An die Physiker(indoor bike, stromerzeugung)?
Mal abgesehen von der praxis; nur in der theorie; wieviel strom kann man erzeugen wenn man 1 stunde lang ein fahrrad fährt das mit einem Generator verbunden ist?
Ich erinnere mich das in der 6. Oder 7. Klasse mal ausgerechnet zu haben aber das ist leider zu lange her
Jetzt kommt es klar darauf an wieviel kraft der mensch zum Beispiel aufwenden kann, mir ist klar das es da viele Faktoren gibt
Aber kann das jemand mit mittelwerten oder mit erfundenen werten berechnen? Ich brauche nur einen anhaltspunkt
Ein verweis auf eine seite die mir die rechnung erklärt wär auch toll 😅
4 Antworten
Letztendlich: Wenn ein Mensch meinetwegen 100 Watt erbringt, also 0,1 kW, und das eine Stunde lang, dann ist das 0,1 kW * 1h = 0,1kWh.
Alternativ, als Energiemenge: W * s = J; eine Leistung von einem Watt, eine Sekunde lang, ergibt eine Energiemenge von 1 J. Dementsprechend bekommst du 0,1 W * 3600 s = 360 kJ.
Man könnte das Ganze auch in Volt und Ampere umrechnen; wenn du z.B. deinen 5V-Handyakku laden möchtest, kommt die Formel P = U * I zum Einsatz, umgestellt P/U = I. 100 W / 5 V = 20 A. Krasse Schnellladestation ;)
Allerdings wirst du von 100 W Tretleistung keine 100 W elektrische Leistung bekommen, da ja noch Reibungs- und Umwandlungsverluste auftreten.
Ich habe zufällig einen Rollentrainer, der den überschüssigen erzeugten Strom ins Netz einspeist (Tacx Genius mit "Powerback").
Mich selber würde ich als überdurchschnittlich trainiert bezeichnen, da sind durchschnittlich 300 W pro Stunde möglich, wenn ich es mir im Training mal so richtig gebe. In den allermeisten Fällen wird es aber auf nicht wesentlich mehr als 200 W im Stundendurchschnitt hinauslaufen.
Wirtschaftlich ist das natürlich witzlos - das sind dann selbst ohne Berücksichtigung von Verlusten höchstens 0,3 kWh, was ca. 9 Cent entspricht.
Lohnt sich eher nicht, seinen Fulltime-Job dafür an den Nagel zu hängen.
Andererseits, wenn man sich mal vorstellt, man könnte sein Handy mit 200 W laden...
W pro Stunde macht keinen Sinn.
Mir ist schon klar, was ein Watt ist. Ich meine das hier als Durchschnittsleistung über einen Zeitraum von einer Stunde.
Eine Leistung von 300 W ist auch für einen trainierten Menschen schon eine außerordentliche Leistung, das wirst Du wohl nicht lange durchhalten. Das wird nicht die "Durchschnittsleistung" über eine Stunde sein.
Außerdem ergibt "300 W pro Stunde" so wenig Sinn wie z.B. 0,4 PS pro Stunde.
PS: das sind bei mir knapp unter 4 W/kg. Damit bin ich bei Zwift an der Grenze zwischen den Kategorien A und B.
Und diese technisch vom menschlichen Körper abgezweigten 0,3 kWh werden an Lebensmittelkalorien wieder aufgenommen. Und die kosten weitaus mehr als 9 Cent! Der menschliche Körper ist nun einmal eine ausgesprochen unrentable Wärmekraftmaschine!
Klar - der Wirkungsgrad des menschlichen Körpers ist da mit ca. 25% sogar ausgesprochen schlecht.
Andererseits ist das beim Sport ein durchaus erwünschter Effekt. :-)
Nein. Ein Wirkungsgrad von 25% käme schon nahe an den von alten Kohlekraftwerken heran. Beim Menschen dürfte der Wirkungsgrad eher im Bereich von 2,5% liegen. Warum ein niedriger Wirkungsgrad ausgerechnet beim Sport hilfreich sein soll, wo es besonders auf Leistung ankommt, kann ich nicht nachvollziehen. Wenn sich beim Sport die physikalische Leistung des menschlichen Körpers etwa verdoppelt von 100 Watt Grundleistung auf 200 Watt Sportleistung, dann verdoppelt sich natürlich (wie auch beim Kraftwerk) auch die notwendige Wärmeangabe (Schwitzen). Ein höherer Wirkungsgrad würde die sportlichen Erfolge steigern und zugleich den Anteil an "Verlustwärme" über den Schweiß verringern.
Alle Training-Apps, die aus der (mittels Powermeter) gemessenen Leistung den Kalorienverbrauch berechnen (z.B. Strava, Xert, TrainingPeaks, ...), arbeiten mit einem Faktor von 4,irgendwas. So dass die Gesamtarbeit in kJ in etwa dem Kalorienverbrauch (in kCal) entspricht.
Daher meine Annahme von 25%
Und ich spreche selbstverständlich vom Hobbysport, wo der Weg das Ziel ist und man in erster Linie Energie verbrauchen möchte. Leistungssportler sehen das natürlich anders, daher helfen ja einige mit allen möglichen Mittelchen nach.
Ich kann hier nicht nachvollziehen, worauf sich dieser "Faktor von 4,irgendwas" beziehen soll. Die Gesamtarbeit im Sinne der zugeführten Energie ist natürlich genau gleich dem Kalorienumsatz. Maßeinheiten sind beliebig austauschbar bzw. umrechenbar.
Wenn ich beim Energieumsatz des Sportlers alle menschlichen und maschinellen Reibungsverluste abziehe, sozusagen rechnerisch einen technischen Wirkungsgrad von 100% annehme, dann wäre nur noch der thermische (Carnot'sche) Wirkungsgrad zu berücksichtigen. Der beträgt bekanntlich 1 - Temperaturdifferenz (Umgebungstemperatur zu Körpertemperatur nach der Kelvinskala). Das ergäbe bei einer Körpertemperatur von 37°C (= 310 Kelvin) und einer Umgebungstemperatur von 20°C (= 293 Kelvin) 1 - 293/310 = rund 0,055, also 5,5%. Das wäre bei den angenommenen Temperaturen der physikalisch höchstmögliche Wirkungsgrad bei Vernachlässigung aller Reibungen. Da liege ich beim Gesamtwirkungsgrad mit 2,5% mit meiner schnellen groben Schätzung doch ziemlich genau beim Rechenergebnis. Mit steigender Umgebungstemperatur (ohne Schweiß-Kühlung und Atemkühlung) sinkt der Wirkungsgrad natürlich rapide. Bei 37°C läge der ohne Schweiß-Kühlung und Atemkühlung rechnerisch bei 0%. Der Mensch wäre tot.
Die Gesamtarbeit im Sinne der zugeführten Energie ist natürlich genau gleich dem Kalorienumsatz.
Äh, nein. Lass mich das mal als Laie erklären, daher bitte ich schon vorab um Entschuldigung, sollte ich nicht die richtigen Fachbegriffe verwenden.
Ich habe einen Pedal-Powermeter. Der misst anhand des Drehmoments die Arbeit, die ich am Pedal verrichte. Zum Beispiel 200 W. Was letztendlich - mit ein paar Reibungsverlusten im Antriebsstrang - das Fahrrad vom Fleck bewegt.
Die Energiemenge, die der Körper für diese Arbeit verbraucht, ist natürlich ungleich höher. Das "Kraftwerk Mensch" muss also deutlich mehr als 200 W leisten, um 200 W aufs Pedal zu bringen. Diese Energiemenge wird mir nach dem Training als "verbrauchte Kalorien" angezeigt.
Man kann ja Joule problemlos in Kalorien umrechnen. Für mein heutiges Training hat Strava z.B. eine Gesamtarbeit von 1.796 kJ ermittelt. Direkt umgerechnet wären das 429 kCal.
Als Energieverbrauch zeigt mir Strava aber 2.003 kCal an. Also ungefähr das 4,67-fache.
Du bringst hier ständig zwei physikalische Dimensionen durcheinander: Leistung, gewöhnlich in Watt bzw. kW gemessen, früher auch in PS (Pferdestärken), und Energie (rechnerisch auch Arbeit), gemessen in Wh (Wattstunden), kWh (Kilowattstunden, 1000 mal Watt mal Stunden), Ws (Wattsekunden = Joule = Newtonmeter), cal (Kalorien), kcal (Kilokalorien) und weiteren Einheiten.
Energie = Leistung mal Zeit
Leistung = Energie/Zeit
Die Leistung von 200 W geht also an die Pedalachse. Das ist schon eine außerordentliche Leistung. Die Körperleistung ist natürlich erheblich höher, richtig: Der Körper muss sich zunächst selbst versorgen (im Ruhezustand etwa 100 W), und die hohe Leistungsabgabe bewirkt noch zusätzliche Leistungen für Gelenkreibungen, Sauerstoff- und Blutversorgung (erhöhte Strömungsreibung in den Blutgefäßen). Zu den zusätzlichen internen Körperleistungen liegen mir keine Daten vor. Ich schätze die hier vorsichtig einmal ganz grob auf 100%. Rechnen wir die Ruheleistung (zur körperlichen Selbstversorgung) des Sportlers dazu, dann sind wir bei 500 Watt kurze Spitzenleistung.
Damit wären wir kurzfristig (Das hält ja keiner lange durch!) bei einer zugeführten Leistung von 500 Watt. Das wären rechnerisch über eine Stunde lang 0,5 kWh (Kilowattstunden). Das wirst Du in einer Stunde nicht schaffen, das wird wohl einige Stunden dauern.
Für die gesamte Arbeit, in welchem Zeitraum auch immer, würden hier also 0,5 kWh über die Nahrung zugeführt. Die kWh kannst Du in kcal umrechnen (siehe Umrechnungstabellen), damit hast Du den „Kalorienverbrauch“.
Jetzt kannst Du die im gegebenen Zeitraum die auf die Pedalachse gebrachte Energie (Arbeit) durch die in diesem Zeitraum zugeführte Energie teilen, um auf den Wirkungsgrad zu kommen. Dabei wirst Du über einen größeren Zeitraum kaum auf 5% kommen.
Vielleicht 350 Watt die Stunde -> lohnt sich also nicht wirklich.
Hm, 350 W pro Stunde? Das entspricht dann ungefähr 4 W je kg Körpergewicht.
Das ist für einen Hobbysportler schon ein sehr guter Wert; damit kann er bei Jedermannrennen aufs Podium schielen.
Der Gelegenheits-Radfahrer tritt vielleicht 100 W.
Die dauerhafte Leistungsfähigeit von Otto-Normalverbraucher auf einem Ergometer ist leider stark begrenzt.
Diese liegt so zwischen 100 W und 150 W im Stundenmittel, wobei die 150 W schon eher ein gut trainierter Freizeitsportler ist.
Also könnte man damit 0,1 ... 0,15 kWh theoretisch erzeugen.
Günter
Danke :) ich habe schon troll antworten erwartet
W ist bereits eine Leistungseinheit, also Energie pro Zeit. W pro Stunde macht keinen Sinn.