Wovon hängt der Luftwiderstand ab?

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Luftwiderstand beim Radfahren – der unsichtbare Bremser. Am meisten denken wir über Luftwiderstand nach, wenn es richtig weh tut: Gegenwind, müde Beine und der nächste Hügel schon im Blick. Spätestens dann beginnt das Grübeln: Liege ich richtig auf dem Rad, bringt es etwas, wenn ich mich kleiner mache, und warum fühlt sich das so zäh an?

Der Instinkt sagt: möglichst klein machen. Gleichzeitig brauchen wir genug Luft zum Atmen und wollen die Straße im Blick behalten. Um diese scheinbaren Widersprüche zu verstehen, lohnt sich ein genauerer Blick darauf, was Luftwiderstand im Radsport eigentlich bedeutet.

Ein Blick auf die Kräfte – was die Grafik oben zeigt

Die Grafik im Header zeigt, wie sich die Anteile von Luftwiderstand, Rollwiderstand und Steigungswiderstand an der Gesamtleistung verändern.

Von links nach rechts sind die Geschwindigkeiten 10, 20 und 30 km/h dargestellt.
Oben: Fahrt auf der Ebene (0 % Steigung).
Unten: gleiche Geschwindigkeiten bei 1 % Steigung.

Ebene (0 % Steigung):

  • 10 km/h: ca. 44 % der Leistung gehen in den Luftwiderstand, 56 % in den Rollwiderstand. Aerodynamik ist vorhanden, aber noch nicht dominant.
  • 20 km/h: der Luftwiderstand steigt auf etwa 76 %, der Rollwiderstand sinkt auf 24 %.
  • 30 km/h: rund 88 % der Leistung werden vom Luftwiderstand gefressen, nur 12 % entfallen auf den Rollwiderstand.

Leichte Steigung (1 %):

  • 10 km/h: etwa 77 % der Leistung gehen in die Steigung (potentielle Energie), nur 13 % in den Rollwiderstand und 10 % in den Luftwiderstand.
  • 20 km/h: die Steigung macht noch etwa 58 % aus, Luftwiderstand bereits 32 %, Rollwiderstand 10 %.
  • 30 km/h: bei hoher Geschwindigkeit an der leichten Steigung entfallen rund 51 % auf Luftwiderstand, 42 % auf Steigung und 7 % auf Rollwiderstand.

Die Botschaft: Auf der Ebene dominiert mit zunehmender Geschwindigkeit immer stärker der Luftwiderstand. Bei Steigung spielt zunächst die Höhe eine größere Rolle, mit wachsendem Tempo holt der Luftwiderstand wieder auf – bis beide Effekte ähnlich groß werden.

Hinweis: Die prozentualen Anteile in der Grafik wurden mit einem einfachen physikalischen Modell berechnet. Grundlage ist eine angenommene Gesamtmasse von 80 kg für Fahrer:in und Rad, ein Rollwiderstandskoeffizient (c_r) von 0.003, eine Luftdichte (\rho) von 1.2 kg/m³, ein Luftwiderstandsbeiwert (c_w) von 0.4, eine Stirnfläche (A) von 1.0 m² sowie ein Antriebswirkungsgrad (\eta) von 1.0, also verlustfrei. Diese Werte sind bewusst vereinfacht und sollen vor allem das Verhältnis der Widerstände zueinander verdeutlichen, nicht eine konkrete Fahrsituation exakt abbilden.

Warum im Radsport alle von Watt sprechen

Im modernen Radsport dreht sich vieles um Watt. Leistungsmesser am Rad sind weit verbreitet und in Tests oder Werbung tauchen ständig Aussagen auf, dass ein Bike oder Helm eine bestimmte Anzahl Watt spart.

Das wirkt konkret, weil viele Fahrer:innen ihre Trainingsbereiche in Watt kennen. Entscheidend ist aber: Solche Zahlen sind nur dann sinnvoll, wenn klar ist, unter welchen Bedingungen sie ermittelt wurden, vor allem

  • bei welcher Geschwindigkeit
  • bei welchem Fahrergewicht
  • in welcher Position und auf welchem Rad

Ohne diese Angaben bleibt eine angegebene Wattersparnis sehr vage. Denn Luftwiderstand hängt stark von der Geschwindigkeit ab. Eine angegebene Ersparnis bei sehr hoher Geschwindigkeit kann bei moderatem Tempo deutlich kleiner ausfallen.

Merke: Wattangaben aus Tests dienen vor allem dem Vergleich von Setups unter genau definierten Bedingungen – sie sind kein universelles Versprechen für jede Fahrsituation.

Wovon der Luftwiderstand wirklich abhängt

Der Luftwiderstand beim Radfahren wird im Wesentlichen von drei Größen bestimmt:

  1. Form des Gesamtsystems

Im Wind zählt nie nur ein einzelnes Teil, sondern immer das gesamte System:

  • Fahrer:in
  • Fahrrad
  • Helm
  • Kleidung
  • Position

plus Anbauteile wie Leuchten, Trinkflaschen oder Taschen. Alles zusammen bestimmt, wie sauber die Luft am System vorbeiströmen kann und wie viele Verwirbelungen entstehen.

  1. Stirnfläche

Die Stirnfläche ist vereinfacht die Fläche, die der Luft von vorne präsentiert wird. Eine aufrechte Haltung mit breiten Schultern erzeugt eine größere Stirnfläche, eine tiefere, kompaktere Position eine kleinere.

In der Praxis sind Form und Stirnfläche meist nicht exakt bekannt. Deshalb fasst man sie im Radsport gerne zu einer Kennzahl zusammen, die oft als cwA oder CdA bezeichnet wird.

  1. Geschwindigkeit und Wind

Für den Luftwiderstand ist nicht nur die Geschwindigkeit des Fahrrads relativ zur Straße wichtig, sondern die effektive Geschwindigkeit relativ zur Luft. Maßgeblich ist also

  • Fahrgeschwindigkeit plus Gegenwind
  • Fahrgeschwindigkeit minus Rückenwind

Deshalb fühlt sich dieselbe Zahl auf dem Tacho je nach Windrichtung völlig verschieden an.

Warum sich Luftwiderstand so brutal anfühlt

Diese drei Faktoren tragen nicht gleichmäßig zum Widerstand bei. Entscheidend für das Fahrgefühl ist die Geschwindigkeit.

  • Bei niedriger Geschwindigkeit spielt Luftwiderstand eine eher untergeordnete Rolle.
  • Mit zunehmender Geschwindigkeit wächst die Luftwiderstandskraft überproportional. Ein kleines Plus an Tempo verlangt plötzlich deutlich mehr Leistung.
  • Wer versucht, auf der Ebene seine Maximalgeschwindigkeit zu fahren, prallt irgendwann gefühlt gegen eine unsichtbare Mauer: Der Luftwiderstand steigt so stark an, dass zusätzliche Watt nur noch wenig zusätzliche Geschwindigkeit bringen.

Vereinfacht gesagt: Wird das Tempo deutlich erhöht, steigt der Leistungsbedarf zum Überwinden des Luftwiderstands wesentlich stärker als das Tempo selbst.

Luftwiderstand ist keine additive Größe

Ein häufiger Denkfehler liegt in der Vorstellung, man könne einzelne Komponenten einfach addieren. In Marketingtexten liest man zum Beispiel, dass ein Rad eine gewisse Wattersparnis bringt und ein Helm eine weitere.

Luftwiderstand ist jedoch keine additive Größe. Es gibt nicht den Luftwiderstand des Rads plus den Luftwiderstand des Helms, die sich sauber aufaddieren lassen. Entscheidend ist immer das Gesamtsystem aus Mensch und Material.

Der Helm beeinflusst, wie die Luft über Kopf und Rücken strömt. Die Rahmenform verändert die Strömung um Beine und Laufräder. Kleidung, die flattert, kann aerodynamische Vorteile des Materials teilweise wieder zunichte machen. Alle Komponenten greifen ineinander und verändern zusammen den Luftstrom.

Die Konsequenz: Wattersparnisse einzelner Teile lassen sich nicht einfach summieren. Entscheidend ist immer die Wirkung des Gesamtpakets in der konkreten Fahrposition.

Luftwiderstand, Steigung und potenzielle Energie – was bremst wann

Luftwiderstand ist also nicht in jeder Situation der Hauptgegner. Je nach Profil dominiert mal die Aerodynamik, mal die Steigung – genau das illustriert die Grafik im Header.

  • Flache Strecke und hohe Geschwindigkeit
    Hier fließt der größte Teil der Leistung in den Kampf gegen den Luftwiderstand. Wer auf solchen Strecken schneller werden will, sollte vor allem an Aerodynamik, Position und Kleidung arbeiten.

  • Steile oder längere Anstiege bei niedriger Geschwindigkeit
    Am Berg spielt die Steigung die Hauptrolle. Die geleistete Arbeit steckt zu einem großen Teil in der gewonnenen potenziellen Energie, das heißt in der Zunahme der Höhe. Das Gewicht von Fahrer:in und Rad wird dann deutlich wichtiger als die perfekte Aeroposition.

  • Leicht welliges Gelände
    In vielen realen Szenarien liegt der Schwerpunkt irgendwo dazwischen. Eine moderate Steigung trifft auf mittlere bis höhere Geschwindigkeiten. In diesem Bereich lohnt sich sowohl ein vernünftiges Systemgewicht als auch eine solide Aerodynamik. Extreme Lösungen sind meist nicht nötig, aber eine etwas tiefere, ruhigere Position bringt spürbare Effekte.

Fazit

Luftwiderstand ist der zentrale Faktor für Geschwindigkeit im Flachen und auf schnellen Abschnitten. Er hängt im Kern von Form, Stirnfläche und der effektiven Geschwindigkeit relativ zur Luft ab und wächst mit zunehmendem Tempo überproportional an.

Wattangaben aus Tests und Marketing sind nur im Kontext von Geschwindigkeit, Position und Testaufbau sinnvoll zu interpretieren. Aerodynamik entsteht immer aus dem Zusammenspiel des gesamten Systems aus Fahrer:in und Material und lässt sich nicht in einfache, additive Bausteine zerlegen.

Wer die grundlegenden Zusammenhänge kennt und Position, Kleidung und Fahrstil gezielt anpasst, kann den Luftwiderstand deutlich verringern und auf derselben Strecke mit derselben Leistung spürbar schneller unterwegs sein.

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