Hva avgjør egentlig hvor mye CO2 en bil slipper ut?

På bachelorstudiet i Business Analytics på BI fikk vi i en av semesteroppgavene et datasett med 7 385 biler solgt i Canada. For hver bil hadde vi motorstørrelse, antall sylindre, drivstofforbruk i by og på landevei, drivstofftype og hvor mange gram CO2 den slipper ut per kilometer.

Oppgaven var enkel å si og vanskeligere å gjøre: finn ut hvilken av disse tingene som forteller mest om en bils utslipp, og lag en modell som kan forutsi dem.

Til denne artikkelen gikk jeg tilbake til dataene. Det korte svaret er nesten kjedelig. Men det er en vri jeg la merke til i oppgaven uten å følge den opp, og den viste seg å være den mest interessante delen.

Bilene

Gjennomsnittsbilen i datasettet slipper ut 251 gram CO2 per kilometer. Den reneste er Hyundai Ioniq med 96 g/km. Den skitneste er Bugatti Chiron med 522 g/km, over fem ganger så mye. Alle de andre ligger et sted imellom.

(Noen modeller dukker opp mer enn én gang, fordi den samme bilen er oppført i flere versjoner og årganger. Datasettet dekker bare bensin-, diesel- og etanolbiler, så det er ingen elbiler.)

Større motorer, mer CO2, stort sett

Det første de fleste ville gjettet, er motorstørrelse, og den gjetningen stemmer, til et visst punkt. Jo flere sylindre en bil har, jo mer slipper den ut i snitt:

Gjennomsnittlig CO2-utslipp etter antall sylindre

Vis data

Men hvis du plotter motorstørrelsen til hver bil mot utslippene, ser du hvor grov den regelen er:

Motorstørrelse mot CO2-utslipp

Vis data

Trenden er tydelig, men spredningen er enorm. Blant biler med en motor på 2,0 liter går utslippene fra 110 g/km (en Honda Accord Hybrid) til 288 g/km (en Mitsubishi Lancer Evolution). Å kjenne motorstørrelsen tar deg omtrent tre firedeler av veien til å kjenne utslippene. Det er nyttig, men det er ikke svaret.

Det du brenner, er det du slipper ut

Det egentlige svaret er drivstofforbruk. Dette er diagrammet som fikk det til å falle på plass for meg:

Drivstofforbruk mot CO2-utslipp, etter drivstofftype

Vis data

CO2-en fra en bil kommer fra drivstoffet den brenner. Hver liter bensin gir rundt 2,3 kg CO2, uansett hvilken bil den brennes i. Så når du vet hvor mange liter en bil bruker per kilometer, vet du CO2-utslippet nesten nøyaktig. For bensinbilene i dataene er regelen:

$$\text{CO}_2\ (\text{g/km}) \approx 23{,}3 \times \text{drivstofforbruk}\ (\text{liter per 100 km})$$

For diesel er tallet 26,9, og for etanol 16,3. Motorstørrelse, sylindre og biltype betyr bare noe fordi de endrer hvor mye drivstoff bilen brenner.

Diagrammet forklarer også noe jeg sto fast på i semesteroppgaven. Da jeg først plottet utslipp mot drivstofforbruk, la jeg merke til at punktene dannet tre separate linjer i stedet for én. Jeg skrev at «en tredje variabel kunne avdekke den underliggende gruppeinndelingen», og lot det ligge.

Når jeg går tilbake til det, er svaret drivstofftype:

• Bensin gir rundt 2,3 kg CO2 per liter.
• Diesel har mer karbon i hver liter og gir rundt 2,7 kg. Derfor er linjen brattere, selv om dieselbiler bruker færre liter.
• Etanol (E85) gir bare rundt 1,6 kg per liter ut av eksosrøret. Men etanol inneholder mindre energi, så disse bilene brenner mange flere liter per kilometer. Derfor ligger punktene så langt til høyre.

Ett mønster til fra oppgaven holder godt. Bilene bruker rundt 40 % mer drivstoff i by enn på landevei, 12,6 mot 9,0 liter per 100 km i snitt. All stoppingen, startingen og tomgangskjøringen blir mye til sammen.

Etter biltype

Grupperer du bilene etter type, er rekkefølgen som du ville forventet. Små stasjonsvogner og kompaktbiler slipper ut minst, mens store pickuper og minibusser slipper ut mest:

Gjennomsnittlig CO2-utslipp etter biltype

Vis data

Kan en modell skille en ren bil fra en skitten?

Den andre delen av oppgaven stilte et litt annet spørsmål. I stedet for å forutsi de nøyaktige utslippene, kunne en modell sortere bilene i to grupper, renere og skitnere?

Jeg delte bilene på midten, ved 246 g/km, så halvparten havnet på hver side. Så trente jeg tre modeller til å gjette hvilken halvdel en bil hører til i. Én brukte bare motorstørrelse, én bare drivstofforbruk, og én brukte begge. Slik gjettet hver av dem riktig:

Hvor ofte hver modell sorterte en bil i riktig gruppe

Vis data

Drivstofforbruk alene treffer på 96 av 100 biler. Motorstørrelse alene treffer på 87.

I oppgaven valgte jeg den kombinerte modellen som den beste, fordi den fikk litt høyere score på det statistiske målet for tilpasning vi brukte i faget. Teller du hvor ofte hver modell faktisk gjetter riktig, forteller det en annen historie. Å legge til motorstørrelse hjelper ikke når du allerede kjenner drivstofforbruket, og her gjør det gjetningene litt dårligere. Det passer med alt over. Motorstørrelse er bare en grov stedfortreder for hvor mye drivstoff en bil brenner. Når du kjenner drivstofforbruket, tilfører motorstørrelsen ingenting nytt.

Hva jeg tar med meg

• Det enkleste tallet vinner. For å sammenligne utslippene til to biler, se på drivstofforbruket og drivstofftypen. Alt annet er stort sett en omvei for å gjette de to.
• Se ordentlig på det første diagrammet. De tre linjene var der i aller første plott. Hadde jeg farget punktene etter drivstofftype, ville det forklart dem med en gang.
• Velg målet som passer spørsmålet. En score for hvor godt en modell passer, og en opptelling av hvor ofte den treffer, kan peke på ulike vinnere. Bestem deg for hva du bryr deg om før du velger.

Disse tallene teller bare det som kommer ut av eksosrøret. De inkluderer ikke CO2-en fra produksjonen av bilen, eller fra produksjonen av drivstoffet. Det betyr særlig mye for etanol, der klimaeffekten avhenger sterkt av hvordan den ble laget.

Om oppgaven

Dette bygger på semesteroppgaven min i Machine Learning and Forecasting (EBA3530) på Handelshøyskolen BI, våren 2025. Oppgaven dekket også to andre deloppgaver med andre datasett, som jeg har latt være her. Bildataene kommer fra den kanadiske regjeringens oversikt over drivstofforbruk. Du kan lese hele semesteroppgaven, med koden, med knappen ved siden av denne artikkelen.