Wattrechner Fahrrad

Dieser Wattrechner ist ein Tool, das für alle leidenschaftliche Radfahrer erstellt wurde. Mit diesem Rechner kannst du den Zusammenhang zwischen der von dir erzeugten Leistung und verschiedenen Parametern wie Geschwindigkeit, Fahrposition, Steigung oder Straßenbelag erforschen. Du kannst zum Beispiel herausfinden, wie viel Energie du sparen kannst, wenn du von Noppen- auf Slick-Reifen wechselst.

Dank dieses Leistungsrechners kannst du endlich zwei Radfahrer mit grundverschiedenen Fahrstilen miteinander vergleichen – zum Beispiel einen Rennradfahrer, der nie von seinem Rad mit Slick-Reifen absteigt, und einen MTB-Enthusiasten, der Hardcore-Abenteuer im Gelände genießt.

Die Leistung beim Radfahren ist die Kraft, die du mit deinen Beinen aufbringst, um dein Fahrrad in Schwung zu bringen (und zwar möglichst schnell). Du kannst sie als das ultimative Maß für deine Radfahrfähigkeiten betrachten: Je mehr Leistung du erzeugen kannst, desto besser kannst du Radfahren.

Die Radfahrleistung wird in Watt gemessen. Ein Watt entspricht einem Joule Energie, das pro Sekunde erzeugt wird.

Unser Wattrechner fürs Fahrrad basiert auf dem Modell, das in diesem Artikel (englisch) ausführlich beschrieben wird. Er geht davon aus, dass die Leistung, die du erzeugst, gleich der Summe der Widerstände ist, die du überwinden musst, multipliziert mit deiner Geschwindigkeit. Außerdem berücksichtigen wir auch Leistungsverluste.

Die Formel, die wir für die Leistung beim Radfahren verwenden, sieht folgendermaßen aus:

wobei die Variablen für folgendes stehen:

• $P$ – Deine Kraft;
• $F_\mathrm{g}$ – Widerstandskraft durch Schwerkraft;
• $F_\mathrm{r}$ – Rollwiderstandskraft;
• $F_\mathrm{a}$ – Aerodynamischer Widerstand;
• $v$ – Deine Geschwindigkeit in m/s; und
• $\text{Verlust}$ – Prozentualer Verlust an Leistung.

In den folgenden Abschnitten dieses Textes werden wir uns die einzelnen Komponenten der Leistungsgleichung beim Radfahren genauer ansehen.

Wenn du bergauf fährst, musst du die Schwerkraft überwinden. Wenn du bergab fährst, hilft dir die Schwerkraft natürlich, sodass du ohne zusätzliche Anstrengung beschleunigen kannst.

Die Schwerkraft kann wie folgt berechnet werden:

wobei die Variablen folgende Werte repräsentieren:

• $F_\mathrm{g}$ – Widerstandskraft aufgrund der Schwerkraft;
• $g$ – Schwerkraftbeschleunigung, welche $9,80665\ \text{m}/\text{s}^2$ beträgt;
• $\text{Steigung}$ – Neigung des Hügels in Prozent ausgedrückt (positiv für bergauf und negativ für bergab);
• $M$ – Dein Gewicht in kg; und
• $m$ – Gewicht deines Fahrrads und zusätzlicher Ausrüstung, ebenfalls in kg.

Der nächste Faktor, der dich zweifellos verlangsamen wird, ist die Reibung zwischen deinen Reifen und dem Untergrund (siehe Reibungsrechner). Je glatter die Straße und je glatter deine Reifen sind, desto weniger Reibung wirst du verspüren.

Die Formel für den Rollwiderstand lautet:

wobei:

• $F_\mathrm{r}$ – Rollwiderstand; und
• $C_\mathrm{rr}$ – Koeffizient des Rollwiderstands.

Die Schätzungen für den Rollwiderstandskoeffizienten $C_\mathrm{rr}$ in unserem Wattrechner fürs Radfahren basieren auf den Erkenntnissen von Forschungen der Universität Pretoria und der Universität Reims:

Die dritte Komponente der Leistungsgleichung ist der aerodynamische Widerstand. Dies ist eine Kraft des Luftwiderstands. Im Gegensatz zu den beiden vorherigen Komponenten hängt dieser von deiner Geschwindigkeit in zweiter Potenz ab – je schneller du bist, desto höher ist der Luftwiderstand. Das heißt, je schneller du fährst, desto schwieriger ist es, die Geschwindigkeit zu halten.

Der aerodynamische Widerstand kann nach der folgenden Formel berechnet werden:

wobei die Variablen für folgende Begriffe stehen:

• $F_\mathrm{a}$ – Aerodynamischer Widerstand;
• $C_\mathrm{d}$ – Luftwiderstandsbeiwert;
• $A$ – Deine frontale Körperfläche;
• $\rho$ – Luftdichte;
• $v$ – Deine Geschwindigkeit; und
• $w$ – Windgeschwindigkeit (positiv für Gegenwind und negativ für Rückenwind).

Es ist üblich, den Wert von $C_\mathrm{d} \cdot A$ zu schätzen, anstatt jeden dieser beiden Werte einzeln zu bestimmen. Wir verwenden die im Buch „High Performance Cycling“ von Asker E. Jeukendrup vorgeschlagenen Werte:

Die Positionen sind:

• Tops – Die Hände halten den oberen geraden Teil des Lenkers.
• Hoods – Die Hände halten die Bremshebelhauben am oberen, gebogenen Teil des Lenkers.
• Drops – Die Hände halten den gebogenen Teil des Lenkers am unteren Ende der Biegung.
• Aerobars – Die Hände sind am zusätzlichen Lenker an der Vorderseite des Triathlonrads befestigt.

Zudem schätzt unser Wattrechner die Luftdichte auf einer bestimmten Höhe über dem Meeresspiegel (ü.d.M.) nach der barometrischen Formel:

hierbei:

• $\rho$ – Luftdichte;
• $\rho_0$ – Luftdichte auf Meereshöhe gleich $1,225\ \text{kg}/\text{m}^2$;
• $M_0$ – Molare Masse der Luft auf der Erde, gleich $0,0289644\ \text{kg}/\text{mol}$;
• $h$ – Höhe über dem Meeresspiegel;
• $R$ – Universelle Gaskonstante der Luft gleich $8,3144598\ \text{N}\cdot {m}/\text{(mol}\cdot {K)}$; und
• $T_0$ – Die Standardtemperatur gleich $288,15\ \text{K}$.

Nachdem wir die Konstanten eingesetzt haben, können wir diese Gleichung vereinfachen:

Nicht die gesamte Kraft, die du beim Radfahren erzeugst, wird direkt auf die Räder übertragen. Ein Teil davon geht entweder durch den Widerstand der Kette oder der Umlenkrollen verloren.

Unser Leistungsrechner geht von einem konstanten Verlust von 1,5% auf deinen Umlenkrollen aus. Die Verluste an der Kette hängen von ihrem Zustand ab:

• $3\%$ bei einer neuen, gut geölten Kette;
• $4\%$ bei einer vertrockneten Kette (z. B. wenn das Öl durch Regen weggespült wurde); und
• $5\%$ bei einer trockenen Kette, die so alt ist, dass sie sich verlängert hat.

Weitere Informationen über Leistungsverluste findest du in diesem Artikel über den mechanischen Widerstand von Fahrrädern.

Du kennst nun deine Leistung beim Radfahren – aber was bedeutet diese Zahl genau? Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über das Leistungsverhältnis (Leistung, die pro Kilogramm Körpergewicht erbracht werden kann) über verschiedene Zeiträume. Diese Daten wurden von Dr. Andrew Coggan, einem renommierten Sportphysiologen, zusammengestellt.

Für einen Radfahrer ist die Leistung so ziemlich die nützlichste Information, die es gibt. Wenn du deine Leistung kennst, kannst du etwas über deine Leistungsfähigkeit, Gesundheit und sogar den Zustand deines Körpers erfahren. Unter diesen Werten ist der Verbrauch von Kalorien wahrscheinlich am verbreitetsten.

Der Kalorienverbrauch ist nicht nur ein gängiges Mittel, um das Aktivitätsniveau zu messen, sondern hilft dir auch, deine Ernährung besser zu planen und Ziele zu setzen, sei es beim Abnehmen, bei der Leistungssteigerung oder beim Muskelaufbau.

Aus diesem Grund haben wir den Abschnitt Energieverbrauch eingebaut, mit dem du die Kalorien, die du während deiner Fahrt verbrannt hast, schätzen kannst. Das ist ein sehr einfacher Prozess, da Leistung und Energie durch einen einzigen Wert miteinander verbunden sind: die verstrichene Zeit.

Wenn es um einen Menschen geht, der eine Arbeit verrichtet, müssen wir auch die Ineffizienz unseres Körpers berücksichtigen. Unser Körper verbrennt immer mehr Energie, als er produziert, und diese Differenz nennen wir Effizienz (siehe Energieeffizienz Rechner). Wenn wir diese Verluste in unsere Formel einbeziehen, kommen wir zu folgendem Ergebnis:

Dabei bezieht sich $\small\text{Leistung}$ auf die durchschnittliche Leistung, die du für die $\small\text{Zeit}$ der Aktivität aufgebracht hast, $4,18$ ist der Umrechnungsfaktor von Joule (SI-Einheit) in Kalorien und $0,24$ ist die Effizienz ($24\%$) eines durchschnittlichen menschlichen Körpers beim Radfahren.

Denke daran, dass diese Schätzung bei gleichmäßigem Tempo besser funktioniert als z. B. beim HITT-Training. Das liegt daran, dass sich die Effizienz unseres Körpers je nach Leistung und Anstrengungsgrad leicht verändert.

Wenn du nach einer genaueren Analyse deines Kalorienverbrauchs beim Radfahren und der Auswirkungen auf den Gewichtsverlust suchst, besuche unseren Radfahren Kalorienrechner.