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Ausblick

Energieumsatz beim Fahrradfahren

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Effizienz eines Radfahrers im Vergleich

Ein Radfahrer geht sehr sparsam mit der Energie um. Die folgende Grafik zeigt, wie viel Energie aufgenommen werden muss, damit das entsprechende Objekt \(1\rm{km}\) vorwärts kommt. Dabei ist die Energie stets auf eine Person bezogen.

Einem mit \(100\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) fahrendem, mit einer Person besetzten Auto muss man ca. \(3,5\rm{MJ}\) pro Kilometer in Form von Benzin zuführen. Dagegen muss ein "Normalradler", der sich mit \(16\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) bewegt, nur etwa \(0,1\rm{MJ}\) pro Kilometer in Form von zusätzlicher Nahrung aufnehmen.

Aufgabe
Aufgabe

Energieverbrauch von Auto und Radfahrer im Vergleich

Durch das Verbrennen von 1 Liter Benzin werden ca. \(38\rm{MJ}\) frei.

a) Schätze den Benzinverbrauch/Person für ein Auto auf 100km ab, das mit einer Person (mit fünf Personen) besetzt ist, wenn die Geschwindigkeit 100 km/h beträgt.

Lösung

a) Auf 100 km braucht das mit einer Person besetzte Auto ca. 350 MJ. Da beim Verbrennen von 1 l Benzin 38 MJ Energie frei wird, braucht das Auto
350 MJ : 38 MJ/l = 9,2 l. Bei einem mit 5 Personen besetzten Auto [0,8 MJ/(km und Person)] würden für eine Person auf 100 km ca. 2 Liter verbraucht.

b) Ein Radfahrer muss bei 16 km/h für 1 km die Energie von ca. 0,1 MJ aufnehmen. Welchem "Benzinverbrauch" würde dies auf 100 km entsprechen.

Lösung

b) Der Radfahrer hätte auf 100 km einen Energiebedarf von etwa 10 MJ. Dies würde einem "Benzinverbrauch" von ca. 0,25 l auf 100 km entsprechen.

Radrennfahrer vertilgen bei einem Etappenrennen wie der Tour de France ca. 15000 kcal pro Tag mehr als im normalen Leben (dies ist etwa das Fünffache eines Büroangestellten). Es werde angenommen, dass ein Radrennfahrer eine Tagesetappe von 250 km fährt (dabei werden bei Flachetappen Durchschnittsgeschwindigkeiten von bis zu 40 km/h gefahren).

c) Berechne seinen "Benzinverbrauch" auf 100 km. Erläutere, warum dieser deutlich höher ist als der des Normalradlers bei der vorhergehenden Aufgabe.

Lösung

c) Die 15000 kcal entsprechen ca. 62 MJ. Ein Liter Benzin liefert etwa 38 MJ. Dies bedeutet, dass Jan Ulrich etwa 1,6 l "Benzin verbrauchen" würde. Dies entspricht einem 100-km-Verbrauch von etwa 0,6 l. Im Vergleich zum Normalradler ist der Verbrauch u.a. deswegen höher, weil bei den höheren Geschwindigkeiten, die der Radrennfahrer fährt, der Luftwiderstand größer ist.