Fahrradfahren generell und E-Bike-Fahren im Speziellen tut unserer Gesundheit gut. In die Liste dieser Vorteile reiht sich ebenso der gesamte Komplex rund um den Gewichtsverlust, eine verbesserte allgemeine Fitness und gezieltes sportliches Training ein.
Grundlagen des Energieverbrauchs beim Radfahren
Beim Radfahren wirken gleichzeitig viele verschiedene Kräfte wie z.B. die Rollreibung oder der Luftwiderstand.
Die Luftdichte \( \rho \) lässt sich über die Temperatur \( T \) und den Luftdruck \( p \) berechnen. Diese ist allerdings nur für trockene Luft gültig und ändert sich mit steigender Luftfeuchte. Der Luftdruck selbst wird über die barometrische Höhenformel bestimmt.
Die Summe dieser drei Teilleistungen ergibt die Gesamtleistung.
Leistung in Watt und ihre Bedeutung
Je nach Dauer der Belastung und Körpergewicht können Radfahrer unterschiedliche Wattzahlen treten.
Manche von euch haben vielleicht einmal ein E-Bike-Rennen angeschaut oder sogar selbst daran teilgenommen. In Rennserien wie dem E-EDR World Cup stehen Profisportlerinnen und Profisportler an der Startlinie, die nicht nur eindrucksvoll beweisen, welche Fahrdynamik in einem E-Bike steckt, sondern schweißgebadet im Ziel ankommen und so verdeutlichen, dass man beim E-Biken eindeutig von einem Sport reden muss.
Kalorienverbrauch beim E-Bike-Fahren
Das Pedalieren auf dem E-Bike erfordert reichlich Energie. Diese stellt unser Körper bereits ab der ersten Pedalumdrehung bereit.
Ob beim E-Bike-Fahren überhaupt Kalorien verbraucht werden, steht heutzutage außer Frage. Dennoch handelt es sich beim E-Biken in erster Linie um Fahrradfahren. Insgesamt ergibt sich so ein recht komplexes Gesamtbild.
Faktoren, die den Kalorienverbrauch beeinflussen
Sowohl beim Fahren mit einem herkömmlichen Fahrrad als auch mit einem E-Bike beeinflussen eine Vielzahl an Faktoren den Kalorienverbrauch. Daher fällt das Ermitteln eines exakten Wertes ausgesprochen schwer.
All die zuvor genannten Faktoren gelten natürlich auch im Zusammenhang mit dem E-Bike. Schließlich begeben wir uns beim E-Biken nicht plötzlich in eine komplett andere Welt.
- Durch seine Unterstützung sorgt der Motor dafür, dass uns das Radfahren auf einem E-Bike weniger Energie kostet als auf einem herkömmlichen Fahrrad. Auf den ersten Blick könnte man meinen, dass jeder Motor hier denselben Effekt hat. Doch weit gefehlt. Zwar sind alle in der Europäische Union zugelassenen Motoren für Pedelecs auf eine maximale Dauernennleistung von 250 Watt beschränkt. Erstens erreichen jedoch nicht alle E-Bike-Motoren diesen Wert. Zweitens leisten die meisten Motoren in der Spitze deutlich mehr. Als Beispiel sei der DJI Avinox genannt, den Amflow in seinem Amflow PL nutzt und der euch für kurze Momente mit 1.000 Watt anschiebt. Und drittens könnt ihr mithilfe der Apps bei vielen Antrieben die Motorunterstützung einstellen.
- Ein höheres Drehmoment zaubert euch ein Lächeln ins Gesicht, wenn ihr merkt, dass bereits geringere Trittfrequenzen und weniger Kraftaufwand genügen, um euer E-Bike kräftig beschleunigen zu lassen.
- Den größten Einfluss auf den Kalorienverbrauch beim Fahren mit dem E-Bike hat sicher der jeweilige Fahrmodus. Zumindest wenn wir ausschließlich über die Faktoren reden, die direkt vom Fahrrad abhängen. Egal, ob euer E-Bike drei, vier, fünf oder sechs Unterstützungsstufen bietet - die Konsequenz ist immer die gleiche. Je niedriger die Stufe, desto mehr Kalorien verbraucht ihr.
- Während der Motor den Energieverbrauch beim E-Biken senkt, lässt ihn das höhere Gewicht des E-Bikes im Vergleich zu einem Fahrrad ohne E-Antrieb wiederum ansteigen. Die größere Masse erfordert eine höhere Leistung, um sie initial in Bewegung zu setzen und anschließend dort zu halten. Allerdings nähern sich E-Bikes und Bio-Bikes bezogen auf ihr Gewicht seit einigen Jahren kontinuierlich an. In bestimmten Segmenten wie vollgefederten E-Mountainbikes oder urbanen E-Bikes beträgt er mittlerweile mitunter nur noch rund zwei Kilogramm. Studien wie das Titanium Zero von Urtopia zeigen, in welche Regionen E-Bikes in den kommenden Jahren vorstoßen könnten.
Schätzung des Kalorienverbrauchs
Wer sich tiefergehend mit der Materie beschäftigt, wird bei einer Recherche im Internet relativ schnell groben Richtwerten begegnen. Diese sind alles andere als genau und beruhen meist auf stark vereinfachten Berechnungen. Aufgrund der Erleichterung durch den Motor liegt der Energieumsatz, den ihr persönlich beim E-Bike-Fahren leistet, in der Regel unter diesen Werten.
Viele Quellen sprechen übereinstimmend von einer Marke von ungefähr 300 Kilokalorien, die im Laufe einer Stunde zusammenkommen. Erneut bezieht sich der Wert auf eine erwachsene Person. Canyon bemerkt, dass dabei stets auch das Körpergewicht der Fahrenden betrachtet werden müsse. So erreiche ein Mensch mit einem Körpergewicht von 90 Kilogramm diesen Wert deutlich leichter als eine leichtere Person.
Komplexere Berechnungsformeln
Glücklicherweise braucht ihr euch nicht mit diesen allgemeinen Werten zufriedengeben. Die Sportwissenschaft liefert auch etwas komplexere Formeln, die sich mit ein paar Erklärungen dennoch gut erschließen lassen. Gehen wir die einzelnen Faktoren kurz durch. Dauer in Minuten bezieht sich auf die ausgeübte körperliche Tätigkeit - in unserem Falle auf das E-Biken. Hinter dem MET-Wert verbirgt sich das Metabolische Äquivalent, auf Englisch Metabolic Equivalent of Task. So kommt auch die Abkürzung zustande. Der MET-Wert drückt aus, wie viel Energie der Körper eines 40-jähriges Mannes mit einem Körpergewicht von 70 Kilogramm bei einer bestimmten körperlichen Tätigkeit aufwenden muss. Wie ihr seht, begegnet uns abermals einer Verallgemeinerung. Gänzlich ohne kommen wir an der Stelle einfach nicht aus. Er gibt keine konkreten Mengen an, sondern eher einen Grad der Anstrengung in Form von Zahlen. Die MET-Skala beginnt bei 1 und ist nach oben hin offen. Als Ausgangswert dient das Sitzen.
Um das zu klären, schauen wir erneut zum Radsport. Für das Fahren mit einem herkömmlichen Fahrrad finden sich zahlreiche Angaben.
- Radfahren (ca.
- Radfahren (ca.
- Radfahren (Heimtrainer, ca.
- Radfahren (ca.
- Radfahren (ca.
- Radfahren (ca.
Es klang schon mehrfach an, der Motor am E-Bike reduziert diese Anstrengung. E-Bike-Hersteller Himiway geht von einem um 20 Prozent niedrigeren MET-Wert aus. Beim Blick in wissenschaftliche Studien zeigen sich stärker variierende Angaben für das Metabolische Äquivalent. Werte für ein Fahren mit dem E-Bike bei moderater Intensität liegen zwischen 3,7 und 8,5.
Welche Unterschiede ergeben sich für den Kalorienverbrauch beim E-Biken, wenn man diese Einteilung den Berechnungen zugrunde legt? Das lässt sich an einer Beispielrechnung kurz demonstrieren. Dafür lassen wir eine männliche Person, die 95 Kilogramm wiegt, für 45 Minuten Radfahren - jedoch unter drei verschiedenen Voraussetzungen. Im Fall 1 tut er dies mit einem E-Bike bei einer hohen Unterstützung und einem MET von 2,2. Im Fall 2 sitzt er erneut auf einem E-Bike, wählt diesmal jedoch eine niedrige Unterstützung und wird mit einem MET von 4,0 veranschlagt.
- Kalorienverbrauch Fall 1: ca.
- Kalorienverbrauch Fall 2: ca.
- Kalorienverbrauch Fall 3: ca.
In den Ergebnissen steckt natürlich ein beträchtliches Maß an Ungenauigkeit, da wir etliche Faktoren ausblenden, die in der Praxis den Kalorienverbrauch wesentlich mitbestimmen würden. Dazu zählen unter anderem das Alter, die Größe, das E-Bike-System, die klimatischen Bedingungen sowie die Beschaffenheit des Untergrundes.
Der E-Bike-Hersteller Tenways hat für verschiedene Konstellationen drei Tabellen mit Beispielwerten berechnet.
Ermittlung des eigenen Kalorienverbrauchs
Wer wissen möchte, wie stark der eigene Kalorienverbrauch genau in verschiedenen Szenarien schwankt, kann gern einen Selbstversuch starten. Dazu braucht ihr lediglich eine selbst gewählte Strecke, ein E-Bike und eine Möglichkeit, euren Kalorienverbrauch beim Fahren zu ermitteln. Versucht, für jeden Durchgang so viele Parameter wie möglich konstant zu halten. Am einfachsten gelingt das auf einer nahezu ebenen Strecke.
Energiequellen und Stoffwechsel beim Radfahren
Die Energie, die das Fahren mit dem E-Bike erfordert, bezieht er primär aus zwei Quellen: aus Kohlenhydraten und aus Fetten. Den Energiewert beider geben wir in Kilokalorien (kcal) an.
Ab dem ersten zurückgelegten Meter verbrauchen wir Kalorien, sprich Fette und Kohlenhydrate. Beide Energiequellen werden parallel angezapft und nicht etwa voneinander getrennt oder nacheinander.
Beim aeroben Stoffwechsel wandelt unser Körper Stoffe in Energie um, während genügend Luft dafür bereitsteht. Fahrt ihr auf dem E-Bike und könnt euch entspannt dabei mit jemandem unterhalten, arbeitet euer Körper gerade aerob. Die Energie stammt dabei zu maximal 50 Prozent aus körpereigenen Fetten. An sich also perfekte Voraussetzungen für die Fettverbrennung und das Abnehmen. Allerdings kann unser Körper auf diesem Wege nur eine relativ geringe Energiemenge generieren.
Geht uns beim E-Bike-Fahren die Puste aus, sprich wird die Luft knapp, wechselt unser Körper vom vorwiegend aeroben auf den vorwiegend anaeroben Stoffwechsel. Unter dem Mangel an Sauerstoff bauen wir vorrangig Kohlenhydrate ab. Als Nebenprodukt entsteht dabei Milchsäure, dessen Salz, das die meisten von euch sicher als Laktat kennen, in unsere Muskeln gelangt.
Daher kommt dem Wort „vorwiegend“ hier eine größere Bedeutung zu. Zudem schließt der anaerobe Stoffwechsel selbst auch zu einem gewissen Grad die Fettverbrennung mit ein. Ihr Anteil ist eher niedrig.
Aerobe und anaerobe Zonen beim Training
Die Begriffe aerob und anaerob beschreiben nicht nur unseren Stoffwechsel, sondern kennzeichnen gleichzeitig entsprechende Zonen unserer körperlichen Belastung. In der aeroben Zone können wir die damit verbundene körperliche Bewegung ausdauernd ausführen. Dafür braucht es keine riesigen Energiemengen. In der anaeroben Zone können wir uns dagegen nur deutlich kürzer aufhalten.
Mit ein wenig Erfahrung kann man sich mit einem E-Bike ganz gezielt in beiden Zonen bewegen. An der Stelle hilft der Motor, um die Belastung wunderbar zu dosieren. Manchmal, indem ihr ihn zum Beispiel komplett ausschaltet. Von einem solch gesteuerten Training profitiert ihr ganzheitlich.
Mit dem Fahren in der aeroben Zone stärkt ihr die grundlegende Fitness, woraus neben dem Stoffwechselsystem etwa auch das Herz-Kreislauf-System und die Atmung Vorteile ziehen. Ihr schafft eine Basis, die euch widerstandfähiger gegenüber intensiveren Belastungen werden lässt. Während des E-Bikens in der anaeroben Zone werden dagegen vermehrt Muskeln gestärkt und aufgebaut. Hier verlängert sich die Phase des Kalorienverbrauchs bis hinein in den Ruhezustand.
Effektive Strategien zur Steigerung des Kalorienverbrauchs
Bereits die verschiedenen MET-Werte deuten an, dass der Kalorienverbrauch beim Fahren mit einem E-Bike keine feste Größe ist. Zu den effektivsten Drehschrauben in diesem Zusammenhang zählt die Veränderung der Geschwindigkeit. Durch ein Erhöhen der durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeit steigt der Energiebedarf schnell an, sobald ihr den Motor des E-Bikes bei gleicher oder niedrigerer Unterstützungsstufe nutzt.
Reizt ihr bereits das Maximum oftmals aus und bleibt nahe an den 25 km/h, da euch der Motor dort gerade noch unterstützt, empfiehlt es sich, über die Grenze hinaus zu beschleunigen und anschließend auf den elektrischen Anschub zu verzichten. Diese Strategie lässt sich ganz einfach für den Bereich geringerer Geschwindigkeiten adaptieren.
Genauso gut könnt ihr natürlich eure bisherigen Gewohnheiten beim E-Biken beibehalten. Denn mit dem Fahren längerer Strecken erhöht sich der Kalorienverbrauch ganz von allein.
Berechnung des Energieverbrauchs beim Radfahren
Mit einer einfachen Formel kannst du deinen Energieverbrauch im Handumdrehen berechnen - und das ganz ohne aufwendige Geräte. Die Formel ist ganz einfach und basiert auf drei wichtigen Faktoren: deiner Durchschnittsleistung (gemessen in Watt), der Zeit, die du mit Radfahren verbringst, und einem Faktor, der den Kalorienverbrauch anpasst.
Diese einfache Berechnung ermöglicht es dir, genau zu ermitteln, wie viele Kilokalorien du während deiner Fahrt verbraucht hast:
Energieverbrauch [kcal] = Durchschnittsleistung [Watt] x Fahrzeit [Stunden] x 3,6
Nehmen wir mal ein Beispiel: Angenommen, du bist 1,5 Stunden mit einer Durchschnittsleistung von 145 Watt unterwegs. Dann ergibt sich der Energieverbrauch folgendermaßen:
Energieverbrauch [kcal] = 145 Watt x 1,5 h x 3,6 = 783 kcal
Du kannst sie auch nutzen, um deine Verpflegung vor einer Radtour besser zu planen. Indem du vorab berechnest, wie viel Energie du auf deiner geplanten Strecke verbrauchen wirst, kannst du sicherstellen, dass du genug Energiezufuhr während der Fahrt hast - sei es durch Snacks, Getränke oder andere Nahrung.
Gewicht spielt nach wie vor eine große Rolle im Radsport. In einem Kilogramm Fett stecken nämlich rund 9.000 kcal oder 37.600 kJ. Das ist eine gewaltige Energiemenge.
Außerdem muss man den Wirkungsgrad unseres Motors berücksichtigen. Die Effizienz des menschlichen Stoffwechsels liegt bei 25 Prozent. D.h. unser tatsächlicher Energieverbrauch beim Radfahren ist viermal höher.
Als grobe Richtlinie kann man den Energieverbrauch beim Radfahrer so berechnen: Durchschnitts-Watt x Zeit x 3,6.
Wenn man also eine Stunde lang im Schnitt 100 Watt tritt, verbrennt man 360 Kilokalorien, bei 200 Watt 720 Kilokalorien etc.
Jetzt müssen wir nur noch die Gesamt-Kalorien berechnen, die wir verbrennen müssen, um ein Kilogramm Fett zu verbrennen: Ein Gramm Fett enthält etwa neun Kilokalorien Energie. Und ein Kilo menschliches Fettgewebe enthält etwa 870 Gramm Lipide, mal neun Kalorien entspricht der Energiegehalt also etwa 7800 Kilokalorien.
Wenn Sie die 7800 Kalorien aus einem Kilogramm Körperfett durch die 720 Kilokalorien teilen, die Sie eine Stunde lang bei 200 Watt verbrennen, benötigen Sie also 10,83 Stunden - 10 Stunden, 49 Minuten, 48 Sekunden - um ein Kilogramm Fett zu verbrennen.
Man kann das Verhältnis von Fett zu Kohlenhydraten beeinflussen, die man verbrennt. Je höher die Belastung, umso mehr Kohlehydrate und umso weniger Fett wird verbrannt. Heißt im Umkehrschluß: Weniger Gas geben verbrennt mehr Fett. Auch Nüchtern-Training erhöht die Fettverbrennung.
Wenn man sich an ein längeres Nüchtern-Training gewöhnt hat, kann der Energieverbrauch aus Fett beim Radfahren von um 20 Prozent auf bis zu 50 Prozent steigen.
Gehen wir mal von einem durchschnittlichen Kalorienverbrauch aus Fett von 35 Prozent aus, den man mit einem Mix aus Nüchtern- und Intervall-Training erreichen kann.
| Leistung | Zeit |
|---|---|
| 100 Watt | 49 Stunden |
| 150 Watt | 41 Stunden |
| 200 Watt | 33 Stunden |
| 250 Watt | 25 Stunden |
| 300 Watt | 17 Stunden |
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