідженні.

У результаті маємо такі дані:

Програма з пошуку Нульового року та коефіцієнта зростання ринку

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

У результаті роботи програми було підібрано такі значення:
Нульовий рік - 2028 рік.
Коефіцієнт зростання - 0.37

Максимальне відхилення статистичних даних від значення функції – 0.005255.

Графік функції на ділянці між 2012 та 2019 роками виглядає наступним чином:

Підсумковий графік із прогнозом до 2050 року виглядає ось так:

На графіці показано відсікання у 99% всього ринку, тобто. до 2040 електромобіль повністю витіснить машини з двигунами внутрішнього згоряння.

Програма побудови графіків функцій

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)

Висновки

Наслідуючи ту ж логіку, що і при описі історії розвитку машин з ДВС, я постарався спрогнозувати розвиток галузі легкових електромобілів за статистичними даними.

Отримані результати говорять про те, що до 2030 року половина легкових автомобілів, що продаються, у світі буде з електродвигуном, а вже до 2040 року легкові машини з ДВС відійдуть у минуле.

Звичайно, після 2030 року частина людей їздитиме на бензинових машинах, які вони купили до 2030 року, але вони знатимуть, що наступною їхньою покупкою буде електромобіль.
Коефіцієнт зростання для електромобілів у 4 рази вищий за коефіцієнт зростання для машин з ДВС, що говорить про те, що нові технології все швидше входять у наше життя, стаючи банальною частиною нашого повсякденного життя (тут згадуємо про мобільні телефони).

Найближчими роками має вирішитись проблема, яку не зміг вирішити Едісон, — досить ємна батарея, яка дозволить збільшити пробіг між зарядними станціями.

Для створення мережі зарядних станцій, еквівалентної існуючій мережі АЗС, необхідно модернізувати існуючі електричні мережі у великих містах та вздовж автомобільних доріг.

Також зростанню продажів електромобілів заважатиме парадокс Джевансаале він також заважав і нафти на тлі падаючого попиту на вугілля.

P.S.
Якби Едісон зміг вирішити поставлене перед ним завдання, то «століття нафти» навіть не розпочалося.

Тільки зареєстровані користувачі можуть брати участь в опитуванні. Увійдіть, будь ласка.