Powermeter – Einstieg ins leistungsbasierte Training

Aus dem Profizirkus sind sie bereits nicht mehr wegzudenken, im Amateursport setzen sie ihren Siegeszug fort. Die Rede ist von Powermetern. Powermeter sind – wie die Übersetzung aus dem Englischen bereits verrät – dafür gedacht, die Leistung beim Radfahren zu messen. Immer mehr Fahrradfahrer verwenden zur Trainingssteuerung einen Powermeter. Viele Trainer raten ambitionierten Hobbyfahrern zur Nutzung eines Leistungsmessers, da so das Training genauer ausgewertet und gesteuert werden kann. Im Wettkampf mit konstanten Fahrabschnitten wie Zeitfahren oder Radmarathons, bietet sich ein Powermeter für das Pacing an. Gemessen wird die Leistung in der Einheit Watt.

Was bringt ein Leistungsmesser fürs Training?

Ziel eines jeden Trainingsplans ist es, Trainingsreize zu setzen, auf die der Körper mit Anpassung reagiert und dem Körper die nötige Zeit zur Anpassung zwischen den Belastungen zu geben. Es ist eine Balance zwischen Beanspruchung und Regeneration. Die gefühlte Belastung, kann jedoch von der wirklichen Belastung abweichen. Es besteht die Gefahr, dass man den Körper überfordert oder im Gegenteil zu wenige Reize setzt. Daher braucht es eine neutrale Richtschnur. Anhand dieser werden erstens, die in der Vergangenheit gesetzten Reize eingeordnet, zweitens die während des Training auftretenden Reize gesteuert und drittens die Reize des Training im Nachgang auswertet. Bevor es Powermeter gab, wurde das Training u.a. mit Hilfe von Pulswerten analysiert. Der Puls wird jedoch nicht nur von der Trainingsbelastung beeinflusst, sondern auch von Faktoren wie Hitze, Ermüdung, Tageszeit, Hormonspiegel oder Erkrankungen. Dadurch kann die Trainingsauswertungen verfälscht werden. Um zu wissen, wie hoch die Beanspruchung während eines Trainings ist, setzt man mittlerweile auf die Leistungsmessung.

Was fange ich mit den Leistungswerten an?

Im Wettkampf haben die absoluten Wattwerte je nach Disziplin eine mehr oder weniger große Aussagekraft. Ein Sprinter auf der Bahn oder ein Zeitfahrer kann anhand seiner möglichen Spitzenwerte bzw. seiner Dauerleistung bereits eine Einschätzung über das Ergebnis im Wettkampf machen. Bei einer Bergetappe oder einem Straßenrennen spielen noch andere Faktoren wie Gewicht oder Taktik eine entscheidende Rolle. Im Training zählen vor allem die individuellen, relativen Werte für die Trainingsgestaltung und um Fortschritte zu erkennen. Ausgangspunkt für die Einteilung der Trainingsintensität, ist die Ermittlung der sogenannten Schwellenleistung. Es ist die Leistung am Übergang von einer hauptsächlichen Energieversorgung durch Fette, hin zu Kohlenhydraten. So verwendet der Körper in Ruhe oder bei geringer bis mittlerer Belastung zur Energiebereitstellung hauptsächlich Fett. Mit zunehmender sportlicher Intensität und steigendem Energiebedarf, greift der Körper mehr und mehr auf Kohlenhydrate zurück. Oberhalb der Schwellenleistung kommt die Energie im Muskel fast ausschließlich aus Kohlenhydraten. Während die Leistung unterhalb der Schwelle sehr lange beibehalten werden kann, kommt es oberhalb der Schwelle zu einer raschen Ermüdung. Die Leistung im Schwellenbereich ist eine Ausdauerleistung, die etwa 40 bis 90 Minuten aufrechterhalten werden kann, bevor der Ofen aus ist. Damit ist die Schwellenleistung einer der wichtigsten Parameter zur Einordnung der Leistungsfähigkeit eines Sportlers. Die physiologischen Prozesse und damit die Schwellenleistung, versucht man im Labor mit Hilfe von Leistungsdiagnostiken über die Messung und Analyse von Laktat oder einer Spiroergometrie zu erfassen. Dieses Vorgehen ist natürlich aufwändig und kostenintensiv. Daher geht man in der Praxis häufig dazu über, die sogenannte funktionale Schwellenleistung FTP (functional threshold power) zu ermitteln und darauf das Training aufzubauen. Die funktionale Schwelle FTP ist definiert als die maximal mögliche Dauerleistung über 60 Minuten. Da es für einen Sportler eine sehr große Belastung darstellen würde, eine Stunde Vollgas zu fahren, wurden zur Ermittlung der FTP einige kürzere Testprotokolle entwickelt. Der Sportler benötigt dazu lediglich sein Fahrrad, einen Powermeter und ein Gerät zur Aufzeichnung der Leistung. Durch eine anschließende Analyse der Leistungsdaten wird die FTP ermittelt.

Die Qual der Wahl

Anfangs stellten sich nur wenige Hersteller der Herausforderung „Leistungsmessung im Radsport“. Erste Powermeter wurden im Profisport vor gut 30 Jahren eingesetzt. Mittlerweile gibt es eine großen Markt für Powermeter und der Boom hält an. Zahlreiche Hersteller kämpfen um die Marktanteile. Der Sportler steht bei einem Kauf nun vor der Qual der Wahl. Ich werde hier keine vollständige Liste aller Produkte am Markt aufführen, sondern einen Überblick über die gängigsten Messsysteme geben.

Die Messprinzipien sind in den meisten Fällen ähnlich. Große Unterschiede gibt es jedoch in der spezifischen Bauart und dadurch auch an welcher Schnittstelle im Antriebsstang die Leistung ermittelt wird. Die erbrachte Leistung auf dem Rad setzt sich aus zwei Messgrößen zusammen: die aufgewendete Kraft und der Winkelgeschwindigkeit. Die Winkelgeschwindigkeit ist leicht zu messen und spiegelt sich zum Beispiel in Form der Trittfrequenz wieder. Der Knackpunkt besteht in der Leistungsmessung darin, die Kraft so genau wie möglich zu erfassen. Die meisten Leistungsmesser verwenden sogenannte Dehnmessstreifen. Wirkt beim Fahrradfahren durch das Pedalieren eine Kraft, so verformen sich die Dehnmessstreifen. Diese Verformung wird durch das Powermeter ausgewertet. Dahinter steckt die physikalische Tatsache, dass die elektrischen Leitfähigkeit eines elektrischen Leiters (Dehnmessstreifen) von seiner Ausdehnung (Geometrie) abhängt.

Die auf dem Markt erhältlichen Powermeter unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht, insbesondere auch in den Anschaffungskosten. Ein wesentlicher Unterschied, der sich zum Teil auch im Preis niederschlägt, ist der Umfang der Messung. Günstige Powermeter bestehen meist aus einem Sensor, der die Leistung eines Beines misst. Demgegenüber stehen Leistungsmesser, die mit einem Sensor die Gesamtleistung beider Beine gemeinsam messen: Je nachdem ob diese Sensoren in einer Kurbel fix integriert sind, mit einem austauschbarem Teil der Kurbel verbunden sind oder an einer Kurbel montiert werden, ergeben sich sehr unterschiedliche Preise. Eine genaue Analyse über zwei Sensoren, auf jeweils einer Seite, gehört tendenziell zu den hochpreisigen, aber nicht zwingend besseren Messsystemen. Für die Datenübertragung stehen je nach Hersteller ANT+ und/oder Bluetooth zur Verfügung. Die Anzahl der Messung und der Übertragung pro Umdrehung unterscheiden sich je nach Powermeter und fließen natürlich auch in die Genauigkeit der Messwerte ein. Der Großteil der Leistungsmesser ist batteriebetrieben. Einige Modelle haben einen wiederaufladbaren Akku.

Powermetertypen

Powermeterpedale messen die Leistung am Pedal. Der Sensor kann sich entweder an der Pedalachse oder im Pedalkörper befinden. Diese Art von Kraftmessung soll die Kraft genau dort messen, wo sie über ein bzw. beide Pedale aufgebracht wird. Hier gibt es die Möglichkeit der einseitigen oder beidseitigen Leistungsmessung. Bei der einseitigen Messung befindet sich der Sensor – bei allen derzeitigen Herstellern von Wattpedalen – auf der linken Seite. Um die Gesamtleistung während einer Kurbelumdrehung abzuschätzen, wird der gemessene Wert der linken Seite verdoppelt. Es herrscht also die Annahme, dass links und rechts die gleiche Leistung erbracht wird. Durch einen weiteren Sensor auf der rechten Seite, kann getrennt gemessen werden und in Summe ergibt sich für diese Art der Messung die Gesamtleistung. Der Vorteil von Pedalmessung ist die hohe Flexibilität bei der Nutzung der Pedale an unterschiedlichen Rädern. Allerdings ist bei einigen Herstellern nach der Montage eine mitunter aufwändigere Kalibrierung nötig. Wattpedale sollten generell regelmäßig kalibriert werden. Einige Hersteller empfehlen sogar eine Kalibrierung vor jeder Ausfahrt durchzuführen. Wichtig ist es die Kurbellänge in einer dazugehörigen App und/oder am Radcomputer einzutragen, da diese Information für den Faktor „Winkelgeschwindigkeit“ (siehe oben) nötig ist. Ein klarer Nachteil von Wattpedalen ist, dass man an einen speziellen Schuhtyp gebunden ist (Rennrad/MTB) und die Cleats an den bisher getragenen Schuhen mitunter getauscht werden müssen. Hersteller von Powermeter-Pedalen sind u.a. Assioma oder Garmin.

Weit verbreitet sind Powermeter, die am bzw. im Kurbelarm verbaut sind. Bei einigen Herstellern kauft man den Powermeter gleich samt der dazugehörigen Kurbel. Es gibt auch die Möglichkeit einen bestehenden Kurbelarm mit einem Leistungsmesser nachrüsten zu lassen. Häufig wird der bestehende Kurbelarm gegen einen Kurbelarm inklusive verbautem Powermeter (i.d.R. des gleichen Herstellertyps) ausgetauscht. Meist wird einseitig auf der linken Seite gemessen. Bei einigen Herstellern erfolgt die Messung in der Kurbelachse. Hersteller sind u.a. Stages, Rotor oder 4iiii.

Die einseitige Messung ist eine relativ günstige Form der Leistungsmessung. Sie hat jedoch ihre Grenzen. Kaum ein Sportler hat eine gleichbleibende Verteilung der Leistung von linkem und rechtem Bein. Die Verteilung ist oft nicht konstant, sondern hängt u.a. von Trittfrequenz, Intensität, Ermüdung und Terrain ab. Bei einer einseitigen Messung ergeben sich schnell falsche Wattwerte. Angenommen ein Fahrer ermittelt sein FTP bei einer Radfahrt in der Ebene, wobei 50 Prozent der erachten Leistung jeweils von einem Bein stammen. Bei einer FTP von 300 Watt, wären das 150 Watt für jedes Bein. An Anstiegen drückt der Fahrer jedoch mehr mit seinem rechten Bein, das 53 Prozent der Gesamtleistung erreicht. Für das linke Bein, an dem die einseitige Leistungsmessung stattfindet, bleiben 47 Prozent. Würde der Fahrer versuchen nun mit 300 Watt den Berg hochzufahren, würde er deutlich über seiner FTP fahren und so in einem Rennen unnötig Körner verlieren oder sogar unerwartet einbrechen. Die 300 Watt am Berg würden sich aus den 150 Watt am linken Bein ergeben. In diesem Fall entsprechen die 150 Watt aber nur 47 Prozent der Gesamtleistung. Der linksseitige Powermeter würde die Leistung verdoppeln, obwohl der Wert weniger als die Hälfte der Gesamtleistung ausmacht. Die Gesamtleistung aus beiden Beinen würde 319 Watt betragen und damit 106 Prozent seiner FTP. Die Unterschiede zwischen beiden Beinen können in der Praxis sogar noch deutlich größer ausfallen.

Die meisten Hersteller der einseitigen Wattmessung, egal ob Pedal oder Kurbelarm, bieten einen zweiten Sensor für die andere Seite an, also eine beidseitige Messung. Der Preis steigt damit natürlich und das Argument „günstig“ ist dann mitunter nicht mehr gegeben. Mit dem Einsatz von zwei Sensoren steigt jedoch auch die Fehlerwahrscheinlichkeit. Aussetzer bzw. Verbindungsunterbrechungen führen dann häufiger zu falschen Werten, die auch schwerer erkannt werden. Je nach Hersteller kommunizieren zunächst die zwei getrennten Sensoren miteinander und der Hauptsensor sendet dann die Messwerte, inklusive errechneter Gesamtleistung, an einen Fahrradcomputer. Da jeder Sensor eine gewisse Ungenauigkeit besitzt, verdoppelt sich der potentielle Messfehler bei der Verwendung von zwei Sensoren. Je nach Hersteller besteht eine Abhängigkeit des Messwertes von der Umgebungstemperatur. So kann es bei Temperaturwechseln zur Verfälschung der Leistung kommen. Dies wird zum Teil elektronisch ausgeglichen. Hier nimmt die Komplexität des Systemes allerdings erneut zu. Dabei kommt es im Mindesten zu Trägheitseffekten, weil eine äußerlich sitzende Elektronik die Umgebungstemperatur schneller Annimmt als beispielsweise ein gesamter Kurbelarm gleichmäßig durchtemperiert sein kann.

Bei der getrennten Messung werden mögliche negative Leistungswerte nicht immer berücksichtigt. Diese negativen Leistungswerte können aus den Analysewerten der einzelnen Sensoren von einigen Herstellern abgeleitet werden. So hat man beim Einsatz von zwei getrennten Powermetern die Möglichkeit durch zwei unabhängige Sensoren auf zusätzliche Informationen zuzugreifen. Über die Drehmoment Effektivität (Torque Effectiveness) lassen sich, für jedes Bein getrennt, das positive und negative Drehmoment ausgeben. Sprich die Kraft des aktiv tretenden Beines sowie die negative Kraft des passiven Beines können dargestellt werden. Die Balance gibt die Links-Rechts-Verteilung der Leistung in Prozent an. Die Pedal Smoothness zeigt wie gleichmäßig die Trittbewegung ausgeführt wird, indem die durchschnittliche Leistung während einer Kurbelumdrehung zur Maximalleistung während der Umdrehung ins Verhältnis gesetzt wird.

Viele Radsportler verlassen sich bei der Leistungsmessung auf Powermeter, die die gesamte Leistung unmittelbar an der Übertragung zwischen Kurbelachse und Kettenblatt bzw. dem Kurbelspider abgreifen (Verwendung zum Beispiel in der World Tour von Team EF, Education First). Diese Powermeter messen mit einem Sensor die Gesamtleistung beider Beine. Die Genauigkeit der Spiderpowermeter ist i.d.R. höher und aufgrund der Position in der Kurbel sind die Sensoren besser geschützt (Stürze etc.) und langlebiger, weshalb sie Offroad (z.B. bei MTB Team Centurion Vaude) eingesetzt werden. Die Kalibrierung erfolgt mitunter durch den Sensor selbst und Temperaturabhängigkeiten können besser ausgeglichen werden. Je nach Hersteller ist die Montage mehr oder weniger aufwändig. Die Spiderpowermeter können in Abhängigkeit von der Kurbel zum Teil zwischen unterschiedlichen Rädern getauscht werden. In dieser Kategorie gibt es die größte Preisspanne von günstig bis hochpreisig je nach Hersteller. Hersteller sind u.a. power2max oder SRM.

Für wen eignet sich welches Powermeter? – Mein Fazit und Erfahrung

Einsteiger vermeiden beim ersten Kauf hohe Anschaffungskosten. Soll der neue Powermeter an einem bestehenden Rad eingesetzt werden, gibt es als günstige Lösung die Möglichkeit der einseitigen Messung oder die Montage eines Kurbelspiders (Kompatibilität prüfen). Für Anfänger würde ich persönlich die Messung der Gesamtleistung empfehlen, da die einseitige Messung mit den oben genannten Ungenauigkeiten einhergehen kann und gerade Einsteiger in der Leistungsmessung noch wenig Erfahrung mit der Einordnung der Werte haben. Ein Leistungsmesser, der häufige Aussetzer oder Verbindungsunterbrechungen zu Radcomputern aufweist, ist meiner Meinung nach nicht zu gebrauchen. Auch eine merkliche Temperaturabhängigkeit kann, insbesondere in der kalten Jahreszeit, das Training stören. Trainer empfehlen für gewöhnlich die Messung der Gesamtleistung zur Trainingssteuerung. Steht der Kauf eines Neurades an, kann je nach Kurbeltyp gleich beim Kauf ein verbauter Leistungsmesser mit erworben werden. Für mein Indoortraining verwende ich einen temperaturabhängigen, linksseitigen Leistungsmesser. Für diesen Einsatz erfüllt das Gerät seinen Zweck, da die Temperatur und das Terrain quasi als nahezu konstant angesehen werden können, draußen wäre der Leistungsmesser viel zu ungenau. Wer ausschließlich Rennrad fährt, der hat die Option auf Wattpedale zurückgreifen zu können, die je nach Hersteller mehr oder wenig zuverlässig sind. Für den MTB-Sektor mit SPD-System sind zwar mittlerweile die ersten Powermeter-Pedale auf dem Markt erhältlich, wirklich gute Kritiken habe ich bisher aber noch nicht gelesen. Für diejenigen die nicht auf einen Radtyp festgelegt sind, empfiehlt sich die Powermeter-Variante Kurbelarm oder Kurbelspider, um in der Wahl des Pedalsystemes frei zu sein. Am robustesten sind die Kurbelspiderpowermeter und eignen sich für extreme Bedingungen, wie sie z.B. Christoph Strasser bei seinen RAAM-Siegen mit Hitze, Schnee, Dauerregen und überfluteten Straßen hatte. Die Messung der Gesamtleistung ist der Goldstandard für ein ambitioniertes Training und Wettkampf.

Jede verlässliche Leistungsmessung ist besser als keine Leistungsmessung. Leistungsmessung sollte dabei nicht als dogmatische Vorgabe, sondern als Chance für mehr Kontrolle in Training und Wettkampf gesehen werden.

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Weiterführende Verlinkungen (enthält Werbung da Markennennung):

Vorteile der gemeinsam-beidseitigen Leistungsmessung-power2max

Validity of the Stryd Power Meter in Measuring Running Parameters at Submaximal Speeds

Validity and Reliability of the PowerTap P1 Pedals Power Meter

   

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