Was hat es mit dem bekannten Sprichwort „Aero ist alles“ auf sich? Wie wichtig ist die Aerodynamik beim Fahrradfahren wirklich? Die Bedeutung der Aerodynamik steigt mit zunehmender Geschwindigkeit. Bei 50 km/h benötigt ein Radfahrer fast 90 % seiner Energie, um den Luftwiderstand zu überwinden. Ein geringerer Luftwiderstand bedeutet daher bei gleicher Geschwindigkeit einen geringeren Energieverbrauch.
In diesem Artikel werden die Vor- und Nachteile von Aero-Laufrädern im Detail betrachtet, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, ob sich die Investition lohnt.
Die Grundlagen der Aerodynamik beim Radfahren
Die Energie, die benötigt wird, um den Luftwiderstand zu überwinden, setzt sich aus ca. Die Sitzposition hat einen großen Einfluss auf den Luftwiderstand, da der Fahrer etwa 75 % des Gesamtwiderstands ausmacht. Bei Helm und Kleidung gibt es ein großes Potenzial. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das größte Potenzial zur Watt-Ersparnis in der Sitzposition und der Bekleidung liegt.
Was sind Aero-Laufräder?
Die Aero-Laufräder sind ein Beispiel für Aerodynamik-Tuning am Rennrad und sehen für viele Fahrer gut aus. Doch bringen sie auch tatsächliche Vorteile?
Ab wann lohnen sich Aero-Laufräder?
Erst ab etwa 25 km/h sind klare Vorteile gegenüber einem Referenzsatz messbar. Schon ab etwa 25 km/h lassen sich die Vorteile messen. Bei einer Geschwindigkeit ab 35 km/h sind die Vorteile natürlich noch deutlicher. Allerdings ist auch die Windgeschwindigkeit zu beachten.
Mit Aero-Laufrädern ist es möglich, bei gleicher Leistung eine höhere Geschwindigkeit zu erzielen.
Aero-Rennräder im Vergleich
Das Aero-Fahrrad ist sehr begehrt. Bei einer Geschwindigkeit von 45 km/h kann ein Fahrer auf einem aktuellen Top-Aero-Rennrad im Vergleich zu einem konventionellen Referenz-Rennrad im Windkanal bis zu 30 Watt einsparen. Bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h sind es nur noch 11 Watt. Bei dem Test wurden die Aero-Räder mitberücksichtigt. Natürlich macht die Aerodynamik nicht den gesamten Mehrwert eines Aero-Rennrads aus. Ebenso wie man keinen Supersportwagen im Alltag benötigt, verhält es sich auch mit Aero-Bikes.
Die Rolle der Aerodynamik im Radsport
Die Aerodynamik ist einer der entscheidenden Faktoren für Geschwindigkeit und Effizienz im Radsport. Durch gezielte Optimierungen an Rad und Ausrüstung lassen sich signifikante Leistungsgewinne erzielen. Die Konstruktion des Rennrads, seiner Komponenten sowie die Wahl des Helmes, der Kleidung und der Fahrposition ist entscheidend für einen möglichst geringen Luftwiderstand. Wer die richtigen Maßnahmen ergreift, kann auf flachen und leicht hügeligen Strecken wertvolle Zeit „sparen“ - und damit die eigenen Bestzeiten übertreffen.
Vorteile von Aero-Laufrädern
- Schneller Fahren: Mit Aero-Laufrädern ist es möglich, bei gleicher Leistung eine höhere Geschwindigkeit zu erzielen.
- Geringerer Luftwiderstand: Mit Aero-Laufrädern wäre es ca. 1,5 km/h schneller.
- Watt-Ersparnis: Bei einer Geschwindigkeit von 45 km/h konnte allein durch den Einsatz von Aero-Helmen im Vergleich zu herkömmlichen Helmen eine Leistungsersparnis von 11 Watt gemessen werden.
- Motivation: Der Klang ab 50mm Carbon-Felgen kann "süchtig" machen und steigert definitiv die Motivation bei schneller Fahrt.
Aerodynamische Vorteile im Detail
Die Aerodynamik ist im Flachen der beherrschende Fahrwiderstand. Kommen Berge ins Spiel, dominiert die Hangabtriebskraft.
Aktuelle Tests verdeutlichen, dass schnelles Fahren nicht in erster Linie leichtes, sondern aerodynamisches Material erfordert.
Die hohen Felgen verstärken mit ihrem mächtigen Resonanzraum Fahrgeräusche aller Art. Sie rumpeln, bollern und sirren, dass es eine Freude ist. Die Geräusche können wirklich motivieren, denn so wird Tempo akustisch erlebbar. Je härter man tritt, desto lauter faucht es von hinten.
Je besser das Aerodesign meiner Laufräder, desto mehr treiben sie mich nach vorne. Dies kann teilweise über zehn Watt Ersparnis bedeuten.
Die Bedeutung des Seitenwindes
Hier ist es jedoch besonders wichtig zu wissen, dass Laufräder bei Seitenwind über 60 Prozent des Segeleffekts übernehmen.
Alle Bemühungen um eine gute Aerodynamik sind vergebens, wenn sich das Laufrad instabil anfühlt. Zerrt Seitenwind am Vorderrad, verlässt man mitunter die aerodynamische Unterlenkerposition, richtet sich vielleicht auf oder hört sogar auf zu treten. In diesem Moment habe ich nichts gewonnen, sondern verloren. Für mich ist es die erste Herausforderung, aerodynamische Felgen zu bauen, die auch unempfindlich gegen Seitenwind reagieren.
Die Lösung ist das Verhindern des Strömungsabrisses auf der hinteren Hälfte des vorderen Laufrades. Das erreicht man mit einer möglichst runden Vorderkante der Felge und einem strömungsangepassem Profil.
Nachteile von Aero-Laufrädern
- Seitenwindanfälligkeit: Zerrt Seitenwind am Vorderrad, verlässt man mitunter die aerodynamische Unterlenkerposition, richtet sich vielleicht auf oder hört sogar auf zu treten.
- Gewicht: Die Jagd nach Aerodynamik geht oft auf Kosten des Gewichts.
- Bremsverhalten: Carbon-Bremsflanken bieten im Nassen oft schlechtere Verzögerung als Aluminium-Modelle und neigen bei hohen Temperaturen zu Fading.
- Kosten: Die Anschaffung von Aero Felgen ist eine teure Angelegenheit: Für einen hochwertigen Carbon-Laufradsatz werden schnell vierstellige Beträge fällig.
Seitenwindanfälligkeit im Detail
Leider steigt damit auch die Seitenwind- bzw. Böenanfälligkeit. Der Grund dafür ist nicht nur der Druck des Windes auf das gesamte Fahrrad mit Fahrer sondern die Druckdifferenz am Vorderrad zwischen vorderem Teil und hinterem Teil. Vorne ist der Reifen der die Luft geteilt. Kommt der Wind von der Seite so müssen die Luftmoleküle auf der windabgewandten Seite (Lee) schneller strömen als die auf der Windseite (Luv). Es wird ein (horizontaler) Auftrieb bzw.
Auf der hinteren Radhälfte ist es ähnlich, nur das die Luftmolekühle die Form der spitze Vorderkante einer V-Profil Felge nicht folgen können und "abreißen". Es entsteht ein Wirbel. Dadurch entsteht hier kein Sog zur Seite. Das Vorderrad wird dadurch in die windabgewandte Seite gedreht bzw. Somit drückt der Wind den gesamten Fahrer mit Rad zur Seite und zusätzlich lenkt das Vorderrad in die gleiche Richtung. Das macht das Fahrverhalten böenanfällig und umso schwerer je höher die Vorderradfelge ist. Das Laufrad fühlt sich windanfällig an und das längere Fahren ist unangenehm bzw.
Gewicht vs. Aerodynamik
Aero Felgen sind oft schwerer als ihre flachen Pendants. Das spüren Sie vor allem bei Beschleunigungen und am Berg, wo jedes Gramm zählt. Hersteller haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, indem sie Carbon-Felgen immer leichter und steifer gebaut haben. Dennoch bleibt es ein Zielkonflikt: Wer auf maximales Kletterpotenzial setzt, wählt meist flachere und leichtere Felgen, während Aero Felgen auf schnellen, flachen Kursen punkten.
Das Bremsverhalten
Wer auf maximale Aerodynamik und geringes Gewicht Wert legt, kommt an Carbon kaum vorbei.
Das Bremsverhalten spielt bei Aero Felgen eine wichtige Rolle - vor allem, wenn Sie noch mit Felgenbremsen unterwegs sind. Carbon-Bremsflanken bieten im Nassen oft schlechtere Verzögerung als Aluminium-Modelle und neigen bei hohen Temperaturen zu Fading. Viele Hersteller statten ihre Felgen deshalb mit speziellen Bremsbelägen und Oberflächen aus, um die Performance zu verbessern. Der Trend geht jedoch klar zur Scheibenbremse, die das Bremsverhalten unabhängig vom Felgenmaterial macht. Mit Scheibenbremse können Sie auch mit Aero Felgen stets sicher verzögern, egal bei welchen Bedingungen.
Die richtige Wahl treffen
Felgenhöhe und Profil
Aerofelgen sind in der Regel zwischen 45 und 90mm hoch. Die meisten Aero-Laufräder liegen bei 28mm Reifen, dass Trek Domane in unserem Vergleich kam mit standardmäßig 32mm.
Alle Auswahlmöglichkeiten (Felgenhöhe, Profil und Felgenbreite) haben Vor- und Nachteile. Flacher und dicker kann im Wind das gleiche Ergebnis wie hoch und dünn ermöglichen. Entscheidend ist die aus aerodynamischer Sicht perfekte Abstimmung von Reifendicke und Felgen-Profil.
Die weiter unten genannten Vorteile "echter" Aero-Felgen (bei denen der Widerstand mit zunehmendem Anströmwinkel sinkt statt zu steigen) sind erst ab Laufradhöhen (Felge plus Reifen) mit dem 2,5 fachen der Reifenbreite möglich (Beispiel: Reifenbreite 25mm -> Laufradhöhe (Felge+Reifen) = 63mm).
Die empfohlene Felgenhöhe beim Vorderrad ist abhängig vom Einsatzzweck. Für das Vorderrad stehen dir 45mm, 55mm , 70mm oder 80mm zur Auswahl. 55mm am Vorderrad hat eine bereits gute Aerodynamik gegenüber den flachen Felgen, ist optisch ansprechend, ist nur gering seitenwindanfällig und ist der Allrounder. Bei Wind im Rennen und Training vollkommen fahrbar und verträglich. 70mm sind je nach Windstärke/Häufigkeit oft zu seitenwindanfällig und machen auf langen Trainingsfahrten bei Wind keinen Spaß. Dies ist etwas für Rennen, schnelle Fahrten und Gebiete mit wenig bis mittleren Wind.
Reifenwahl und -breite
Entscheidend ist vor allem das Reifenprofil. Es sollte die anströmende Luft ohne viele Verwirbelungen auf die Felge führen. Ist der Reifen glatt, ohne Profil, reißt der Luftstrom ab, der Luftwiderstand steigt stark an. Es gibt Reifen, deren Profil aus aerodynamischer Sicht für mich sehr interessant sind.
Aus aerodynamischer Sicht würde ich bezüglich der Reifenbreite derzeit eher auf die Kombination 23 Millimeter vorne und 25 Millimeter hinten setzen. Gerade hinsichtlich der Alltagstauglichkeit sind 23 Millimeter-Reifen nicht mehr der Standard, grundsätzlich sind schmalere Reifen aerodynamisch besser als breitere.
Reifentests haben gezeigt, dass Faltreifen (Clincher) aufgrund ihres niedrigeren Rollwiderstandes (bis zu 10 Watt) und guten Alltagstauglichkeit geklebten Schlauchreifen überlegen sind.
Materialien: Carbon vs. Aluminium
Aluminium war lange das Maß der Dinge und findet sich auch heute noch in preisgünstigen Modellen. Allerdings stößt Aluminium bei der Fertigung extrem tiefer und breiter Felgen an physikalische Grenzen: Das Material wird schwer und verliert an Steifigkeit.
Carbon dagegen ist leicht, steif und lässt sich in beliebige Formen bringen - ein großer Vorteil für die Konstruktion moderner Aero Felgen. Carbon-Felgen sind aber auch teurer in der Herstellung und reagieren empfindlicher auf Schläge und unsachgemäße Behandlung.
Wer auf maximale Aerodynamik und geringes Gewicht Wert legt, kommt an Carbon kaum vorbei.
Zusätzliche Faktoren
Seitensteifigkeit
Die Seitensteifigkeit bei einem Laufrad ist umso höher, je größer die Felgenhöhe, je breiter die Felge, je mehr die Speichen angewinkelt sind, je dicker die Speichen und im geringem Maße, je fester sie gespannt sind. Aber auch die Speichenelastizität (mm/N) und besonders die Anzahl der Speichen tragen dazu bei. Hier ist insbesondere das Hinterrad im Nachteil, weil der Speichenwinkel an der Zahnkranzseite gering ist (nur 4°). Ein steifes Vorderrad ist wichtig, da das Körpergewicht im Wiegetritt hauptsächlich auf dem Vorderrad lastet.
Bremsen
Sobald die Bremsflächen trocken sind ist das kein Problem. Immer rechtzeitig die Bremsen trocken fahren/halten.
Speichen
Anzahl, Länge und Form der Speichen sind nicht weniger wichtig. Auch hier muss zwischen der Aero-Optimierung und der Alltagstauglichkeit unterschieden werden.
Windkanaltests
Windkanaltests gelten als Goldstandard, um die aerodynamischen Eigenschaften von Felgen objektiv zu vergleichen.
Allerdings ist auch die Windgeschwindigkeit zu beachten.
Die 105%-Regel
Demgegenüber steht die Reduzierung des Widerstandsbeiwerts, wenn ein möglichst gerader Übergang zwischen Bremsflächen und Reifen existiert. Hier ist die 105% Regel sehr wichtig.
Um die Verwirbelung der Luft beim Übergang zwischen Reifen und Felge so gut wie möglich zu verhindern, soll die Felge sogar 5% breiter sein als die reale Reifenbreite (105% Regel).
Tabellen
| Felgenbreite | Reifenbreite (ca.) |
|---|---|
| 23,0mm | 23mm |
| 24,0mm | 25mm |
| 26,0mm | 28mm |
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