Effizienz, künstliche Intelligenz und ein Experiment mit ChatGPT...

[KiloZeBeF]

Ich lass euch mal teilhaben an meiner semiprofessionell motivierten Recherche nach dem Stein der Weisen... viel gelobt wird ja beispielsweise ChatGPT von openai. Ich warne: das Thema ist vielleicht dröge und die Schilderung zieht sich... ihr kennt mich ja.

Weil ich ja so ein Effizienzfetischist bin und dazu neige Prozesse möglichst im energetischen Optimum zu betreiben - also bei minimalem Energieeinsatz einen maximalen Ertrag an verrichteter Arbeit zu bekommen (das war schon zu Schulzeiten so und scheint mir seither ein bewährtes Prinzip) - habe ich ein wenig recherchiert wie das mit den Elektromotoren so aussieht. Wir wissen ja, dass die bei niedrigen Drehzahlen ein besonders hohes Drehmoment haben und in diesem Punkt einen Vorteil gegenüber Verbrennern haben. Wir wissen auch, dass ein Elektromotor mit bis zu 95% Wirkungsgrad beworben wird - bleibem wir mal realistisch praxisnah und sagen, dass ein real existierender und bezahlbarer E-Motor bei 85-90% Wirkungsgrad schaffen kannt. Das ist viel, wenn man das mit den praktisch geradeso noch erreichbaren 40% Wirkungsgrad eines Verbrenners im idealen Last- und Betriebszustand vergleicht.

Jetzt dachte ich mir, dass so ein Elektromotor ja auch irgendwann unwirtschaftlich wird - Extrembeispiel: der Motor steht, hat theoretisch sein maximales Drehmoment, aber es fließt auch ein maximaler Strom, wobei ohne Drehung auch keine Arbeit verrichtet wird. In diesem Fall wird also die gesammte Energie thermisch im Innenwiderstand des Motors verbraten - Wirkungsgrad 0. Das ist auch sehr viel weniger, als die versprochenen 90%.

Es ist also plausibel, dass auch ein E-Motor einen günstigen Betriebszustand hat und in einer Reihe von Zuständen betriben werden kann, die mehr oder weniger vom Optimum abweichen. Und darüber wollte ich mich mal mit ChatGPT der aktuell bekanntesten und öffentlich nutzbaren KI "unterhalten".

Wir waren uns schnell einig, dass ein Elektromotor in einem günstigen Betriebszustand - auch beim E-Motor ist das ähnlich wie beim Verbrenner bei ca. 75% der Nenndrehzahl - viel effizienter ist, als ein Verbrenner. Es war ein wenig schwierig die KI davon zu überzeugen, dass in einem ungünstigen Betriebszustand der tolle Wirkungsgrad des E-Motors geringer ist, als im optimalen Bereich. Immerhin war ChatGPT nach einiger Hartnäckigkeit meinerseits bereit zuzugeben, dass bei Halbierung der Motordrehzahl der Wirtkungsgrad um ca. 10% abnimmt.

Wenn ich sowas höre oder lese sprint mein Milchmädchenmodul an und rechnet irgendwelches Zeug. Zum Beispiel:
Fahrzeug ausgelegt für v-Max von 200km/h im optimalen Betriebszustand mit 85% Wirkunsgrad.
Fahrt auf der Landstraße mit 100km/h und nur noch 75% Wirkungsgrad.
Fahrt innerorst mit 50 km/h und nur noch 65% Wirkungsgrad.
Fahrt in der 30er-Zone und nur noch 55% Wirkungsgrad.
Jeweils vorausgesetzt, dass bei den jeweiligen Geschwindigkeiten der ideale Lastzustand herrscht... sonst kann man vermutlich nochmal 10-20 Prozent abziehen und ist in einer undurchdachten, aber praktischen Anwendung nicht viel effizienter unterwegs, als mit einem durchdacht genutzten Verbrenner.

Von solchen Gedanken war ChatGPT offenbar erstmal ein wenig überfordert und ich musste meine komplexen Annahmen in kurze Einzelaussagen zerlegt satzweise bestätigen lassen.

Ich spalte mal hier auf... ihr kennt jetzt die Situation. der weiteren Verlauf folgt.

 

[KiloZeBeF]

Wir wissen jetzt, und die KI hat etwas widerwillig abgenickt, dass ein ungünstig betriebener E-Motor nicht effizienter ist, als ein günstig betriebener Verbrenner. Die KI wird nicht müde zu erwähnen, dass der Elektromotor gerade bei niedrigen Drehzahlen ein so hohes Drehmoment hat, dass es garnichts macht, dass bei niedrigen Drehzahlen die Effizienz so gering ist... naja... geringe Effizienz war genau das Problem, bei dem ich ChatGPT um Rat fragen wollte...

Nungut, nachdem ich Bestätigung bekamm, dass trotz hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen die Effizienz bei höheren Drehzahlen besser ist, dachte ich es sei an der Zeit nachzufragen, ob es Elektromotorräder mit Schaltgetriebe gibt, mit denen es dann möglich wäre, die wirkungsgradstarke Drehzahl einzustellen und ob nicht ein stufenloses Getriebe nicht noch besser wäre, mit dem je nach Lastzustand die für diesen Lastzustand wirkungsgradoptimale Drehzahl eingeregelt werden könne.

Ja, erfahre ich, es gäbe stufenlose Getriebe, aber die hätten einen schlechten Wirkungsgrad. Auf Nachfrage erfahre ich dass in den Getrieben (CVT und so) ein Leistungsverlust von roundabout 5-10% entsteht. Nuja sage ich, das geht ja dann vom Wirkungsgrad ab - einerseits. Andererseits habe ich ja nicht den Wirkungsgradverlust durch die wirkungsgradschwache Drehzahl. Ja, sagt mir die KI, aber im Getriebe sei eben Verlust.
Na, dann nehmen wir doch ein Schaltgetriebe schlage ich vor, da reibt weniger. Oh, erfahre ich, Schaltgetriebe hätten aber 3-15% Verlust, je nachdem wie sie gebaut seien.

Genug Information für das Milchmädchen, das leicht ausrechnen kann, dass ich bei falscher (aber alltagsgerechter) Drehzahl durchaus 20-30% schlechteren Wirkungsgrad habe und ich bei optimalem Wirkungsgrad und 10% Verlust immernoch deutlich besser wegkomme. Ja, erklärt mir die KI, aber ein Elektromotor brauche kein Getriebe, weil er ja bei niedrigen Drehzahlen so ein hohes Drehmonent habe. Ich weise darauf hin, dass es mir seit Beginn der Unterhaltung um die Effizienz und den Gesamtwirkungsgrad ginge und nicht um irgendwelche Drehmomente - der Automat entschuldigt sich. Vollpfosten, denke ich.

Na gut... also nochmal gefragt, ob es E-Kräder mit Schaltgetriebe gäbe...
ich schreib das mal besser in den nächsten Beitrag, eh mir die Softwäre hier den Müll eigenständig in die Tonne tritt...

 

[KiloZeBeF]

Also Kräder mit Schaltgetriebe! Es gäbe da welche wird mir erklärt und erfahre, was ich nicht wusste, dass die Zero-Modelle und die Energica-Modelle mit 3 bzw. 6 Stuifigem Schaltgetriebe ausgestattet seien.
Spannend, guck ich mir gleich an und finde weder hier noch da ein Modell mit Schaltgetriebe. Oh, entschuldigt sich die KI, da habe sie etwas falsch verstanden, es gäbe natürlich keine Elektromotorräder mti Schaltgertriebe - das sei aber auch garnicht norwendig... dreimal dürft ihr raten warum
Ich frage nun nach, aus welcher Quelle die Information käme, dass Zero und Energica Schaltgetribe verbauen und bekomme die Antwort, dass es keine Motorräder mit Schaltgetriebe gäbe. Ich frage also nochmal welche Motorräder es mit Schaltgetriebe gibt und wieder erzählt mir der Automat mit identischen Worten, dass Zero und Energica Schaltgetriebe verbauen. Ich frage nach, wie sich der Begriff Intelligenz definiere und bekomme erklärt, dass aus einer Vielzahl von Informationen die relevanten aussortiert würden und außerdem permanent dazu gelernt würde.
Ich schmunzle während ich frage, wie innerhalb von drei Minuten eine falsche Aussage erkannt werden und dann exakt die gleiche Aussage wiederholt werden kann, und was das mit Lernen zu tun habe. Ich erfahre, dass das Lernen aufgrund von Trainingsdaten und Erfahrungen aus dem Austausch mit Nutzern erfolge.
Ich führe den Automaten vorsichtig an die Stelle, wo er zugeben muss, dass er aus dem Austausch mit mir nichts gelernt habe und daher die Aussage falsch sein müsse und der Automat entschuldigt sich. Ich solle halt immer Informationen überprüfen wird mir geraten.

Na dann, auf in eine Zukunft, die dank KI vielversprechend ist und wo vollautomatisch und unfassbar schnell Fakten geschaffen werden, die auf von irgendwas basieren was irgendwann gelernt wurde und was eigentlich immer von irgendjemandem überprüft werden muss... so richtig hat mich das jetzt nicht überzeugt und der Blick in eine Zukunft wo solche Automaten Entscheidungen treffen ist voller Sorge.

habe fertig.

 

[Eumel]

Hier die nette KI aus der Nachbarschaft: Brammo Empulse hat(te) ein Schaltgetriebe trotz Elektromotor der das ja nicht braucht weil er ja bei niedrigen Drehzahlen ein so hohes Drehmoment hat.

Meine Versuche solche "Alltagsprobleme" zu besprechen sind bisher auch fast immer gescheitert oder zumindest sehr unbefriedigend gewesen.
Was aber wirklich gut geht ist sich Codebeispiele generieren zu lassen.
Für meine Hausautomatisierung beschreibe ich einfach was ich machen möchte und welches System ich nutze und dann schreibt er einen schön erklärten Code den man als Vorlage nutzen kann. Man kann dann den Code auch direkt anpassen lassen mit den eigenen Namen die man vielleicht schon vergeben hat usw.
Ich sag mal von Informatikern für Informatiker.

 

[dachi]

Da rede ich doch liebe mit echten Menschen, da kommt zwa teilweise auch so nen Quatsch raus aber man kann dann ausgiebig zusammen Lachen

 

[KiloZeBeF]

Kann man so sehen, Thomas, aber wenn Leut so bescheuert sind, reg ich mich auf - man kann nicht mit jedem über hartnäckige Realitätsverschiebung lachen. Beim Automaten denk ich nur "kaputt" und belächle Menschen, die auf sowas vertrauen wollen.

 

[WiN]

Wenn ich sowas höre oder lese sprint mein Milchmädchenmodul an und rechnet irgendwelches Zeug. Zum Beispiel:
Fahrzeug ausgelegt für v-Max von 200km/h im optimalen Betriebszustand mit 85% Wirkunsgrad.
Fahrt auf der Landstraße mit 100km/h und nur noch 75% Wirkungsgrad.
Fahrt innerorst mit 50 km/h und nur noch 65% Wirkungsgrad.
Fahrt in der 30er-Zone und nur noch 55% Wirkungsgrad.
Jeweils vorausgesetzt, dass bei den jeweiligen Geschwindigkeiten der ideale Lastzustand herrscht... sonst kann man vermutlich nochmal 10-20 Prozent

Ohne auf die verschiedenen Motorbauweisen bei E-Antrieben einzugehen.
Ein elektrischer Antrieb (Motor + Umrichter) der auf eine V-Max von 200 km/h ausgelegt ist, hat dort wahrscheinlich wirklich nur einen Wirkungsgrad von 60-70%. Mit abnehmender Last und geringerer Geschwindigkeit wird der Wirkungsgrad höher. Man kann den optimalen Betriebspunkt konstruktiv bestimmen, z.B.: bei einem Mittelklassefahrzeug in Richtung 100 km/h und etwa 30% Last.
In diesem optimalen Betriebspunkt erreicht ein elektrischer Antrieb sicher mehr als 90% Wirkungsgrad.
Der Wirkungsgrad bleibt bei geringerer Geschwindigkeit immer noch sehr hoch, solange man nicht zu große Last hat.
Darum erreichen BEV im Stadtverkehr auch die größten Reichweiten.
Im Realbetrieb hat der Antrieb im Stadtverkehr im Schnitt sicher noch 60 bis 70% Wirkungsgrad.

Der Wirkungsgrad bei einem Dieselmotor von 40% ist bei ca. 50% seiner Maximaldrehzahl und ca. 80% Last.
Ein Zustand der nur sehr kurzzeitig im Fahrbetrieb vorkommt.
Im Realbetrieb hat der Verbrenner im Stadtverkehr im Schnitt eher unter 10% Wirkungsgrad.

 

[falo]

Ich frage nach, wie sich der Begriff Intelligenz definiere und bekomme erklärt, dass aus einer Vielzahl von Informationen die relevanten aussortiert würden und außerdem permanent dazu gelernt würde.
Ich schmunzle während ich frage, wie innerhalb von drei Minuten eine falsche Aussage erkannt werden und dann exakt die gleiche Aussage wiederholt werden kann, und was das mit Lernen zu tun habe. Ich erfahre, dass das Lernen aufgrund von Trainingsdaten und Erfahrungen aus dem Austausch mit Nutzern erfolge.
Ich führe den Automaten vorsichtig an die Stelle, wo er zugeben muss, dass er aus dem Austausch mit mir nichts gelernt habe und daher die Aussage falsch sein müsse und der Automat entschuldigt sich. Ich solle halt immer Informationen überprüfen wird mir geraten.

Köstlich !!! Ein typischer "Lothar"

 

[KiloZeBeF]

...
Der Wirkungsgrad bei einem Dieselmotor von 40% ist bei ca. 50% seiner Maximaldrehzahl und ca. 80% Last.
Ein Zustand der nur sehr kurzzeitig im Fahrbetrieb vorkommt.
Im Realbetrieb hat der Verbrenner im Stadtverkehr im Schnitt eher unter 10% Wirkungsgrad.

So würde ich das auch schätzen - im Idealpunkt schon lumpig und in 80% der Alltagsnutzung deutlich lumpiger - außer bei Leuten, die bei schwach motorisierten Fahrzeugen den ganzen Tag mit Richtgeschwindigkeit auf der BAB rumfahren, bzw. mit starken Fahrzeugen willenlos ballern.
Und mir ist auch klar, dass ein E-Motor bei deutlich höherem Niveau anfängt "schlechter zu werden" - ich glaube ich hatte sinngemäß erwähnt dass ein gedankenlos blöde betriebener E-Motor auch nicht besser ist, als ein sehr günstig eingesetzter Verbrenner.

Trotzdem ist es ja idiotisch eine anderthalbmal so große Batterie zu brauchen, nur weil der Konstrukteur glaubt, dass es auch ohne Getriebe geht. Das Getriebe ist eine recht einfache mechanische Baugruppe, die konstruktiv und fertigungstechnisch gut beherrscht ist und locker aus Altmetall hergestellt werden kann - für die Batterien nehmen wir aktuell Knappheit und Umweltschäden in Kauf. Gewichtsmäßig tät sich's eigentlich wenig schenken.

Kurz: auch wenn E-Motoren in weiten Bereichen effizienter sind, als Verbrenner heißt das ja nicht, dass es sinnvoll ist, sie in verhältnismäßig wirkungsgradschwachen Arbeitspunkten zu betreiben, Und angenommen es wäre nicht sinnvoll, dann könnte man ja eventuell über ein Getriebe nachdenken...

 

[Eumel]

Trotzdem ist es ja idiotisch eine anderthalbmal so große Batterie zu brauchen, nur weil der Konstrukteur glaubt, dass es auch ohne Getriebe geht. Das Getriebe ist eine recht einfache mechanische Baugruppe, die konstruktiv und fertigungstechnisch gut beherrscht ist und locker aus Altmetall hergestellt werden kann - für die Batterien nehmen wir aktuell Knappheit und Umweltschäden in Kauf. Gewichtsmäßig tät sich's eigentlich wenig schenken.

Kurz: auch wenn E-Motoren in weiten Bereichen effizienter sind, als Verbrenner heißt das ja nicht, dass es sinnvoll ist, sie in verhältnismäßig wirkungsgradschwachen Arbeitspunkten zu betreiben, Und angenommen es wäre nicht sinnvoll, dann könnte man ja eventuell über ein Getriebe nachdenken...

Ich bin keine Mocheniker aber die Realität widerlegt dich im Moment. Die Brammo Empulse mit Schaltgetriebe war nicht effizienter als die Zero Motorräder der gleichen Zeit und auch der Taycan mit Zweiganggetriebe an der Hinterachse ist nicht effizienter als ein vergleichbarer Tesla. Man munkelt, dass die nächste Generation Taycan auch kein Getriebe mehr haben wird weil der Nutzen bei weitem nicht so groß war wie erhofft und die Kosten dann doch nicht vernachlässigt werden können.

 

[KiloZeBeF]

Nuja, ein Getriebe mein Freund, muss auch so eingesetzt werden, dass der Motor in einem verbesserten Betriebspunkt arbeitet. Als Theoretiker denek ich da an ein stufenloses Getriebe... davon ab, sind leistungsstarke Geräte im öffentlichen Raum eh kaum in ihren optimalen Arbeitspunkt zu bekommen - das war bei Verbrennern schon so und wenn wir jetzt statt 140PS-Verbrenner mit 140kW-Elektrogeräten daher kommen, wird das nicht besser.
Wenn ich meine kleine Luftpumpe im 4./5./6. Gang spazieren fahre, brauche ich 5l/100km und wenn ich ambitioniert im 2./3. durch die Hügel knalle sind's 4,8. Du verstehst, was ich meine. Die meisten aktuellen Geräte sind deutlich leistungsstärker, als mein Quirl und kommen dann noch später in die effiziente Zone. Das schaffen nur ambitionierte Sportler - die Masse fährt im öffentlichen Raum ineffizient und genießt den Luxus des Oversizings... man gönnt sich ja sonst nix. Nur meine Meinung!

Und klar ist es konstruktiv ein Scheiß, jetzt noch ein Getriebe in so ein E-Fahrzeug rein zu würgen... mehr Gewicht und Ersparnis auch nur dann, wenn der Nutzer weiß was er tut... das ist sowieso das Hauptproblem wenn du mich fragst.

 

[Eumel]

Ja wenn Logik auf Nutzer trifft... Subaru verkauft reichlich CVTs auf der Welt und wirft den Vorteil der Stufenlosigkeit weg weil die Kunden es nicht akzeptieren, dass die Drehzahl sich nicht stufenweise ändert. Da werden dann "Gangsprünge" mit einem stufenlosen Getriebe simuliert.

Subaru hier nur als Beispiel weil ich die kenne. Andere machen den Quatsch auch.

 

[KiloZeBeF]

Da bringe ich also einen 2-Tonner mal analog beschleunigt in 8.5s und mal diskret beschleunigt in 9s auf eine bestimmte Geschwindigkeit... macht 6% langsamere Beschleunigung bei der Stufensimulation und ich nehme an, das Gaspedal war in beiden Versuchen am Bodenblech. Da wird also schon mal allein aufgrund der Dauer 6% länger die maximale Spritmenge eingerspritzt, um die gleiche Arbeit zu verrichten... gleichzeitig wird die gleiche Arbeit in längerer Zeit verrichtet, was bedeutet, dass die Leistungsausbeute trotz höherem Energieeinsatz geringer ist.

Ich kenne das von Audi in den späten 90er-Jahren des vergangenen Jahrtausends, die auch mal einen "analogen" CVT-Ansatz hatten und dann schnell an der Kundschaft gescheitert sind, die das "zu wenig dynamisch" empfand.

Da wurde dann auch schnell die CVT-Idee in der Schublade vergraben und akzeptiert, dass der Kunde lieber diskrete Schaltvorgänge spürt und dafür Dynamiknachteile und 5-10% Mehrverbrauch in Kauf nimmt. Den Dynamiknachteil kompensiert man durch leistungsstärkere Motoren und der Kunde akzeptiert ohne Problem, dass ein 20% stärkerer Motor auch 10% mehr Sprit verbraucht... optimierter Einsatz des schwächeren Aggregats würde aber die gleichen Fahrleistungen bringen und 10% weniger Sprit brauchen - das macht dann unterm Strich 20% Mehrleistung für den Stammtisch und effektiv 20% mehr Kraftstoffverbrauch bei identischen Fahrleistungen. Ich löse das Problem also nicht intelligent und effizient, sondern mit einem gegenüber den Ressourcen respektlosen Overkill an Unwirtschaftlichkeit... könnt mich grad aufregen.

Ich hab damals in dem Audiprojekt an meinen alten 40PS Ford Fiesta gedacht, in dem ich mich auch so weltmeisterlich schnell wie Walter Röhrl gefühlt habe, nachdem der halbe Auspufftopf weggerostet war. Der subjektive Vorteil war aber weder durch bessere Fahrleistungen noch durch höhere Effizienz belegbar. Heute gibt's auch noch Kradler, die gerne hören, wie der Motor ohne dB-Killer "freier atmet" und das subjektiv mit einer höheren Leistung verknüpfen...

@Eumel: ich glaub in der Sache sind wir uns einig... irgendwie sind ja immer Gefühle, die Probleme größer machen, die man garnicht haben müsste, wenn man die Lösung akzeptieren könnte, die sich rational anbietet

 

[Mooney]

Ja wenn Logik auf Nutzer trifft... Subaru verkauft reichlich CVTs auf der Welt und wirft den Vorteil der Stufenlosigkeit weg weil die Kunden es nicht akzeptieren, dass die Drehzahl sich nicht stufenweise ändert. Da werden dann "Gangsprünge" mit einem stufenlosen Getriebe simuliert.

Subaru hier nur als Beispiel weil ich die kenne. Andere machen den Quatsch auch.

Hat zwar nichts mit dem Eingangsthema zu tun, aber..........

Mein aktueller Renault "Keuchos" (Nissan Derivat) hat auch CVT mit simulierten Gangsprüngen. Insgesamt gefaellt mir das Getriebe gut, leider hat es einen nervigen Unterton.

Ganz, ganz früher habe ich mal DAF 66 gefahren, das war echtes Gummibandverhalten, grauenvoll, nicht zu ertragen wenn man jung und dynamisch ist.

In den 2000ern hatte ich einen Civic CVT, der hatte wenn ich mich recht erinnere einen Schaltsprung damits nicht ganz so schlimm wird beim voll beschleunigen.