Lite ChatGPT-experiment, energiåtgång olika trafikslag.

[Odd]

ChatGPT är en intressant anordning, den går att använda som en sökmotor men även göra lite mer avancerade uppgifter. Man måste dock se upp då den kan börja blanda ihop saker och "fantisera", vilket en del kallar för att den börjar hallucinera. Därför måste informationen granskas om man skall använda den i ett mer seriöst sammanhang än här på forumet.

Jag lät ChatGPT (GPT-4 för att vara precis) sammanställa typiska CO2-ekvivalenta utsläpp och energiåtgång för olika trafikslag, och göra ett diagram av det.

Faktan är inte granskad än och ChatGPT version 4 är uppdaterat till och med januari 2021, så nyare information än så är inte inkluderat.

output.png (171.84 KiB) Visad 7001 gånger

En intressant uppgift är att, per passagerarkilometer (har inte uppgift om beläggning) så är ett koleldat ångtåg effektivare än en elbil. Kan detta verkligen stämma? Energimixen verkar gör att CO2-ekvivalenten för en elbuss bara är ca 50% mer än för ett eldrivet tåg trots att energikonsumtionen är 4-5 gånger högre. Kan inte riktigt förklara det men nån kanske har en förklaring?

När beräkningarna gjorts så har hänsyn tagits till energiåtgång och förluster vid tillverkning, raffinering, distribution och förbrukning av respektive energislag. Därför är inte sambanden linjära.

[Enceladus]

En intressant uppgift är att, per passagerarkilometer (har inte uppgift om beläggning) så är ett koleldat ångtåg effektivare än en elbil. Kan detta verkligen stämma?

Absolut, ett tåg kan ta flera storleksordningar större antal resenärer. För övrigt, hur långt är ett snöre? En kinesisk elbil i Polen är inte optimal ur klimatsynpunkt.

Energimixen verkar gör att CO2-ekvivalenten för en elbuss bara är ca 50% mer än för ett eldrivet tåg trots att energikonsumtionen är 4-5 gånger högre. Kan inte riktigt förklara det men nån kanske har en förklaring?

Tåget och bussen kan vara tillverkade (och laddade) i olika länder - och möjligen vid olika årtal. En källhänvisning skulle behövas...

[thorwald]

Men inom t.ex. Stockholm finns ett trafikslag som är ännu mera enegisnålt än ovanstående.
Båt och särskilt roddbåt, genom att Stockholm är byggt på och runt öar är även roddbåten ett alternativ sedan Birka-tiden. Med segel på skutan kan vi även minska på rodd arbetet. Birka vikingarna visste hur man reser verkligen energisnålt
Visst kan man även resa långt med skutan såsom till exempel till Miklagaard, för en Sol-semester.

[Odd]

...

Energimixen verkar gör att CO2-ekvivalenten för en elbuss bara är ca 50% mer än för ett eldrivet tåg trots att energikonsumtionen är 4-5 gånger högre. Kan inte riktigt förklara det men nån kanske har en förklaring?

Tåget och bussen kan vara tillverkade (och laddade) i olika länder - och möjligen vid olika årtal. En källhänvisning skulle behövas...

Så här skriver ChatGPT:

The energy consumption of a train per passenger-kilometer when powered by coal (steam) can vary based on several factors including the efficiency of the locomotive, the weight of the train, and the number of passengers. However, we can estimate this value using some typical figures from historical data.

1. Steam Locomotive Efficiency: Steam locomotives typically had a thermal efficiency of around 6-8%. This is the ratio of the useful mechanical energy produced to the energy content of the coal burned.
2. Energy Content of Coal: The energy content of coal varies, but bituminous coal, which was commonly used, has an energy content of approximately 24 MJ/kg (megajoules per kilogram).
3. Coal Consumption: A steam locomotive consumes around 50 kg of coal per kilometer under typical conditions.
4. Passenger Capacity: Let's assume an average passenger train carries about 500 passengers.

Using these figures, we can estimate the energy consumption per passenger-kilometer:

1. Calculate the energy produced per kilometer:
   
   • Energy from coal burned per kilometer = 50 kg * 24 MJ/kg = 1200 MJ
   • Useful energy produced (assuming 7% efficiency) = 1200 MJ * 0.07 = 84 MJ
2. Calculate the energy used per passenger-kilometer:
   
   • Energy used per kilometer per passenger = 84 MJ / 500 passengers = 0.168 MJ per passenger-kilometer

Thus, the energy consumption of a steam-powered train per passenger-kilometer is approximately 0.168 megajoules (MJ).

This is a simplified estimate and actual figures can vary based on the specific conditions and efficiencies of the locomotives and trains in question.

To estimate the energy consumption of a diesel-powered train per passenger-kilometer, we need to consider the efficiency of diesel engines, the energy content of diesel fuel, the fuel consumption of the train, and the average number of passengers. Here are the key factors:

1. Diesel Engine Efficiency: Diesel engines in trains typically have a thermal efficiency of around 30-40%.
2. Energy Content of Diesel: The energy content of diesel fuel is about 35.8 MJ/liter.
3. Fuel Consumption: Diesel trains can consume approximately 2-4 liters of diesel per kilometer, depending on the train's weight, speed, and other factors.
4. Passenger Capacity: Let's assume an average passenger train carries about 500 passengers.

Using these figures, we can estimate the energy consumption per passenger-kilometer:

1. Calculate the energy produced per kilometer:
   • Average fuel consumption: Assume 3 liters of diesel per kilometer (a middle value for typical conditions).
   • Energy from diesel burned per kilometer = 3 liters * 35.8 MJ/liter = 107.4 MJ
   • Useful energy produced (assuming 35% efficiency) = 107.4 MJ * 0.35 = 37.59 MJ
2. Calculate the energy used per passenger-kilometer:
   
   • Energy used per kilometer per passenger = 37.59 MJ / 500 passengers = 0.07518 MJ per passenger-kilometer

Thus, the energy consumption of a diesel-powered train per passenger-kilometer is approximately 0.075 megajoules (MJ).

This estimate assumes average conditions and efficiencies, and actual values may vary based on specific circumstances and train configurations.

To estimate the energy consumption of an electric train per passenger-kilometer where the electricity is derived from a mix of coal, nuclear, wind, and hydropower, we need to consider the overall efficiency of the electric train and the energy mix. Here are the key factors:

1. Electric Train Efficiency: Electric trains are generally more efficient than diesel trains. The efficiency of electric trains can be around 80-90% from electricity to mechanical energy.
2. Energy Mix: The efficiency of electricity generation varies with the source. For simplicity, we will assume the average efficiency of the energy mix. The energy mix can be approximated as follows (the percentages can vary by region):
   
   • Coal: 30%
   • Nuclear: 30%
   • Wind: 20%
   • Hydropower: 20%
   Average efficiencies:
   • Coal power plants: ~33%
   • Nuclear power plants: ~33%
   • Wind turbines: ~100% (since it's a direct conversion, for simplicity)
   • Hydropower: ~90% (high efficiency due to fewer conversion losses)
3. Passenger Capacity: Let's assume an average passenger train carries about 500 passengers.

First, we need to calculate the weighted average efficiency of the electricity generation:

Average Efficiency = 0.30 × 0.33 + 0.30 × 0.33 + 0.20 × 1.00 + 0.20 × 0.90
Average Efficiency = 0.099 + 0.099 + 0.20 + 0.18
Average Efficiency = 0.578

So, the overall efficiency of converting primary energy to electrical energy is approximately 57.8%.

Now, let's consider the electric train's efficiency (85%):

1. Calculate the overall efficiency from primary energy to mechanical energy in the train:
   • Overall Efficiency = 0.578 (generation) * 0.85 (train) = 0.4913 or 49.13%
2. Energy Consumption of the Train:
   Assume the train uses around 2.5 kWh (9 MJ) of electricity per kilometer (a typical value for electric trains).
3. Calculate the primary energy required per kilometer:
   
   • Primary energy required = 9 MJ / 0.4913 ≈ 18.32 MJ
4. Calculate the energy used per passenger-kilometer:
   
   • Energy used per kilometer per passenger = 18.32 MJ / 500 passengers = 0.03664 MJ per passenger-kilometer

Thus, the energy consumption of an electric train per passenger-kilometer, considering a mix of coal, nuclear, wind, and hydropower, is approximately 0.037 megajoules (MJ).

This estimate is based on typical efficiencies and consumption values and can vary depending on specific conditions and regional energy mixes.

Samma beräkningssätt för flygplanen men som baseras på normala storlekar för kortdistans resp långdistansflyg.

När jag frågade om källor så fick jag följande svar:

Steam Train

• Energy Consumption:
  - Efficiency of steam locomotives: ~7%
  - Energy content of coal: ~24 MJ/kg
  - Coal consumption: ~50 kg/km
  - Source: Historical data on steam locomotive efficiency and coal usage.
• CO2 Equivalents:
  - CO2 emissions from coal combustion: ~2.5 kg CO2/kg of coal.
  - Source: Emission factors from energy combustion databases.

Diesel Train

• Energy Consumption:
  - Diesel engine efficiency: ~35%
  - Energy content of diesel: ~35.8 MJ/liter
  - Fuel consumption: ~2-4 liters/km
  - Source: Technical specifications of modern diesel trains.
• CO2 Equivalents:
  - CO2 emissions from diesel combustion: ~2.68 kg CO2/liter of diesel.
  - Source: Emission factors from diesel combustion databases.

Electric Train

• Energy Consumption:
  - Electric train efficiency: ~85%
  - Average energy consumption: ~2.5 kWh/km (9 MJ/km)
  - Source: Technical specifications of modern electric trains.
• CO2 Equivalents:
  - Based on the energy mix: ~30% coal, ~30% nuclear, ~20% wind, ~20% hydropower.
  - CO2 intensity varies with the energy mix.
  - Source: National grid emission factors and renewable energy contributions.

Short-Haul Airplane

• Energy Consumption:
  - Fuel efficiency: ~2.5 liters/100 passenger-kilometers
  - Energy content of jet fuel: ~35 MJ/liter
  - Source: Data from airline industry reports and fuel efficiency studies.
• CO2 Equivalents:
  - CO2 emissions from jet fuel combustion: ~2.54 kg CO2/liter.
  - Source: Emission factors from aviation fuel combustion databases.

Long-Haul Airplane

• Energy Consumption:
  - Long-haul airplanes are generally more efficient than short-haul airplanes.
  - Assumed consumption: ~0.2 MJ per passenger-kilometer.
  - Source: Data from long-haul airline operations and efficiency studies.
• CO2 Equivalents:
  - Based on average long-haul flight emissions.
  - Source: International aviation emission studies.

Electric Bus

• Energy Consumption:
  - Average consumption: ~1.3 kWh/km (4.68 MJ/km).
  - Source: Specifications of electric buses and urban transport data.
• CO2 Equivalents:
  - Based on the same energy mix as electric trains.
  - Source: National grid emission factors and electric bus reports.

Electric Car

• Energy Consumption:
  - Average consumption: ~0.2 kWh/km (0.72 MJ/km).
  - Average passengers: ~1.5.
  - Source: Electric vehicle efficiency reports and usage data.
• CO2 Equivalents:
  - Based on the same energy mix as electric trains and buses.
  - Source: National grid emission factors and electric vehicle reports.

< Se separata inlägg pga begränsningar. >

These sources and assumptions provide a basis for the calculations and comparisons made in the report. The actual values can vary based on specific conditions, technologies, and regional differences in energy production and consumption.

På grund av begränsning av antal länkar i inlägg (5) så postar jag länkarna i tre separata inlägg.

[Odd]

General Sources

• Technical Specifications and Reports:
  - www.railway-technical.com/trains/rollin ... rformance/
  - www.airbus.com/aircraft/passenger-aircr ... amily.html
  - www.boeing.com/commercial/737ng/

[Odd]

General Sources

• Emission Databases:
  - www.epa.gov/energy/emissions-generation ... base-egrid
  - www.iea.org/reports/tracking-transport-2021
  - www.eea.europa.eu/themes/transport/emissions

[Odd]

General Sources

• Academic Studies:
  - www.sciencedirect.com/science/article/p ... 0X18301726
  - journals.sagepub.com/doi/10.1177/0361198119843094
  - link.springer.com/article/10.1007/s11367-017-1345-1

[Odd]

Den som vill testa ChatGPT själv. Registrering är gratis och du får tillgång till några frågor per timme.

[X12]

Energy from coal burned per kilometer = 50 kg * 24 MJ/kg = 1200 MJ
Useful energy produced (assuming 7% efficiency) = 1200 MJ * 0.07 = 84 MJ

2. Calculate the energy used per passenger-kilometer:

Energy used per kilometer per passenger = 84 MJ / 500 passengers = 0.168 MJ per passenger-kilometer

Det här stämmer väl ändå inte. Den totala energiförbrukningen multipliceras med verkningsgraden för att få fram "useful energy", vilket i ånglokets fall endast är 7% av totala energiförbrukningen. Det är de 7 procenten som sen fördelas på de 500 passagerarna. Detta innebär att ju sämre verkningsgraden är desto lägre framstår energiförbrukningen. Verkningsgraden borde vara ointressant i det här fallet när vi redan vet den totala förbrukningen.

Tänker jag rätt?

Om man utgår från de data som ChatGPT tillhandahåller, men bortser från verkningsgraden, förutom i fallet omvandling från primärenergi till el för eltåget, så blir energiförbrukningssiffrorna följande:

Ångtåg: 2,4 MJ/passerarkilometer
Dieseltåg: 0,215
Eltåg: 0,063

I ånglokets fall behövs det även en inte obetydlig mängd energi till att värma upp pannan innan tåget ens har rullat en meter. Ingår detta i ChatGPTs data?

[X12]

Chalmers, med flera, tillhandahåller ett beräkningsverktyg kallat "klimatsmart semester" där utsläpp för olika transportsätt kan jämföras. Verktyget är nyligen (maj 2024) uppdaterat med aktuella värden. Klickar man på "så har vi räknat" uppe till höger finns tabeller med utsläpp för olika transportslag som kan jämföras med de ChatGPT presenterar.

[Odd]

Energy from coal burned per kilometer = 50 kg * 24 MJ/kg = 1200 MJ
Useful energy produced (assuming 7% efficiency) = 1200 MJ * 0.07 = 84 MJ

2. Calculate the energy used per passenger-kilometer:

Energy used per kilometer per passenger = 84 MJ / 500 passengers = 0.168 MJ per passenger-kilometer

Det här stämmer väl ändå inte. Den totala energiförbrukningen multipliceras med verkningsgraden för att få fram "useful energy", vilket i ånglokets fall endast är 7% av totala energiförbrukningen. Det är de 7 procenten som sen fördelas på de 500 passagerarna. Detta innebär att ju sämre verkningsgraden är desto lägre framstår energiförbrukningen. Verkningsgraden borde vara ointressant i det här fallet när vi redan vet den totala förbrukningen.

Tänker jag rätt?

Om man utgår från de data som ChatGPT tillhandahåller, men bortser från verkningsgraden, förutom i fallet omvandling från primärenergi till el för eltåget, så blir energiförbrukningssiffrorna följande:

Ångtåg: 2,4 MJ/passerarkilometer
Dieseltåg: 0,215
Eltåg: 0,063

I ånglokets fall behövs det även en inte obetydlig mängd energi till att värma upp pannan innan tåget ens har rullat en meter. Ingår detta i ChatGPTs data?

Ja, det är väl ett lysande exempel på varför man behöver kontrollera hur den beräknar. Jag frågade om varför ChatGPT kunde missa denna skillnad och svaret var att det är en skillnad på total energikonsumtion respektive användbar energi/total energi, och det ligger ju något i det. Om man vill veta hur mycket energi det går åt för att driva fordonet i fråga framåt så är ju kalkylen korrekt. Men om man i sammanhanget vill veta hur mycket energi det går åt totalt och vilka utsläpp som detta då orsakar, då är ju frågeställningen en annan. Detta förklarar även varför CO2-ekvivalentuträkningen är densamma i båda modellerna. Så som med alla datamaskiner, man får ut precis det man stoppar in. Det är ju trots all "artificiell intelligens" som inte har något med det vi normalt förknippar med intelligens.

Notera att andra parametrar som inte är justerade eller kontrollerade, är energimixens fördelning. Det är nog ett värde från en godtycklig rapport någonstans och stämmer säkerligen inte med den Sverige.

Jag instruerade om en uppdatering med din synpunkt, och den kom då fram till följande diagram. När det gäller flygtrafiken så används definitionen att trafik under ca 1500 km är kortdistans och trafik över 4000 km som långdistans. Däremellan är medeldistans.

output2.png (169.44 KiB) Visad 6876 gånger

Och här verkar det vara ett rimligare värde.

Jag har lekt rätt mycket med ChatGPT den senaste tiden och jag tycker att det är ett bra verktyg. Jag har även börjat att testa dess APIer för att se vad man kan automatisera i realtid. Och det jag sett av det hittills så finns det inte en tillstymmelse till möjlighet till ett hot om utrotning av mänskligheten. Testa gärna.

[Enceladus]

General Sources

• Emission Databases:
  - www.epa.gov/energy/emissions-generation ... base-egrid
  - www.iea.org/reports/tracking-transport-2021
  - www.eea.europa.eu/themes/transport/emissions

Två av dessa länkar är döda, och den tredje omdirigeras till en uppdaterad sida.

Notera att andra parametrar som inte är justerade eller kontrollerade, är energimixens fördelning. Det är nog ett värde från en godtycklig rapport någonstans och stämmer säkerligen inte med den Sverige.

Ja, och hur är det med tillverkningen av fordonet respektive batteriet? Tillverkningslandets energimix spelar också roll!

[Odd]

General Sources

• Emission Databases:
  - www.epa.gov/energy/emissions-generation ... base-egrid
  - www.iea.org/reports/tracking-transport-2021
  - www.eea.europa.eu/themes/transport/emissions

Två av dessa länkar är döda, och den tredje omdirigeras till en uppdaterad sida.

Notera att andra parametrar som inte är justerade eller kontrollerade, är energimixens fördelning. Det är nog ett värde från en godtycklig rapport någonstans och stämmer säkerligen inte med den Sverige.

Ja, och hur är det med tillverkningen av fordonet respektive batteriet? Tillverkningslandets energimix spelar också roll!

Det behöver man inte ChatGPT för, en enkel googling och översta svaret:
When do electric vehicles become cleaner than gasoline cars?

Här finns det flera beräkningar, exempelvis om man räknar med hur elektriciteten produceras. Men i samtliga fall verkar det i alla fall vara så att brytpunkten är betydligt lägre än medellivslängden. Men naturligtvis finns det olika åsikter om detta, beroende på hur nära man är knuten till oljeindustrin, kan man väl utläsa ur artikeln. Oljeindustrin vill naturligtvis påskina att de minsann har flera studier som talar för att olika drivlinor har liknande avtryck. Men det går ju faktiskt att använda som ett argument mot oljeindustrin också, då man ju kan hävda att det går att köra vidare som förr utan olja... (detta är en personlig reflektion).

Men siffran du är ute efter verkar vara ca 2800 mil +/- 800 mil. Jag undrar om ett land som exempelvis Sverige, med en lite grönare energimix än i exempelvis i USA, har ett lägre tal.

[Enceladus]

Men siffran du är ute efter verkar vara ca 2800 mil +/- 800 mil. Jag undrar om ett land som exempelvis Sverige, med en lite grönare energimix än i exempelvis i USA, har ett lägre tal.

Skribentens länk tar inte hänsyn till tillverkningslandet, utan bara laddningslandet. Variansen är betydligt större än så. Se exempelvis länken i mitt första inlägg:

In the worst case scenario, an electric car with a battery produced in China and driven in Poland still emits 37% less CO2 than petrol. And in the best case scenario, an electric car with a battery produced in Sweden and driven in Sweden can emit 83% less than petrol.

Notera vidare att energimixen kan förändras radikalt under bilens livslängd. Det framgår dock inte vilka länder och årtal som betraktas i trådstartens jämförelse.

[toddetoddelito]

Intressant diagram! Tack för att du visar resultatet!

Undrar dock vilken temperatur ChatGPT utgick från. Åtminstone när man kör elbil, men förmodar också elbuss, blir ju räckvidden betydligt kortare vintertid. Borde det inte innebära att energiåtgången/km ökar? Hur ser det ut för de olika sortens lok, spelar temperaturen roll där med?

[Odd]

...
Skribentens länk tar inte hänsyn till tillverkningslandet, utan bara laddningslandet. Variansen är betydligt större än så. Se exempelvis länken i mitt första inlägg:

In the worst case scenario, an electric car with a battery produced in China and driven in Poland still emits 37% less CO2 than petrol. And in the best case scenario, an electric car with a battery produced in Sweden and driven in Sweden can emit 83% less than petrol.

Notera vidare att energimixen kan förändras radikalt under bilens livslängd. Det framgår dock inte vilka länder och årtal som betraktas i trådstartens jämförelse.

Jag anar att du håller på information som ger svaret. Vad har du kommit fram till?