02.12.2009

Der Ergometer-Hometrainer

Kommentar von Ludwig Lindner und Lutz Niemann

Das Ergometer bietet eine gute Möglichkeit, die körperliche Leistungsfähigkeit eines Menschen mit der Energiemenge zu vergleichen, die unseren Wohlstand ausmacht.

Bei Kuren werden die Patienten mit einem Ergometer trainiert, wobei zum Beispiel 20 Minuten lang bei einer Leistung von 30 Watt in die Pedale getreten werden muss. Dabei steigt der Puls durch die Belastung an, von Normalwert um 60 auf etwa 80 Pulsschläge pro Minute.
Diese Ergometer könnten auch zur Energieerzeugung (der sogenannte „Tretstrom“ im Gegensatz zu Windstrom, Solarstrom, Kernstrom) genutzt werden, etwa zum Betrieb einer Glühbirne herkömmlicher Art, da diese keine konstante Spannung benötigen, bei geringerer Spannung brennen sie eben nur schwächer (Energiesparlampen beinhalten eine Elektronik, diese erfordert die übliche Sollspannung von 220 Volt).

Frage: „Wie lange müsste man bei 30 Watt treten, um einen Liter Wasser zum kochen zu bringen?“
Um einen Liter Wasser von 20°C zum Kochen zu bringen, sind 80 kcal erforderlich, das sind umgerechnet rund 0,1kWh. Man müsste also gute drei Stunden mit 30 Watt treten, um diese Energie zu erzeugen. Das Ergebnis dieser Rechnung ist in der Praxis nicht zu erreichen. Wenn Wasser erwärmt wird, gibt es mit zunehmender Erwärmung auch wieder zunehmend Energie an seine Umgebung ab. Bei ca. 60°C beträgt die Energieabgabe von einem Topf mit Wasser von 1 Liter Inhalt ca. 30 Watt, dann ist eine weitere Erwärmung nicht mehr möglich. Das Kaffeewasser kann also nur in einem gut isolierten Gefäß mittels 30 Watt zum Kochen gebracht werden.
Die körperliche Leistungsfähigkeit lässt sich sehr gut beim Bergsteigen ausrechnen, dort sind die notwendigen Daten wie Gewicht, aufgestiegene Höhe und benötigte Zeit bekannt. Es ergibt sich für einen Bergwanderer von ca. 80 kg Gewicht bei 300 aufgestiegenen Höhenmetern in einer Stunde rund 70 Watt (das ist die Normalzeit, wie sie üblicherweise in der Führerliteratur angegeben wird). Geübte Bergsteiger schaffen mehr, sie erreichen 100 Watt über mehrere Stunden. Die höchste von Menschen für ca. eine Stunde erreichbare Leistung liegt bei 300 Watt. Bei Bergläufen wird von den Siegern ca. 300 Watt erreicht, natürlich immer abhängig von der Länge der Strecke. Ein Beispiel ist unter www.wildsaurennen.com nachzuschlagen, einem Staffelrennen für vier Skibergsteiger in Praxmar (Sellrain im Stubai, Österreich), das jedes Jahr in der ersten Märzhälfte ausgetragen wird. Dort werden gut 1000 Höhenmeter in weniger als einer Stunde bewältigt. Allerdings ist für eine solche Leistung ein langes Training unerlässlich. Beim Zugspitzlauf von Ehrwald auf die Zugspitze können keine 300 Watt erreicht werden, da dort die Anforderungen mit der doppelten Höhendifferenz auch doppelt so hoch sind. Die Grenze der körperlichen Leistungsfähigkeit des Menschen hat sich in 2008 beim Zugspitzlauf auf traurige Weise offenbart, als die zusätzliche Auskühlung der Athleten durch Wind und Schneefall zu zwei Todesfälle führte.

Es ist noch interessant, die von Menschen verrichtete Arbeit und dessen Preis mit den uns gewohnten Energiepreisen zu vergleichen. Die Arbeit ist bei 300 Watt in einer Stunde 0,3 kWh. Der Wert dieser Energie in der Form von Importsteinkohle (Einkauf bei 100,- EURO pro Tonne) sind rund 0,3 ct, der Wert in der Form der Edelenergie Strom im Verkauf ca. 7ct.

Die in einem ganzen Jahr von einem jungen kräftigen Menschen erreichbare Arbeitsleistung liegt bei 100 kWh, wenn die Arbeit mit den Beinen erbracht wird. Sie liegt bei ca. 10 kWh, wenn diese mit den Armen erbracht wird. Der durchschnittliche Primärenergieverbrauch in Deutschland pro Bürger beträgt 50 000 kWh im Jahr.

Die Zahlen verdeutlichen die geringe körperliche Leistungsfähigkeit des Menschen im Vergleich zu den Energiemengen, die unseren Wohlstand ausmachen. Ohne diese Energiemengen aus fossilen und nuklearen Quellen ist nur ein mühevolles Leben in der Art des Mittelalters möglich, und auch das nur für eine sehr reduzierte Anzahl von Menschen, wie es eben damals der Fall war.