Snelheid, ondersteuning en inspanning met (elektrische) fietsen


#1

Aangezien er nogal wat misverstand/onbegrip bestaat rondom de fysieke inspanning die fietsers leveren op de verschillende soorten (elektrische) fietsen heb ik een rekenmodel gemaakt waarin het benodigde vermogen bij diverse snelheden berekend wordt. Het rekenmodel is relatief eenvoudig en kan op de volgende site gevonden worden: Natuurkunde van het fietsen

Het vermogen van de fietser kan ongeveer als volgt omschreven worden
100 Watt = matig intensieve inspanning (geen merkbare transpiratie)
150 Watt = normale inspanning (lichte transpiratie, langdurig vol te houden door minder getrainde fietsers)
200 Watt = hoge inspanning (normale transpiratie, langdurig vol te houden door getrainde fietsers)
250 Watt = maximale inspanning (zware transpiratie en kort vol te houden)

De ondersteuning van een elektrische fiets is afhankelijk van de input van de fietser, naarmate meer vermogen door de fietser geleverd wordt ondersteunt de fiets ook met een hoger vermogen:
100 Watt fietser geeft 30% ondersteuning motor
150 Watt fietser geeft 70% ondersteuning motor
200 Watt fietser geeft 100% ondersteuning motor
250 Watt fietser geeft 100% ondersteuning motor
Daarnaast wordt de snelheid beperkt tot 25 km/uur voor een pedelec, boven de 25 km/uur valt de ondersteuning weg en kan alleen nog op eigen kracht sneller gereden worden en vraagt dan maximale inspanning van de fietser.

De te behalen kruissnelheden zijn dan bij 100 - 150 - 200 - 250 Watt:
16 - 20 - 23 - 25 km/uur voor de gewone fiets zonder trapondersteuning
21 - 25 - 25 - 25 km/uur voor de fiets met trapondersteuning tot 25 km/uur
25 - 34 - 38 - 40 km/uur voor de fiets met trapondersteuning tot 45 km/uur

Er vallen enkele zaken op, allereerst dat de pedelec een relatief luie fiets is, de maximale snelheid wordt al bereikt bij een inspanning van 150 Watt die langdurig vol te houden is voor ongetrainde fietsers. De fiets is daarom zeer populair bij groepen gebruikers die beperkt vermogen kunnen leveren (fysieke handicap, chronische ziekte, ouderdom) of willen leveren (schoolkinderen). Voordeel van het overschot aan vermogen is dat de fiets ook bij enige tegenwind en/of lichte helling op blijft ondersteunen tot 25 km/uur.

Voor de meer sportieve fietser is de pedelec daarom minder interessant, door de ondersteuningsbeperking tot 25 km/uur resulteert het doortrappen boven de ondersteuning tot grote variaties in door de fietser af te geven vermogen: 150 Watt bij 25 km/uur en 270 Watt bij 26 km/uur. Dit rijdt niet prettig en dwingt de fietser om de snelheid tot juist onder de 25 km/uur te houden. Hiermee is ook gelijk duidelijk waarom die opvoersetjes voor pedelecs zo populair zijn waarmee de snelheidslimiet verwijderd wordt en feitelijk een speed pedelec gemaakt wordt maar dan zonder de wettelijke voorschriften.

De volgende stap is de speed pedelec die wel voldoet aan alle eisen en die begrensd is tot 45 km/uur. Volgens het rekenmodel (500 Watt motor) wordt de 45 km/uur echter niet gehaald, zelfs niet bij maximale inspanning, maar uiteraard wel met wind mee en/of helling af. Dat betekent ook dat er nog ruimte is voor speed pedelecs met een zwaardere motor die de fietser wél naar 45 km/uur brengt.

Voor zover het om zonder al te bezweet op het werk aan te komen in 45 minuten, dus met 150 Watt vermogen van de fietser, dan is de maximale ritafstand (enkele reis):

  • 15 km voor de gewone fiets
  • 19 km voor de pedelec
  • 26 km voor de speed pedelec

Verder wil ik er op wijzen dat met een inspanning van 100 Watt gedurende een half uur per dag al voldaan wordt aan de norm voor gezond bewegen. Daar voldoet zelf de “luie” pedelec dus al aan. Ook is met deze uiteenzetting duidelijk dat het rijden met een speed pedelec wel degelijk flink in het zweet gereden kan worden zodat een dagelijkse work-out op de snelle fiets zeer goed mogelijk is en tegelijk niet drijfnat op het werk aan te komen.


#2

Bedankt voor het heldere verhaal, handig in deze vorm.

Wat betreft de te behalen kruissnelheden voor de gewone fiets zonder trapondersteuning ken ik andere cijfers:

Vermogen 		75	100	150	200	250
Stadsfiets 		16,5	18,8	22,4	25,2	27,6
Sportieve fiets 	19,4	21,9	25,9	29	31,6
Racefiets 		21,8	24,8	29,4	33,1	36,2

Van https://www.fietsersbond.nl/snelheid-5-verschillende-type-fietsen-vergeleken/ onder Kruissnelheid verschilende type fietsen

Bij een sportieve fietser verwacht ik ook een sportieve fiets en met z’n gewone fiets kan je al met 150 Watt 25 km/h halen.


#3

Klopt, ik heb diverse aannames moeten doen voor het gewicht van de fietser, de fiets, de weerstand van de kleding, rendement van de aandrijflijn, omvang/zithouding van de fietser. Verder is gerekend met een geringe tegenwind van 5 km/uur en een lichte helling van 0,5%. Al deze zaken resulteren in iets lagere snelheden (berekend) dan de getallen die uit de praktijkmeting blijken zoals weergegeven in genoemd artikel. Dat doet echter geen afbreuk aan de vergelijking tussen de drie fietstypes waarbij die aannames steeds gelijk gehouden zijn.


#4

Vreemd om met deze aannames te werken, Nederland is plat en rij je heen en weer dan heft de middelt de wind ook uit.

Wat de gegevens voor de Sportieve fiets laten zien is dat met 150 Watt een elektrische fiets niet sneller is dan een sportieve fiets namelijk 25 km/h. Dat komt niet in jou vergelijking naar boven.


#5

[quote=“MikeRZ, post:4, topic:1914”]
Vreemd om met deze aannames te werken, Nederland is plat en rij je heen en weer dan heft de middelt de wind ook uit.
[/quote]Met het rekenmodel wordt niet de hoeveelheid energie berekend die nodig is om een rit te maken. In dat geval zou de reistijd of de ritafstand in de berekening meegenomen moeten worden.

De ingevoerde fietssnelheid is dan ook niet een gemiddelde ritsnelheid maar een momentane snelheid, net zoals het berekende vermogen niets over de totale rit zegt maar uitsluitend bepaald wordt aan de hand van momentane omstandigheden. Vandaar het opvoeren van een zeer lichte helling (onze wegen zijn ook niet precies waterpas) en een lichte tegenwind (windkracht 1).


#6

Een verhaal dat ik niet kan volgen en mij in ieder geval niet duidelijk is.


#7

Als je duidelijk kunt maken waar je de weg kwijtraakt kan ik wellicht verlichting bieden…


#8

Okay

De ingevoerde fietssnelheid

Waar is de fietssnelheid ingevoerd? Ik dacht dat dat de uitkomst van het model was.

net zoals het berekende vermogen

Ik dacht het vermogen (100/150/200/250 Watt) een input van het model was

Verder lijkt te redenering te zijn dat de berekeningen gelden voor een bepaald punt in de tijd maar ik zie niet waarom je daarom maar de 0,5% helling en 1-5 km/h tegenwind is naar mijn idee wel significant als we praten over snelheden tussen de 15 en 26 km/h.


#9

Sommige delen van Nederland zijn plat…


#10

“Nederland is plat” is niet 100% juist maar net zoals voor de wind geldt dat je gemiddeld net zoveel omhoog gaat als dat je daalt en voor het overgrote deel van Nederland stijg of daal je niet.

0,5% helling lijkt weinig maar, zie deze calculator, bij 90 kg totaal gewicht en 26 km/h op de vlakke weg (150 Watt), is je snelheid bij 2% (laagste mogelijk) 17 km/h, 7 km/h verlies. Bij 0,5% is dat dus 1,75 km/h verlies.

Bijna 2 km/h lager vind ik significant bij snelheden van tussen de 15 en 26 km/h.


#11

Lijkt mij vrij duidelijk: ingevoerde snelheid = input en benodigde vermogen = output. Dat neemt niet weg dat je terug kunt rekenen van een gewenste output (vermogen) naar een in te voeren snelheid.

Je zou ook kunnen zeggen:

  • het benodigde vermogen wordt vooral bepaald door de snelheid of
  • gegeven een beschikbaar vermogen volgt daaruit de maximale snelheid.

#12

Goed de berekening kan ook andersom worden gedaan, terug naar de redenen waarom 0,5% helling en windkracht 1 aan te nemen.

Wat ik eerder schreef:

  • 0,5% helling lijkt weinig maar betekend 1,75 km/h verlies.
  • Windkracht 1, 1-5 km/h tegenwind is significant als we praten over snelheden tussen de 15 en 26 km/h.

Een goede reden voor deze aannames heb ik nog niet gehoord.


#13

Dat hoeft ook niet, de aannames zijn van ondergeschikt belang en de enige reden om ze wel op te voeren is om tot een meer realistische uitkomst te komen. En zelfs als je dat niet wilt heeft het geen invloed op de uitkomst tussen de verschillende soorten fietsen, de aannames zijn voor alle gevallen gelijk.


#14

Waar het verschil ziet is bij de gewone, sportieve fiets versus de normale elektrische fiets. Bij 150 Watt ben je sneller op de gewone, sportieve fiets als je tenminste geen vreemde aannames doet.