Windkanaltest: Was ist der Unterschied zwischen aerodynamischen Rädern?
Letzten Monat führte das Bike News-Team Tests im Windkanal des renommierten Silverstone Sports Engineering Center durch, wo es WorldTour-Superbikes auf die Probe stellte. Sie verglichen diese Spitzenräder in einem direkten Vergleich mit anderen. Neben den 11 Superbikes brachte das Team auch sein „Basisrad“ mit – ein 2015er Trek Emonda ALR, ausgestattet mit Standard-Vierkanträdern, Felgenbremsen, externen Kabeln und rundem Lenker, ohne jegliche aerodynamische Optimierung.
Wie erwartet war das Basismotorrad langsamer als die Superbikes. In ihren Rohdaten, die das Team nach der Mittelung von zwei Fahrer-Motorrad-Tests (einer zu Beginn des Tages und einer am Ende) ermittelte, war das Basismotorrad bei 23.06 km/h 40 Watt langsamer als das Durchschnittsergebnis der Superbikes. Das bedeutet, dass ein Fahrer, um 40 km/h zu fahren, auf dem Basismotorrad 23 Watt mehr aufwenden müsste als auf einem typischen Superbike.
Allerdings waren alle Superbikes mit aerodynamischen Hochprofilrädern ausgestattet. Was würde also passieren, wenn sie die Standardräder des Basismotorrads gegen eine ähnliche Hochprofil-Option austauschten? Das Team beschloss, es selbst herauszufinden.
Wie groß ist der Einfluss von Hochprofilrädern auf die Leistung beim Radfahren wirklich? Finden wir es heraus!
Sie wollten herausfinden, ob sich die bisherige Lücke von 25 Watt durch ein Upgrade auf Laufräder mit tiefem Profil vollständig schließen ließe. Würde sich die Leistung deutlich verbessern? Und wie ist die Kosteneffizienz von Laufrädern mit tiefem Profil im Vergleich zu etwas wie einem neuen Helm?
Wenn Sie ein älteres Einsteigerrad wie das Trek Emonda besitzen, ist ein Upgrade auf aerodynamische Laufräder dann eine kluge Investition? Machen sie wirklich einen spürbaren Unterschied oder sind sie nur eine Frage der Optik? Mit diesem Test wollten sie es herausfinden.
Bei den Rädern entschied man sich für eine hochwertige Variante der inzwischen nicht mehr existierenden britischen Marke Prime, und zwar für das Modell RR-50 V3.
Diese Räder haben eine Tiefe von 50 mm und eine Innenbreite von 19 mm. Sie sind außerdem mit den gleichen 25 mm Continental GP5000 S TR-Reifen ausgestattet, die auch bei allen anderen Testrädern verwendet wurden, um Einheitlichkeit zu gewährleisten. Bevor die Marke geschlossen wurde, kosteten diese Räder im Einzelhandel etwa 800 £ (oder 900 $).
Optisch transformativ, aber macht es Sie wirklich schneller?
Die Ergebnisse
Sie testeten jedes Fahrrad unter sieben verschiedenen Gierwinkeln, also dem Winkel, in dem der Wind auf Fahrrad und Fahrer trifft. Ein Gierwinkel von 0 Grad bedeutet, dass der Wind frontal auf den Fahrer trifft, sozusagen ein perfekter Gegenwind. Ein höherer Gierwinkel bedeutet, dass der Wind von der Seite kommt.
In diesem Fall testeten sie von -15 Grad (Wind von links) bis +15 Grad (Wind von rechts), in 5-Grad-Schritten, also insgesamt sieben verschiedene Winkel.
Die vom Windkanal bereitgestellten Daten sind CdA, was für Luftwiderstandskoeffizient x Oberfläche steht. Der Luftwiderstandskoeffizient spiegelt wider, wie die Form eines Objekts die Leichtigkeit beeinflusst, mit der die Luft um es herum strömt, während sich die Oberfläche lediglich auf seine Größe bezieht. Einfach ausgedrückt: Je niedriger der Luftwiderstandskoeffizient oder je kleiner das Objekt ist, desto leichter bewegt es sich durch die Luft und desto schneller wird es bei gleichem Kraftaufwand.
Dieses Diagramm zeigt die CdA-Ergebnisse für jedes Fahrrad bei sieben verschiedenen Gierwinkeln von -15 Grad bis +15 Grad in 5-Grad-Schritten. Je höher der CdA, desto langsamer das Fahrrad.
Wirklich interessant ist, dass die tieferen Räder bei niedrigeren Gierwinkeln tatsächlich langsamer waren. Das liegt wahrscheinlich daran, dass diese Räder deutlich breiter sind als unsere Basisräder, was die Stirnfläche des Fahrrads vergrößert.
Wenn der Wind jedoch aus größeren Gierwinkeln kommt, kommen die tiefen Räder voll zur Geltung, da sie eher einen „Segeleffekt“ erzeugen, den Wind einfangen und den Fahrer dabei unterstützen, vorwärts zu treiben.
Dieses Diagramm zeigt die durchschnittlichen CdA-Werte, die aus den bei sieben verschiedenen Gierwinkeln erfassten Daten berechnet wurden. Links ist der durchschnittliche CdA für unsere 11 Superbikes, in der Mitte ist unser Referenzrad und rechts ist das Referenzrad mit montierten aerodynamischen Rädern.
Durch Mittelung der Roh-CdA-Daten stellten sie fest, dass der CdA-Wert des Fahrrads des Fahrers mit den tieferen Rädern 0.3640 betrug. Dies ist 0.0062 niedriger (und daher schneller) als der Referenzwert.
Das Team berechnete die erforderliche Leistung, um mit jeder ihrer Fahrradkonfigurationen eine Geschwindigkeit von 40 km/h aufrechtzuerhalten. Links ist die Durchschnittsleistung der 11 Superbikes, in der Mitte das Basisrad und rechts das Basisrad mit montierten aerodynamischen Rädern.
Durch die Berechnung der CdA-Werte begann das Team, die realen Unterschiede zwischen den Konfigurationen zu verstehen.
Die Daten zeigen, dass die Superbikes durchschnittlich 282.41 Watt benötigen, um 40 km/h zu halten. Das Basisbike verbraucht, wie bereits erwähnt, 23.06 Watt. Selbst mit den installierten aerodynamischen Rädern verringerte sich der Leistungsunterschied nicht wesentlich. Ohne Berücksichtigung der Fehlerquote sparten die aerodynamischen Räder nur 5.89 Watt.
In der Praxis bedeutet dies eine Zeitersparnis von 25 Sekunden auf 40 Kilometern, wenn Sie mit 250 Watt fahren, oder eine Geschwindigkeitssteigerung von etwa 0.24 km/h bei gleicher Anstrengung. Wenn Sie Ihre Leistung auf 350 Watt erhöhen, steigt die Geschwindigkeitssteigerung auf 0.27 km/h.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Unterschied zwischen Rädern mit tiefem Profil und normalen Rädern bei der Berücksichtigung der Fehlerspanne möglicherweise nicht so groß ist. Die Fehlerspanne im Test des Teams wurde mit 3.91 Watt berechnet, was bedeutet, dass normale Räder in einigen Fällen tatsächlich schneller sein können als Räder mit tiefem Profil.
Wie in den beiden Balkendiagrammen oben zu sehen ist, überlappen sich die Fehlerbalken für beide relevanten Datensätze, was bedeutet, dass das Basisrad im besten Fall schneller sein könnte als das Rad mit den tiefen Profilen. Auf der anderen Seite könnten die Räder mit den tiefen Profilen im schlimmsten Fall bei 13.7 km/h bis zu 40 Watt schneller sein als das Basisrad.
Fazit
Aus statistischer Sicht kann das Team angesichts der Fehlerquote nicht definitiv zu dem Schluss kommen, dass Räder mit tiefem Querschnitt schneller sind als Räder mit flachem Querschnitt.
Durch die Überprüfung der Rohdaten und die Anwendung seines praktischen Urteilsvermögens ist das Team jedoch zu der begründeten Annahme gelangt, dass Räder mit tiefem Profil tatsächlich einige Leistungsvorteile bieten.
Angesichts des hohen Preises von Tiefprofilrädern ist der Leistungsgewinn in Bezug auf die Kosten pro Watt minimal. Basierend auf den Rohdaten beträgt die mit Tiefprofilrädern eingesparte Leistung weniger als sechs Watt, was bei einem Verkaufspreis von 800 £ (900 $) einer Einsparung von etwa 133.33 £ (150 $) pro Watt entspricht.
Im Jahr 2022 brachte das Team eine Auswahl an Rädern zum Testen in den Windkanal. Die Ergebnisse zeigten, dass der Unterschied zwischen den aerodynamisch besten und den aerodynamisch schlechtesten Rädern nur 3.87 Watt betrug und kein direkter Zusammenhang zwischen Preis und Leistung bestand. Dies deutet darauf hin, dass ein Upgrade auf einen hochwertigen aerodynamischen Radsatz nur begrenzte zusätzliche Einsparungen gegenüber preisgünstigen Optionen bringt.
Interessanterweise wird der Hauptunterschied zwischen tiefen und flachen Rädern nur bei größeren Gierwinkeln sichtbar, die relativ selten sind, was bedeutet, dass der Leistungsgewinn in der Praxis sogar noch geringer ausfallen kann.
Natürlich ist die Aerodynamik nicht der einzige Grund, moderne Räder zu kaufen. Viele moderne Räder sind leichter, breiter und bieten ein besseres Handling. Wenn Sie jedoch nur wegen der aerodynamischen Verbesserung über tiefe Räder nachdenken, sollten Sie es sich vielleicht zweimal überlegen, bevor Sie so viel Geld investieren ... auch wenn sie cool aussehen.
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