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Wann fahren alle Elektroautos?

Am 11. Januar 1914 erschien in der New York Times die Erklärung von Henry Ford:

„Ich hoffe, dass wir in einem Jahr mit der Produktion des Elektroautos beginnen werden. Ich mag es nicht, ein Jahr im Voraus über Dinge zu sprechen, aber ich möchte Ihnen etwas über meine Pläne erzählen. Tatsache ist, dass Herr Edison und ich seit mehreren Jahren daran arbeiten, billige und praktische Elektrofahrzeuge herzustellen. Sie wurden als Experiment durchgeführt und wir sind zufrieden, dass der Weg zum Erfolg offensichtlich ist. Das Problem bei Elektrofahrzeugen bestand bisher darin, eine leichte Batterie zu schaffen, die über große Entfernungen ohne Aufladen arbeiten kann. Herr Edison experimentiert seit einiger Zeit mit einer solchen Batterie. “

Aber etwas ist schief gelaufen ...

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Thomas Edison von der Detroit Electric

Diese Veröffentlichung ist eine logische Fortsetzung meines vorherigen Artikels „Untersuchung der logistischen Funktion als Gesetz der Industrieentwicklung“.

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wobei der Parameter r die Wachstumsrate des Marktanteils beeinflusst, da er im Exponenten des Exponenten steht - je höher dieser Koeffizient ist, desto schneller wird die neue Technologie den Markt erobern, d.h. Jedes Jahr sollte die Technologie für mehr Menschen interessant werden. Der K- Koeffizient beschreibt das Wachstumspotenzial einer neuen Technologie, d. h. Bei niedrigen K-Werten kann die Technologie nicht den gesamten Markt erfassen, sondern nur das Marktsegment zurückgewinnen, in dem sie interessanter ist als die vorherige Technologie.

Die Erklärung des Problems besteht darin, die notwendigen Parameter für die logistische Gleichung zu finden, mit denen wir die Entwicklung der Elektroautoindustrie vorhersagen können:

  • „Nulljahr“ - ein Jahr, in dem die Hälfte der weltweit verkauften Autos mit einem Elektromotor ausgestattet sein wird (P0 = 0,5, t = 0);
  • Wachstumsrate des Marktanteils ( r ) von Elektrofahrzeugen.

In diesem Fall lassen Sie

  • Elektroautos ersetzen Autos vollständig durch einen Verbrennungsmotor (ICE) vom Markt (K = 1), da ich keine Funktion sehe, mit der ich den Automarkt segmentieren kann.

    Der Markt für schwere Fahrzeuge und Spezialausrüstungen wurde bei der Erstellung des Modells nicht berücksichtigt, da es in dieser Branche noch keinen Markt für Elektroautos gibt.
  • wir leben jetzt in "negativer Zeit" (P (t) <0) und in der Funktion werden wir den Versatz relativ zum "Nulljahr" für unsere Zeit (t-t0) verwenden.

Statistiken über die Pkw - Verkäufe getroffen werden , hier .

Statistische Daten über Elektrofahrzeug Umsatz genommen hier .

Statistiken über Elektrofahrzeuge bis 2012 sind sehr selten und werden in der Studie nicht berücksichtigt.

Als Ergebnis haben wir die folgenden Daten:

Bild

Nulljahres- und Marktwachstumsverhältnisprogramm
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 #     

ymax=1 #       
Gmax=2025 #    " "
rmax=0.35 # 
k=1 # "1"  ,        
p0=0.5 #    " "
for j in range(10): #   " "
    x0=2025+j
    r=0.35
    
    for i in range(10): #      " "
            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: #            r
                ymax=max(abs(y4))
                Gmax=x0
                rmax=r
print(str(Gmax).ljust(20), str(rmax).ljust(20), ymax) #  " ",  r


Als Ergebnis des Programms wurden folgende Werte ausgewählt:
Nulljahr - 2028.
Wachstumskoeffizient - 0,37 Die

maximale Abweichung der statistischen Daten vom Funktionswert beträgt 0,005255.

Das Funktionsdiagramm für den Abschnitt zwischen 2012 und 2019

Bild

sieht wie folgt aus: Das endgültige Diagramm mit der Prognose bis 2050 sieht folgendermaßen aus:

Bild

Das Diagramm zeigt einen Cut-off von 99% des gesamten Marktes, d. H. Bis 2040 wird ein Elektroauto Autos mit Verbrennungsmotoren vollständig ersetzen.

Funktionsgrafikprogramm
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))
#      2012  2019 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(30, 20), facecolor="#f5f5f5")
plt.grid()
ax.plot(x, y, 'o', color='tab:brown') 
ax.plot(x, y1)
#      2010  2050 
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)


Ergebnisse


Nach der gleichen Logik wie in der Beschreibung der Entwicklungsgeschichte von Motoren mit Verbrennungsmotor habe ich versucht, die Entwicklung der Elektroautobranche anhand der verfügbaren Statistiken vorherzusagen.

Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass bis 2030 die Hälfte der weltweit verkauften Autos mit einem Elektromotor ausgestattet sein wird und bis 2040 Personenkraftwagen mit ICE der Vergangenheit angehören werden.

Natürlich werden einige Leute nach 2030 Benzinautos fahren, die sie vor 2030 gekauft haben, aber sie werden wissen, dass ihr nächster Kauf ein Elektroauto sein wird.
Die Wachstumsrate für Elektrofahrzeuge ist viermal höher als die Wachstumsrate für Autos mit Verbrennungsmotor, was darauf hindeutet, dass neue Technologien zunehmend in unser Leben eindringen und zu einem alltäglichen Bestandteil unseres Alltags werden (hier erinnern wir uns an Mobiltelefone).

In den kommenden Jahren sollte ein Problem gelöst werden, das Edison nicht lösen konnte - ein ausreichend geräumiger Akku, der die Kilometerleistung zwischen den Ladestationen erhöht.

Um ein Netz von Ladestationen zu schaffen, das dem bestehenden Netz von Tankstellen entspricht, müssen die bestehenden Stromnetze in Großstädten und entlang von Autobahnen modernisiert werden. Das Jevans-Paradoxon

wird auch das Wachstum des Absatzes von Elektrofahrzeugen behindern , aber es hat auch das Öl beeinträchtigt, da die Nachfrage nach Kohle zurückgegangen ist. PS Wenn Edison die für ihn gestellte Aufgabe lösen könnte, dann hätte das "Zeitalter des Öls" noch nicht einmal begonnen ...


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