Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

P

plycar

Hallo zusammen !

Ich frage mich schon des längeren, wie man die Leistungsaufnahme eines Sportlers, also Futter + Atemluft, ermitteln kann.
Dabei interessiert mich auch das Verhältnis von Leistungsaufnahme zu -abgabe, sprich: der biochemische Wirkungsgrad.
Dieser wiederum sollte in Abhängigkeit von mehreren Faktoren angegeben werden, wie Belastungsgrad, Schnelligkeit der Bewegung, Umgebungstemperatur usw.
Dafür soll nicht nur der Gesamtorganismus sondern auch der einzelne Muskel betrachtet werden.

Darüber hinaus will ich den CO2-Austoss von HPVs berechnen analog zu m Kfz, denn alles, was der Fahrer zu sich nimmt, gibt er ja irgendwann wieder ab.
Entweder als CO2 über die Lunge, oder als Stoffwechselrückstände und spontane Methanemissionen über den Hinterausgang :D

Bisher habe ich dazu folgendes gefunden:
http://www.chemieunterricht.de/dc2/katalyse/k-bc-erg.htm
http://www.rsc-rot-gold.de/userfiles/trittfrequenz.pdf

Meine Annahme bisher:
Der biologische Wirkungsgrad schwankt stark, je nach Belastung:

Lieg ich faul auf dem Sofa, ist mein Wirkungsgrad null, da ich zwar ständig Energie verbrate, aber keine nützliche Arbeit verrichte, bsw. Fahrrad fahren :)
Die entstehende Körperwärme rechne ich dabei als Verlustleistung.

Steige ich dann aufs Rad und fahre mein gewohntes zügiges Tempo, dass ich auch über mehrere Stunden halten könnte, dürfte der biologische Wirkungsgrad nah am Optimum liegen.
Die Leistungsabgabe ist im Verhältnis zur Aufnahme am höchsten (vielleicht 60% ???).
Auch hier würde ich die (nun höhere) Heizleistung des Körpers als Verlust rechnen, da sie, nachdem sie über die Haut abgegeben wurde, keinen Nutzen bringt.

Was passiert, wenn ich das Tempo und damit die Trittleistung weiter erhöhe?
Damit meine ich noch nicht den Bereich der Sauerstoffschuld, denn dann bin ich ja am Soffwechsellimit angelangt.
Ich würde behaupten, bei höheren Belastungen sinkt der Wirkungsgrad wieder, die Stoffwechselleistung steigt schneller als der Output der Muskeln.

Zu den Möglichkeiten:
Der Leistungsoutput kann ja inzwischen recht exakt über Messkurbeln ermittelt werden.
Wie berechnet man nun die verstoffwechselte Leistung ?
Indirekt gibt es die Möglichkeit, die Sauerstoffaufnahme zu messen, darüber dann die verbrannten kJoule, kcal, oder Watt.
Kann mich da dunkel an vollverkabelte Sportler auf nem Ergonometer erinnern, die durch einen Schlauch geatmet haben.
Da sowas im Alltag nicht so gut funktioniert, hoffe ich auf eine bessere Lösung.
Gerade die Profi-Fahrer hier im Forum haben hoffentlich eine Lösung parat.

Gruß,
Kai
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Wenn du zu Hause auf dem Sofa liegst und vor dich hin stoffwechselst kann der Wirkungsgrad nicht bei Null liegen - du heizt deine Wohnung auf.
Eine gute Heizung regelt runter und du sparst bares Geld.

:D
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Hallo Kai,
Lieg ich faul auf dem Sofa, ist mein Wirkungsgrad null, da ich zwar ständig Energie verbrate, aber keine nützliche Arbeit verrichte, bsw. Fahrrad fahren :)
Die entstehende Körperwärme rechne ich dabei als Verlustleistung.
Wenn Du faul auf dem Sofa liegst, läuft zunächst einmal Dein Grundumsatz. Den als nicht nützlich zu bezeichnen, wäre etwas naiv, denn ohne ihn wärst Du tot.
Außerdem wirst Du auf dem Sofa wahrscheinlich immer noch Dein Essen verdauen, das eben zugeführte Bierchen filtern und der eine oder andere Gedanke schießt Dir dabei vielleicht auch noch durch den Kopf.
Alles ziemlich nützlich und mit Leistungsaufwand und Wirkungsgrad verbunden.

Grüße,
Thomas
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Und nicht vergessen beim Vergleich, daß der Autler in seiner Blechbüchse auch isst, als Nicht-Sportler vermutlich ineffizienter verstoffwechselt und beim Aufregen über die Radfahrer deutlich über seinem eh durch Fettleibigkeit erhöhten Grundumsatz liegt!
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Und nicht vergessen beim Vergleich, daß der Autler in seiner Blechbüchse auch isst, als Nicht-Sportler vermutlich ineffizienter verstoffwechselt und beim Aufregen über die Radfahrer deutlich über seinem eh durch Fettleibigkeit erhöhten Grundumsatz liegt!
Die Verbindung aus Fettleibigkeit und Autofahrer möchte ich hiermit im Namen aller Fettleibigen ganz vehement anprangern! :D

Gruß,
Justus
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Mich interessiert der Wirkungsgrad in Bezug auf sportliche Betätigung bzw. Fortbewegung.
Dass ich als lebender Organismus auch in Ruhe Energie umsetze, ist mir klar.

Betrachten wir es mal so:
Jeder Organismus, der sich fortbewegt, braucht dafür Energie.
Eigene beim HPV oder bsw. Fremdenergie beim Kfz.
Aber bleiben wir beim HPV.
Man kann die Effizienz in % angeben oder auch reziprok wie bei Kraftfahrzeugen in Kraftstoffmenge/km, die man in Brennwert oder kWh umrechnen kann.

Wenn ich auf dem Sofa rumlungere und Energie verstoffwechsele, bewege ich mich keinen Meter fort.
Damit ist mein Wirkungsgrad in Bezug auf die Fortbewegung tatsächlich null.
Denn Wirkungsgrad = P(ab)/ P(zu) abgegebene/aufgenommene Leistung
P(ab) ist in Bezug auf die Fortbewegung null, denn es wird keine Leistung zur Fortbewegung aufgewendet.
Das Ergebnis wird null bleiben, egal wieviel Leistung man als P(zu), idF. Ruhestoffwechsel, einrechnet.

Oder umgekehrt die verbrauchte Menge Energie/zurückgelegte Strecke unendlich hoch, weil die Strecke null ist.
Und da ist die verbrauchte Energie zum Atmen, Denken und Fernsehgucken mit eingerechnet.

Fortbewegungstechnisch betrachtet ist ein Mensch auf dem Sofa wie ein abgestelltes Kfz, dessen Motor noch im Standgas tuckert.
Motor abstellen wäre tödlich :D

Gruß,
Kai

PS. Sorry, ich hätte den Thread präziser betiteln sollen: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2 Emission des Systems HPV+Fahrer
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Wenn du zu Hause auf dem Sofa liegst und vor dich hin stoffwechselst kann der Wirkungsgrad nicht bei Null liegen - du heizt deine Wohnung auf.
Eine gute Heizung regelt runter und du sparst bares Geld.

:D

Stimmt auch wieder.
Wird ja auch so gemacht.
http://de.wikipedia.org/wiki/Passivhaus
Wenn du mit deiner Abwärme dein Haus heizen willst, solltest du dich trotzdem aufs Ergonometer setzen, die Abwärme schwankt je nach Belastung und Leistungsfähigkeit zwischen 100 Watt Ruheleistung und 500 Watt bei großer Anstrengung.
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Der von Dir geforderte Wirkungsgrad ist individuell unterschiedlich und vom Trainingsaufwand und der Art des Trainings abhängig.
So hat z.B. jeder Amateur-Rennradler in jeder Fahrsituation und bei jeder Streckenlänge einen deutlich höheren Wirkungsgrad als ich.
Andererseits hat ein Bahnsprinter seinen optimalen Wirkungsgrad ganz wo anders als ein Ultra-Langstreckenfahrer. Komplett anderes Training führt zu entsprechender Anpassung.

Da stellt sich mir dir Frage, was so eine Aussage eigentlich bringt? Ist doch nicht allgemein anwendbar. Es mag da für jede "Anwendung" Maxima geben. Die sind aber für Normalos sowieso unerreichbar.

Grüße,
Thomas
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Naja gute Sportler können minutenlang bis ne halbe Stunde 500 Watt treten, sind also 1,5 kw heizleistung. Das ist unglaublich die Heizleistung was man da entwickelt ,in einem Vm besonders gut erlebbar.
Also von 100-2000 Watt.
Ganz grob gerechnet gute Sportler verbrauchen bei sagen wir 180 Watt nicht mehr Energie Input als ein Fettsack.
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Der von Dir geforderte Wirkungsgrad ist individuell unterschiedlich und vom Trainingsaufwand und der Art des Trainings abhängig.
So hat z.B. jeder Amateur-Rennradler in jeder Fahrsituation und bei jeder Streckenlänge einen deutlich höheren Wirkungsgrad als ich.
Andererseits hat ein Bahnsprinter seinen optimalen Wirkungsgrad ganz wo anders als ein Ultra-Langstreckenfahrer. Komplett anderes Training führt zu entsprechender Anpassung.
Ich stimme dir vollkommen zu.
Ich habe in Beitrag #1 schon einige Einflussgrößen genannt, du jetzt weitere.
Der spezifische Wirkungsgrad kann in jedem Fall nur unter Berücksichtigung der Einflussgrößen angegeben werden.
Wenn deine Leistung niedriger als bei gut trainierten Sportlern ist, muss das auch nicht zwangsläufig auf deinen Wirkungsgrad zutreffen
Da stellt sich mir dir Frage, was so eine Aussage eigentlich bringt? Ist doch nicht allgemein anwendbar. Es mag da für jede "Anwendung" Maxima geben. Die sind aber für Normalos sowieso unerreichbar.
Wieso ?
Auch der "Normalo" hat seine eigenes Anwendungsprofil und seine Leistungs- und Wirkungsgrad-Maxima.
Dass diese anders aussehen oder eher erreicht werden, als bei einem Profisportler, ist doch vollkommen normal.
Ich nehme mich diesbezüglich selbst nicht aus.

Eine absolute Aussage zum Wirkungsgrad will ich mit diesem Thread nicht erreichen.
Dieser ist, wie gesagt, zu veränderlich, um absolut angegeben zu werden.

Aber es können bsw. Durchschnittswerte errechnet werden, dass macht doch auch jeder Fahrradcomputer mit der Geschwindigkeit.
Oder eben angegeben werden, wieviel Kilokalorien, KiloJoule oder Wattstunden pro Kilometer durch den Körper verbraucht und wieviel an Antriebsleistung generiert wurden.
Also in der Art der Aussage "3 Liter Apfelschorle auf 100km", nur präziser.
Ich denke, DaDü, Kid Karacho und andere haben schon genug belastbares Material, was zumindest die Output-Leistung angeht.

Aber wie, zum Geier, kann ich den Input, also die Stoffwechselleistung, messen?
Gibt es vielleicht am Körper tragbare Geräte, die in der Lage sind, die Energieaufnahme zu errrechnen ?

Gruß,
Kai
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Gibt es vielleicht am Körper tragbare Geräte, die in der Lage sind, die Energieaufnahme zu errrechnen ?

Du meinst einen Taschenrechner, mit dem Du die Energieangaben auf der Essensverpackung addieren kannst? Die gibt es auch in tragbar...

- Olli
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Wenns nur so einfach wäre.
Leider verstoffwechselst du das Gegessene ja nicht augenblicklich, sondern erst bei körperlicher Betätigung.
Statt "leider" sollte ich besser "zum Glück" sagen, stell dir vor, du isst und fängst augenblicklich an zu glühen und hyperaktiv herumzurennen.
Für mich ist die Stoffwechselleistung im Moment der körperlichen Betätigung interessant.
Nur der kleine Energie-Anteil für die "Lebenserhaltungssysteme" wird ständig verbraucht.

Gruß,
Kai
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Man findet meistens 22-25 Prozent als Wirkungsgrad.
Es wurde hier aber auch schon mal darüber gesprochen, das bei den entsprechenden Messungen der Grundumsatz nicht rausgerechnet wurde und deshalb für die zusätzliche Leistung, also die beim Radfahren verrichtete Arbeit (pro Zeit), eher 30-35 Prozent anzunehmen wären.
Eigentlich weiß hier immer David lida am besten Bescheid. Der wird sich sicher noch melden.
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Hallo Kai,

ja, ich habe diverse Zwischenspeicher - und noch viel schlimmer, einiges an überflüssig zugeführter Energie wird vermutlich sogar die Toilette runtergespült. Aber all diese Speicher gehören doch in die Gesamtbetrachtung der Effizienz des Systems dazu, oder nicht? Du wirst ja dem Auto auch keine unendlich hohe Effizienz nachsagen, bloß weil es das Benzin aus dem Tank und nicht aus dem Zapfhahn nimmt.

- Olli
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Hallo Olli

Für Momentanverbrauch eines Motors kann man auch nur die Benzinmenge berücksichtigen, die im Augenblick dem Motor zugeführt wird.
Die Menge im Tank ist dafür irrelevant.
Genauso verhält es sich beim Menschen.
Wieviel Energie du in jedem Augenblick verstoffwechselst, lässt sich nicht daran messen, wieviel du zuletzt gegessen hast.

Es gibt Pulsmesser, die man mit Daten füttern kann, wie Alter, Geschlecht, Gewicht und die dann pauschal anhand des Pulses deinen Energieumsatz errechnen.
Ist vielleicht die praktischste Variante, den Momentan-Stoffwechsel zu ermitteln.
Dazu will ich mich aber noch ein bissl belesen.

Immerhin hier ein paar Umrechnungswerte:

1 Kalorie (cal) = 4,1868 Joule (J) = 4,1868 Wattsekunden (Ws)
1 Wattstunde (Wh) ist dementsprechend 3,6 kJ = 0,86 kcal
2 - 3000 kcal durchschnittliche Tagesdosis entsprechen damit etwa 2300 - 3500 Wh oder 2,3 - 3,5 kWh
Hochleistungssportler kommen locker auf das Doppelte.

Gruß,
Kai
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Für Momentanverbrauch eines Motors kann man auch nur die Benzinmenge berücksichtigen, die im Augenblick dem Motor zugeführt wird.
Die Menge im Tank ist dafür irrelevant.
Genauso verhält es sich beim Menschen.
Wieviel Energie du in jedem Augenblick verstoffwechselst, lässt sich nicht daran messen, wieviel du zuletzt gegessen hast.

Aber daran, wieviel Sauerstoff Du verbrauchst, solange Du im aeroben Bereich bleibst. Interessanter Link dazu.

Faustformel: Pro Liter eingeatmeter Luft wird ein kJ Energie umgesetzt.
Genauer wirds, wenn man den Sauerstoffgehalt der Ausatemluft misst. Sauerstoffaufnahmefähigkeit ist ein Wert, den Ausdauersportler trainieren. Oder dem nachhelfen, EPO lässt grüßen.

Gruß,

Tim
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

Hallo,

Die 25% entstammen dem Citratcyklus, genauer, der Umwandung von Glucose in ATP. ATP ist das 'Kleingeld' der Energiewährung im Körper und greift direkt in die Bewegung der Muskelfilamente ein.

Den von dir geforderten Wirkungsgrad kannst du meiner Ansicht nach aus der Beziehung von Grundumsatz und Leistung berechnen, der Wirkungsgrad ist dann Leistung geteilt durch (Leistung - Grundumsatz).

--Rainaari

PS: Lt. meiner Pulsuhr setze ich ca. 1000 kcal per 30 km um, bzw. rund 100g Fett. Das entspricht grob geschätzt 0,3l Diesel / 100 km. Zur Fortbewegung genutzt wird davon nur 1/4. Eigentlich nicht übel...
 
AW: Biochemischer Wirkungsgrad, CO2-Emission des Radlers

...Wieso ?
...Eine absolute Aussage zum Wirkungsgrad will ich mit diesem Thread nicht erreichen.
Dieser ist, wie gesagt, zu veränderlich, um absolut angegeben zu werden.

Aber es können bsw. Durchschnittswerte errechnet werden, ...

Ist es Dein einziges Ziel, wie bei http://kreuzotter.de/deutsch/speed.htm
angeben zu können, mit welchen Lebensmitteln und Mengen man eine bestimmte Strecke bewerkstelligen kann ?
Mit der Angabe der Lebensmittel ging früher, jetzt nicht mehr, da stand zB. 100Km in der Geschwindigkeit u dem Körpergewicht = 4 Walnüsse.

***

In Wettbewerben geht es meistens darum, wer fährt die Strecke am schnellsten. In Ausnahmesituationen könnte es aber auch heißen, bei welcher Geschwindigkeit kommt man mit einer bestimmten Lebensmittelmenge am weitesten.

Beispiel, man steht irgendwo verlassen 500Km bis zum nächsten Haus in Kanada ohne Essen. Die Beantwortung der Frage könnte Überlebenswichtig sein: Welches ist für mich die Geschwindigkeit, bei welcher ich den geringsten Verbrauch (incl. Grundumsatz) habe. Ich glaube man würde es vom Gefühl schon richtig machen und in der Ebene irgend was zwischen 15 und 25 Km/h wählen. Real wäre das wohl nicht Überlebenswichtig, selbst ein schlanker Mensch hat so viel Fett-Reserven, das er nur mit Wasser trinken tausende Km fahren kann.

Aber wenn es mal wirtschaftlich schlechter gehen sollte, man auch am Essen sparen und weite Strecken per Rad fahren müsste, wäre die Frage interessant, 15 oder 25 Km/h ? Hängt sicher auch von der Außentemperatur, Wind und allem Möglichen ab. Und am Fleischerstand würde die Kunden die Stücke mit dickeren Fetträndern bevorzugen.

Wäre doch auch mal was, ein Brevet nur mit Abendbrot, kein Frühstück, keinerlei Essen mitnehmen, nur mit begrenzten Wasservorrat und ohne Schummeln ? Wäre interessant welche Geschwindigkeiten sich die Teilnehmer auswählen und bei wem es Einbrüche gibt. Wären da auch die LR, weil effizienter zu fahren im Vorteil gegenüber den RR ?
Im Lager waren die Männer die Ersten die verhungert sind, Grundumsatz ist wohl proportional zur Muskelmasse. Würden dann auch die Frauen bei solch einem Brevet bevorteilt ? Welche Nahrung würden die Teilnehmer am Abend zuvor bevorzugen, leichte Kost oder fetten Schweinebauch ?

Gruß Leonardi
 
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