Fahrrad-Leistungsbedarf-Rechner
Erfahren Sie, wie viele Watt Sie für eine bestimmte Geschwindigkeit brauchen. Geben Sie die Gesamtmasse aus Fahrer und Fahrrad, Tempo, Steigung, Wind, Widerstandsfläche und Rollwiderstand ein – und sehen Sie Ihre Gesamtleistung und wohin jedes Watt geht.
Wie viele Watt brauchen Sie, um Ihr Tempo zu halten?
Formel für den Leistungsbedarf beim Radfahren
Dabei bedeuten:
- \(P\) — an der Straße benötigte Leistung (W)
- \(\rho\) — Luftdichte, angenommen als 1,226 kg/m³ (Meereshöhe, 15 °C)
- \(C_dA\) — Widerstandsfläche (m²), das Produkt aus cw-Wert und Stirnfläche
- \(v\) — Geschwindigkeit über Grund (m/s)
- \(w\) — Geschwindigkeit des Gegenwinds (m/s); negativ bedeutet Rückenwind
- \(m\) — Gesamtmasse aus Fahrer und Fahrrad (kg)
- \(g\) — Erdbeschleunigung, 9,81 m/s²
- \(\theta\) — Steigungswinkel, ergibt sich aus der Steigung: \(\theta = \arctan(i/100)\)
- \(C_{rr}\) — Rollwiderstandsbeiwert der Reifen
Die Formel addiert die drei Kräfte, die einem Radfahrer entgegenwirken – Luftwiderstand, Hangabtriebskraft an der Steigung und Rollwiderstand – und multipliziert die Summe mit der Geschwindigkeit über Grund, um die Leistung in Watt zu erhalten.
Leistungsbedarf beim Radfahren – Rechenbeispiel
Beispiel: Ein Fahrer mit Fahrrad wiegt zusammen 80 kg und möchte bei windstiller Luft 25 km/h auf einem 3-%-Anstieg halten, fährt auf den Hoods (Widerstandsfläche 0,32 m²) und nutzt gute Straßenreifen (\(C_{rr}\) = 0,005).
\[ v = \frac{25}{3.6} = 6.944\ \text{m/s}, \quad \theta = \arctan(0.03) \approx 0.0300\ \text{rad} \]
\[ P_{aero} = 0.5 \times 1.226 \times 0.32 \times 6.944^3 \approx 66\ \text{W} \]
\[ P_{climb} = 80 \times 9.81 \times \sin(0.0300) \times 6.944 \approx 163\ \text{W} \]
\[ P_{roll} = 0.005 \times 80 \times 9.81 \times \cos(0.0300) \times 6.944 \approx 27\ \text{W} \]
\[ P = 66 + 163 + 27 \approx 256\ \text{W} \]
Ergebnis: An der Straße müssen rund 256 W aufgebracht werden – etwa 26 % gegen die Luft, 64 % gegen die Schwerkraft und 11 % gegen den Rollwiderstand. Rechnet man 2–3 % für die Antriebsverluste hinzu, liegt die benötigte Kurbelleistung bei etwa 263 W.
So benutzen Sie den Rechner
- Geben Sie die Gesamtmasse (Fahrer + Fahrrad) ein – rechnen Sie alles mit ein, was Sie dabei haben, etwa Kleidung, Schuhe und Trinkflaschen – und wählen Sie kg oder lb.
- Geben Sie Ihr Tempo ein und wählen Sie km/h, mph oder m/s. Das ist die gleichmäßige Geschwindigkeit, die Sie halten möchten.
- Geben Sie die Steigung in Prozent ein (Höhenunterschied ÷ Strecke × 100). Positive Werte bedeuten bergauf, negative bergab.
- Geben Sie die Gegenwindgeschwindigkeit ein. Ein positiver Wert wirkt Ihnen entgegen; für Rückenwind geben Sie eine negative Zahl ein.
- Legen Sie die Widerstandsfläche für Ihre Sitzposition fest: rund 0,40 m² aufrecht im Alltag, 0,32 m² auf den Hoods, 0,27 m² im Unterlenker, 0,22 m² in der Zeitfahrposition.
- Legen Sie den Rollwiderstandsbeiwert fest: 0,002–0,004 für Bahnreifen, 0,004–0,006 für gute Straßenreifen mit richtigem Reifendruck, 0,008–0,015 für Schotter oder raue Straßen.
- Lesen Sie die benötigte Gesamtleistung ab, die Aufteilung in Luftwiderstand, Steigung und Rollwiderstand sowie die Zusammenfassung, wohin Ihre Watt fließen.
Was Ihnen der Rechner zeigt
Die Leistung beim Radfahren gibt an, wie schnell Sie Widerstände überwinden. Bei jeder gleichmäßigen Geschwindigkeit gleicht die Leistung, die Sie über die Pedale bringen, genau drei Verluste aus: das Verdrängen der vorbeiströmenden Luft, das Anheben Ihrer Masse am Berg und die Walkarbeit der Reifen beim Abrollen. Dieser Rechner trennt diese drei Anteile, damit Sie sehen, welcher Ihre Fahrt dominiert.
Die Aufteilung fällt oft überraschend aus. Auf flacher Strecke über etwa 30 km/h ist der Luftwiderstand der größte einzelne Posten – deshalb spart eine tiefere Sitzposition oder das Fahren im Windschatten so viel Energie. An einem 5–8-%-Anstieg dominiert die Schwerkraft und kann 75–85 % der Gesamtleistung ausmachen, während Aerodynamik kaum noch eine Rolle spielt, weil das Tempo niedrig ist. Der Rollwiderstand ist auf glattem Asphalt meist der kleinste Anteil, auf Schotter kann er aber mit dem Luftwiderstand konkurrieren.
Nutzen Sie das Ergebnis, um realistische Erwartungen an eine Strecke zu setzen: Wenn ein Anstieg 300 W erfordert und Ihre Dauerleistung bei 220 W liegt (Ihre Functional Threshold Power (FTP)), wissen Sie, dass Sie entweder langsamer werden oder an Ihr Limit gehen. Der Vergleich der Gesamtleistung mit Ihren bekannten Möglichkeiten ist außerdem ein schneller Weg, um abzuschätzen, wie lange Sie eine gegebene Anstrengung durchhalten.
Fällt das Ergebnis negativ aus, sagt Ihnen der Rechner, dass Schwerkraft und Wind bei dieser Geschwindigkeit mehr als alle Widerstände ausgleichen – Sie würden rollen und bremsen, statt zu treten. Die Einzelwerte zeigen Ihnen trotzdem, was jeder Widerstand beiträgt.
Annahmen, Grenzen und praktische Hinweise
- Die Leistung gilt an der Straße, nicht an der Kurbel. Rechnen Sie etwa 2–3 % Antriebsverluste hinzu, wenn Sie mit einem Leistungsmesser vergleichen, der an Kurbel oder Nabe misst.
- Feste Luftdichte. Das Modell rechnet mit 1,226 kg/m³ (Meereshöhe, 15 °C). Bei Hitze oder großer Höhe ist die benötigte Leistung um einige Prozent geringer, bei kalter, dichter Luft um einige Prozent höher.
- Nur gleichmäßige Geschwindigkeit. Beschleunigungen sind nicht enthalten; die Formel nimmt an, dass Sie sich bereits mit der eingegebenen Geschwindigkeit bewegen. Stadtverkehr mit ständigen Stopps kostet bei jeder erneuten Beschleunigung zusätzliche Energie.
- Kein Windschatteneffekt. Hinter einem anderen Fahrer zu fahren reduziert den Luftwiderstand um 20–40 %, in einer Gruppe ist der Aero-Anteil also deutlich niedriger als hier berechnet.
- Der Wind ist vereinfacht. Berücksichtigt wird nur direkter Gegen- oder Rückenwind. Ein Seitenwind erhöht den Widerstand teilweise und wirkt sich zusätzlich auf Lenkung und Kontrolle aus.
- CdA und Crr sind entscheidend. Schon kleine Fehler bei der Widerstandsfläche oder beim Reifendruck verändern das Ergebnis spürbar – wählen Sie also Werte, die Ihrer echten Position und Ausrüstung entsprechen, statt optimistischer Zahlen.
- Wenn Sie eine ganze Tour planen wollen statt nur eine Geschwindigkeit, kombinieren Sie diesen Rechner mit unserem Training-Stress-Score-Rechner für Radfahrer und prüfen Sie mit dem Rechner für Ganggeschwindigkeit beim Radfahren, welches Tempo eine bestimmte Trittfrequenz und Übersetzung ergeben. Für die Bergleistung speziell misst der VAM-Rechner für Radfahrer Ihre vertikale Steiggeschwindigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechne ich die Leistung beim Radfahren von Hand ohne Rechner?
Rechnen Sie Ihre Geschwindigkeit in m/s um (km/h durch 3,6 teilen) und berechnen Sie dann drei Leistungen: Luftwiderstandsleistung = 0,5 × 1,226 × CdA × v³, Steigungsleistung = m × 9,81 × Steigung × v (bei Steigungen unter etwa 10 % gilt sin θ ≈ Steigung/100) und Rollwiderstandsleistung = Crr × m × 9,81 × v. Addieren Sie alle drei. Bei Gegenwind ersetzen Sie nur im Luftwiderstandsterm v durch (v + w). Eine schnelle Faustregel für flache Strecken: Die Luftwiderstandsleistung wächst mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit – doppelt so schnell zu fahren kostet also etwa das Achtfache an Aero-Leistung.
Was ist eine gute Durchschnittsleistung für einen Radfahrer?
Das hängt stark vom Fahrer ab. Ein Gelegenheitsfahrer im Alltag hält etwa 50–100 W, ein trainierter Hobbyradfahrer 150–250 W, ambitionierte Amateure 250–350 W. Profis können über eine Stunde lang mehr als 400 W halten. Entscheidend ist auf Anstiegen die Leistung relativ zum Körpergewicht – rund 3–4 W/kg über eine Stunde schafft ein solider Vereinsfahrer, während Tour-de-France-Sieger über 6 W/kg liegen. Vergleichen Sie das Ergebnis des Rechners mit dem, was Sie tatsächlich halten können, um einzuschätzen, ob ein Tempo für Sie realistisch ist.
Wie viele Watt braucht man, um 30 km/h auf flacher Strecke zu fahren?
Für ein typisches Fahrer-mit-Fahrrad-Gesamtgewicht von 80 kg auf den Hoods (CdA ≈ 0,32 m²) mit guten Straßenreifen liegt die Leistung auf flacher Strecke bei 30 km/h bei rund 150–160 W an der Straße, wovon etwa 80 % auf den Luftwiderstand entfallen. In aufrechter Alltagsposition kann sie 200 W erreichen, während eine gestreckte Zeitfahrposition mit Hochprofilfelgen nur etwa 110–120 W braucht. Deshalb bringt bei diesem Tempo die Sitzposition mehr als fast jede andere Ausrüstungsverbesserung.
Warum zeigt der Rechner eine negative Leistung an, und was bedeutet das?
Ein negatives Ergebnis bedeutet, dass Schwerkraft und/oder Rückenwind bei Ihrer gewählten Geschwindigkeit mehr als alle Widerstände ausgleichen – Sie würden rollen oder bremsen, statt zu treten. Das geschieht auf steilen Abfahrten oder bei starkem Rückenwind. Die Einzelwerte zeigen Ihnen trotzdem, wie viel jeder Widerstand beiträgt. Wenn Sie schneller abfahren wollen, müssten Sie Leistung nur bis zu dem Punkt zuführen, an dem der Luftwiderstand der Hangabtriebskraft die Waage hält.
Wie rechne ich Einheiten wie mph, lb oder Watt in die Werte um, die der Rechner erwartet?
Der Rechner rechnet Einheiten automatisch um; für Handrechnungen gilt: 1 mph = 0,44704 m/s, 1 km/h = 0,27778 m/s, 1 lb = 0,45359 kg. Watt müssen nicht umgerechnet werden, wobei 745,7 W einer horsepower (hp) entsprechen, falls Leistungswerte so angegeben sind. Beachten Sie, dass die Widerstandsfläche immer in m² angegeben wird und der Rollwiderstandsbeiwert dimensionslos ist, keine Kraft – das ist in jedem Einheitensystem gleich.
Was sind die häufigsten Fehler bei der Schätzung der Radleistung?
Die größten: Kleidung, Schuhe und Trinkwasser in der Gesamtmasse zu vergessen; eine zu optimistische Widerstandsfläche anzusetzen (die gemessene CdA liegt oft höher als beworben); Antriebsverluste beim Vergleich mit einem Leistungsmesser zu ignorieren (2–3 % addieren); und die Straßensteigung in Grad statt Prozent zu behandeln – ein „3-Grad-Hügel“ ist in Wirklichkeit eine Steigung von etwa 5,2 %. Denken Sie auch daran, dass das Modell von gleichmäßiger Geschwindigkeit ausgeht: Jedes Stoppschild und jede erneute Beschleunigung kosten zusätzliche Energie, die hier nicht auftaucht.
Kann ich mit diesem Rechner den Kalorienverbrauch schätzen?
Ungefähr, ja. Multiplizieren Sie die Straßenleistung mit 1,03 für die Antriebsverluste, um Ihre mechanische Leistung zu erhalten, und teilen Sie sie dann durch die menschliche Stoffwechseleffizienz von etwa 0,22–0,25. Grob gesagt verbrennen Sie bei einer Dauerleistung von 100 W etwa 400–450 kcal pro Stunde. Das ist nur eine Schätzung – die tatsächliche Effizienz ist von Person zu Person verschieden, und der Grundumsatz ist nicht enthalten. Behandeln Sie den Wert bei der Planung einer Gewichtsabnahme als grobe Orientierung, nicht als exakte Zahl.