Aerodynamik am Rennrad selbst testen: Mein Outdoor-Test mit Aerotune
Vor einiger Zeit hatte ich ein Gespräch mit Torsten Frank. Er beschäftigt sich seit Jahren intensiv mit Aerodynamik und hat unter anderem für verschiedene Bikepacking- und Taschenhersteller genau solche Tests durchgeführt. In diesem Gespräch hat er mir eine Methode genannt, die mich sofort gepackt hat. Kein Windkanal, keine komplizierten Laborsetups, sondern ein klar strukturierter Test, den man selbst draußen fahren kann. Der Aerotune Outdoor Test.
Die Idee dahinter ist fast schon zu simpel, um wahr zu sein. Du brauchst eine geeignete Strecke, saubere Bedingungen und ein konsequentes Vorgehen. Der Rest ist Physik. Genau das wollte ich ausprobieren. Abgesehen davon fasziniert mich das Thema schon länger. Nur hatte ich bisweilen die falsche Annahme dass solche Tests für Normalos unbezahlbar wären. Jetzt wo ich es besser weiß, will ich aufhören bei Aerodynamik nur zu raten.
Genau das möchte ich nun messen, mit dem Setup, das ich auch wirklich fahre. Inkl. Powermeter, Speed Sensor, GPS Radcomputer, Temperaturmessung und sogar Waage, damit das Startgewicht vor jedem Run identisch ist. Benötigt wird außerdem eine gerade und flache 1000 m Strecke, mehrere Hin und Zurück Paare, konstante Leistung, konstante Position und am Ende eine Auswertung, die daraus CdA und Crr bestimmt. Afasteryou beschreibt genau dieses Outdoor Protokoll samt 1 km Strecke, Hin und Rückfahrt zur Windkompensation und typischerweise 3 bis 4 Paaren pro Setup (Insgesamt 6-8 km pro Run).
Was mich daran gereizt hat, war nicht nur die Aussicht auf irgendeine Aero Zahl. Mich interessiert die praktische Frage. Wo lasse ich wirklich Watt liegen. Und noch wichtiger: Wie sauber muss man so einen Test aufziehen, damit das Ergebnis mehr ist als eine Spielerei für Nerds.
Denn das ist der Punkt, an dem das Thema meistens entgleist. Viele reden über Aerodynamik, als wäre es reine Produktwerbung. Tiefere Felgen, schnellerer Helm, engere Ärmel, aerodynamische Trinkflaschen. Alles nett. Aber draußen zählt am Ende nicht, was theoretisch schnell ist, sondern was bei dir, auf deinem Rad, in deiner Haltung und unter realen Bedingungen tatsächlich weniger Widerstand erzeugt.
Warum ich den Test überhaupt machen wollte
Je länger man fährt, desto härter summieren sich verschenkte Watt. Im kurzen Kriterium ist ein kleiner Aero Nachteil vielleicht ärgerlich. Auf langen Solo Fahrten, Zeitfahrpositionen, Ultra Distanzen oder schnellen Gravel Etappen wird daraus plötzlich echte Zeit. Nicht dramatisch in fünf Minuten. Aber brutal über Stunden.
Genau deshalb halte ich solche Tests inzwischen nicht mehr für exotische High End Spielerei. Wer viel allein im Wind fährt, wer mit Aerobars unterwegs ist, wer an Position, Helm, Taschen oder Flaschen arbeitet, für den ist ein sauberer Feldtest schlicht ein Werkzeug. Nicht mehr, aber auch nicht weniger.
Afasteryou wirbt genau damit, dass man mit dem Outdoor Test den eigenen aerodynamischen Widerstand und den Rollwiderstand anhand von GPS Daten, Leistung und Streckenprotokoll bestimmen kann. Die Plattform nennt bei passenden Bedingungen eine Genauigkeit im Bereich von 2 bis 3 % gegenüber dem Windkanal und hebt hervor, dass sich Setups im echten Fahrumfeld vergleichen lassen.
Und das war für mich die spannende Frage. Reicht die Genauigkeit draußen wirklich aus, um vernünftige Entscheidungen zu treffen?
Mein Testaufbau draußen
Wetterverhältnisse während des Tests. Ein möglichst windstiller Tag innerhalb eines konsistenten Wetterfensters ist optimal.
Streckenprofil des Aero Tests: Falls sich Wind nicht ganz vermeiden lässt, sollt dieser eher von der Seite kommen.
Ich habe den Test auf einer geraden Strecke im Ost West Verlauf gemacht. Asphalt, praktisch 0 Höhenmeter, kein Verkehr, keine Radfahrer, keine ständigen Störungen. Der Wind kam aus Norden (von der Seite) und war mit 0,7 km/h so schwach und so konstant, dass die Bedingungen für einen Outdoor Test fast schon luxuriös waren. Temperatur wurde permanent mitgemessen. Aufgezeichnet wurde mit 1 s Intervall, Speed Sensor und maximal genauer GPS Konfiguration. Vor jedem Run habe ich darauf geachtet, dass das Startgewicht identisch ist. Zwischen den Durchgängen blieb alles gleich. Gleiche Position auf den Aerobars, gleiche Haltung, gleiches Material, gleiche Kleidung, gleiche Flaschen, gleiches Setup.
Genau so muss man das Thema auch angehen. Nicht halbwegs ähnlich, sondern so reproduzierbar wie möglich. Der eigentliche Trick eines guten Aero Tests ist nämlich nicht die Software, sondern die Disziplin. Die Software kann nur auswerten, was du ihr an sauberen Daten gibst.
Afasteryou nennt für Outdoor Tests als nötige Ausrüstung Powermeter, GPS Gerät, Speed-Sensor und idealerweise einen Temperatursensor. Auf der Seite werden außerdem Garmin Edge mit aeroAPP und Waage ausdrücklich als Teil des Setups gezeigt. Ebenso nennt die Plattform eine flache 1000 m Strecke mit möglichst geringer Höhendifferenz, wenig Verkehr und stabile Bedingungen als sinnvolle Voraussetzung.
Warum so ein Test draußen überhaupt funktioniert
Auf den ersten Blick wirkt es fast absurd. Ich fahre einfach draußen eine Straße hin und zurück und am Ende soll daraus eine belastbare Aero Zahl entstehen? Klingt erstmal verrückt. Ist es aber nicht.
Die Idee dahinter ist physikalisch ziemlich sauber. Wenn ich auf ebener Strecke mit möglichst konstanter Leistung fahre, geht meine Leistung im Wesentlichen in Luftwiderstand, Rollwiderstand und kleine Verluste. Höhenarbeit fällt auf einer wirklich flachen Strecke fast weg (kann aber aus der FIT Datei rausgerechnet werden). Ständige Beschleunigungen will ich ebenfalls vermeiden, deshalb ist konstante Leistung so wichtig.
Der Luftwiderstand ist der dominante Teil, sobald das Tempo steigt. Und genau hier liegt die Härte des Themas. Die dafür nötige Leistung steigt nicht einfach linear, sondern ungefähr mit der dritten Potenz der Luftgeschwindigkeit. Das ist der Grund, warum kleine Veränderungen an der Position plötzlich erstaunlich große Folgen haben können. Zudem ist wichtig dass keine Spaziergänger, andere Radfahrer oder gar Autor aerodynamische Verwirbelungen erzeugen. Deshalb habe ich mir eine sehr ruhige abgelegene Strecke gesucht und bin dort sehr früh morgens hin.
Das ist die aerodynamische Leistung. ρ ist die Luftdichte, CdA der für uns interessante Luftwiderstandsparameter und v air die Geschwindigkeit relativ zur Luft.
Der Rollwiderstand verhält sich deutlich zahmer:
Also Rollwiderstandsbeiwert mal Masse, Erdbeschleunigung und Geschwindigkeit.
Sobald die Straße aber auch nur leicht ansteigt oder abfällt, kommt zusätzlich noch der Anteil durch die Schwerkraft dazu:
Wenn ich die Anteile zusammen mit den übrigen Verlusten in eine Leistungsbilanz packe, komme ich auf das Grundprinzip der Auswertung:
Auf einer sauberen Teststrecke werden Ppot und Pkin klein. Dann bleiben vor allem Aerodynamik und Rollwiderstand als die großen Brocken übrig. Genau daraus versucht die Software dann die Parameter zurückzurechnen.
Warum Hin und Zurück so wichtig sind
Der eigentliche Clou eines Outdoor Tests ist nicht nur die flache Strecke, sondern das Paar aus Hinweg und Rückweg.
Afasteryou beschreibt das sehr klar: Ein gültiger Outdoor Test besteht aus zwei identischen Läufen in entgegengesetzter Richtung. Ein Lauf hinaus, ein Lauf zurück. Die Begründung ist mathematisch simpel. Wind, der auf dem Hinweg hilft oder bremst, wirkt auf dem Rückweg in umgekehrter Richtung. Dadurch lassen sich Windeffekte rechnerisch weitgehend kompensieren. Die Seite formuliert das ausdrücklich so, dass das Fahren derselben Distanz in entgegengesetzten Richtungen die Windeffekte mathematisch aufhebt. Vorrausgesetzt wir machen den Tast in einer kontsanten Wetterphase und nicht unmittelbar vor einer Wetteränderung.
Genau deshalb ist ein einzelner schneller Abschnitt draußen fast wertlos. Erst das Paar macht daraus einen Test. Und erst mehrere solcher Paare machen daraus eine brauchbare Aussage.
In meinem Fall war der Wind ohnehin extrem schwach. Aber genau das ist ja der Idealfall. Eine gute Testmethode braucht nicht perfekten Stillstand, sondern Bedingungen, in denen der Restfehler klein bleibt und sich der Wind zwischen Hin und Rückweg nicht chaotisch verändert.
So läuft ein sauberer Aerotune Outdoor Test in der Praxis ab
Das Grundprotokoll ist eigentlich erstaunlich einfach. Man braucht nur Geduld und Konsequenz.
Ich beschleunige vor dem Marker auf die Zielwattzahl. Dann beginnt der eigentliche Abschnitt. Von dort an halte ich für exakt 1000 m eine konstante Leistung und vor allem eine konstante Position. Am Ende der Strecke markiere ich den Wendepunkt, drehe sicher um, beschleunige wieder auf dieselbe Zielwattzahl und fahre die 1000 m zurück. Erst dieses Hin und Zurück Paar ist ein gültiger Test. Dann wiederhole ich das Ganze mehrmals.
Afasteryou gibt das praktisch genauso an. Die Seite nennt typischerweise 200 bis 300 W Zielbereich, genau 1000 m pro Abschnitt, konstante Leistung, konstante Position und 3 bis 4 Paare pro Setup. Als Gesamtzeit resultieren daraus 30 bis 45 Minuten proTestlauf.
Wichtig ist dabei nicht, dass jeder Sekundenwert exakt identisch ist. Es geht nicht um chirurgische Perfektion. Aber große Schwankungen ruinieren die Aussage. Wenn ich im ersten Drittel 40 W zu viel drücke, dann wieder rollen lasse und mich nebenbei noch im Cockpit neu sortiere, teste ich keine Aerodynamik mehr, sondern meine Unruhe.
Der unterschätzte Punkt: Position schlägt fast alles
Die meisten denken bei einem Aero Test zuerst an Material. Helm, Flaschen, Taschen, Felgen, Kleidung. Das ist nachvollziehbar. Nur liegt der größte Hebel oft woanders. Bei der Haltung.
Der CdA ist ein Systemwert. Er beschreibt nicht nur, was dein Helm kann oder wie schmal deine Flasche ist, sondern wie dein kompletter Körper mit dem Rad zusammen im Wind steht. Kopfhaltung, Schulterbreite, Ellenbogenabstand, Rückenlinie, Beckenstellung. Alles spielt zusammen.
Genau deshalb ist es so wichtig, dass ich bei jedem Run auf den Aerobars wirklich gleich sitze. Nicht ungefähr gleich. Wirklich gleich. Wenn ich bei Setup B zufällig einfach den Kopf tiefer halte als bei Setup A, dann messe ich nicht mehr fair Setup A gegen B, sondern Setup A gegen B plus bessere Körperhaltung.
Das ist in der Praxis wahrscheinlich die häufigste Fehlerquelle überhaupt. Nicht die Software. Nicht der Wind. Sondern der Fahrer selbst.
Die Vorteile des Aerotune Tests im Vergleich zum Windkanal
Ein entscheidender Vorteil vom AeroTune Outdoor Test ist die reale Fahrposition. Du sitzt nicht statisch in einer künstlich optimierten Haltung, sondern fährst genau so, wie du es auch im Training oder Rennen tust. Das bedeutet, deine Haltung entsteht unter echter Belastung, mit natürlicher Körperspannung und kleinen Ausgleichsbewegungen, die im Windkanal oft fehlen oder nur eingeschränkt abgebildet werden können. Dadurch bekommst du eine Position, die nicht nur aerodynamisch gut ist, sondern auch über längere Zeit wirklich fahrbar bleibt.
Hinzu kommt der reale Fahrtwind mit seinen ständig wechselnden Anströmwinkeln. Draußen kommt der Wind selten exakt von vorne, sondern verändert sich durch Seitenwind, Böen und Richtungswechsel permanent. Diese sogenannten Yaw-Winkel haben einen großen Einfluss auf die Aerodynamik, vor allem bei Laufrädern und der gesamten Körperhaltung. Ein Outdoor-Test bildet genau diese Dynamik automatisch ab und zeigt dir, wie dein Setup unter echten Bedingungen funktioniert, statt nur in einer konstanten, idealisierten Anströmung.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Nähe zum echten Einsatz-Setup. Du fährst dein eigenes Rad in Bewegung, mit rotierenden Laufrädern und aktiver Pedalierbewegung. Gerade die Eigenrotation der Laufräder beeinflusst die Strömung deutlich, ebenso wie die Bewegung deiner Beine, die den Luftfluss ständig verändert. Diese Effekte sind im Outdoor-Test automatisch enthalten und sorgen dafür, dass das gemessene Ergebnis viel näher an der Realität liegt, als es unter statischen Bedingungen möglich wäre.
Der Nachteil ist, dass ein Outdoor-Test im Vergleich zum Windkanal in der Regel etwa 2 - 3 % ungenauer ist (Wie ich finde erstaunlich akkurat). Dazu aber gleich mehr…
Was die Software mathematisch eigentlich macht
Im Kern ist das ein Parameterschätzproblem. Die Software hat eine Reihe gemessener Daten. Leistung, Geschwindigkeit, Distanz, Temperatur und weitere Eingangsgrößen. Dazu kommt ein physikalisches Modell des Fahrwiderstands. Dann wird nicht einfach stumpf eine Formel umgestellt, sondern es wird die Parameterkombination gesucht, die am besten zu den gemessenen Daten passt.
Wenn man das mathematisch allgemein hinschreibt, sieht es stark vereinfacht so aus:
Was sie Aerotune Software genau berechnet ist natürlich deren Firmengeheimnis. Im Kern dürfte es aber ähnlich zu einer klassische Fehlerquadratsumme sein, zumindest wenn man es vereinfacht darstellt. yi sind die Messwerte, fi(θ) die Modellwerte und θ steht für die gesuchten Parameter, also vereinfacht gesagt für Größen wie CdA, Crr und weitere Korrekturen. Gesucht wird die Parameterkombination, bei der die Abweichung zwischen Modell und Messung möglichst klein ist.
Der Outdoor Test enthält Windberechnung und Windkorrektur, invalides Material wird so erkannt und Ausreißer automatisch identifiziert. CdA und Crr werden zudem getrennt ausgewertet. n der Praxis hängen diese Größen sonst gerne miteinander zusammen und verschieben sich gegenseitig.
Die Auswertung basiert also auf einer modellbasierten Parameterschätzung in einem physikalisch formulierten ODE-Modell des Fahrwiderstand. Aus Watt, Geschwindigkeit, Systemgewicht, Streckenprofil und aktuellen Wetterdaten berechnet die Software den CdA und trennt dabei Luftwiderstand von Rollwiderstand und anderen Fahrwiderständen. Die Algorithmus führt eine modellbasierte Inferenz aus wiederholten Zeitreihendaten unter Windkorrektur, automatischer Validierung und Ausreißerbehandlung durch. Diese Outlier-Detection stabilisiert die Parameterschätzung durch mehrere Replikatmessungen pro Setup.
Warum Crr und CdA draußen nicht sauber getrennt im luftleeren Raum existieren
Viele reden über Aerodynamik so, als könnte man draußen einfach nur die Luft isoliert messen. In Wahrheit misst du immer das ganze System. Wenn sich der Rollwiderstand verändert, kann das deine Aero Schätzung beeinflussen. Wenn sich die Luftbedingungen ändern, kann das wiederum deine Crr Schätzung verschieben. Deshalb ist Konstanz so brutal wichtig.
Gleicher Asphalt. Gleicher Druck. Gleiche Linie. Gleiche Kleidung. Gleiche Flaschenfüllung. Gleiche Temperatur möglichst innerhalb eines engen Fensters. Sonst vergleicht man schneller Dinge miteinander, die gar nicht dieselbe Frage beantworten.
Das ist auch der Grund, warum ich das Startgewicht vor jedem Run kontrolliert habe. Klar, ein paar Gramm machen nichts. Aber ein halber Flascheninhalt eben doch eher. Und sobald man schon die Möglichkeit hat, die Variabilität klein zu halten, sollte man sie auch klein halten.
Wie genau ist der DIY Aero Test wirklich?
Afasteryou nennt für den Outdoor Test bei geeigneten Bedingungen eine Genauigkeit innerhalb von 2 bis 3 % gegenüber Windkanalergebnissen.
Nehmen wir einen typischen CdA Wert von 0,250 m². Dann entsprechen 2 % ungefähr:
Und 3 % entsprechend:
Das ist eine sinnvolle Größenordnung. Aber man muss zwischen zwei Fehlerarten unterscheiden.
Erstens systematischer Fehler. Das ist der Fehler, der alle Messungen in dieselbe Richtung verschiebt. Zum Beispiel ein falsch kalibrierter Powermeter, ein falscher Radumfang im Speed Sensor oder ein unbemerkter minimaler Streckenfehler.
Zweitens zufälliger Fehler. Das ist die Streuung zwischen einzelnen Testpaaren. Kleine Haltungsunterschiede, minimale Windschwankungen, leichte Unterschiede im Timing oder in der Linie.
Genau deshalb sind mehrere Paare pro Setup so wichtig. Wenn ich mehrere gültige Testpaare habe, interessiert mich nicht nur der Mittelwert, sondern auch die Streuung. Der Standardfehler des Mittelwerts sinkt mit wachsender Zahl an Wiederholungen nach:
Also Standardabweichung geteilt durch die Wurzel aus der Anzahl der Wiederholungen.
Das ist der entscheidende statistische Hebel. Ein einzelnes gutes Paar ist nett. Mehrere enge Paare sind belastbar.
Bei ungefähr 30 km/h liegt die kleinste sauber erkennbare Differenz oft im Bereich von etwa 3 bis 4 Watt, während sich im Windkanal oft schon Unterschiede von etwa 1 bis 2 Watt sauber auflösen lassen.
Wann ein Unterschied wirklich glaubwürdig wird
Nicht jede gemessene Differenz ist schon eine echte Differenz. Wenn Setup A einen CdA von 0,250 ergibt und Setup B 0,248, dann klingt das erstmal nach Vorteil. In der Praxis kann das aber einfach im Rauschen liegen. Wenn meine Einzelpaare ohnehin in einer Größenordnung von mehreren Tausendstel m² streuen, dann ist eine Differenz von 0,002 m² oft noch kein überzeugender Beweis.
Interessant wird es da, wo die Differenz größer ist als die normale Streuung meines Testsystems. Also nicht nur numerisch kleiner, sondern statistisch signifikant kleiner.
Praxisnah würde ich es so sehen. Unterschiede unterhalb von etwa 0,003 bis 0,004 m² würde ich draußen nur mit großer Vorsicht interpretieren. Ab ungefähr 0,005 m² wird es interessant. Wenn ich bei mehreren Paaren und sauberem Aufbau eher in Richtung 0,006, 0,008 oder 0,010 m² Unterschied komme, dann beginne ich dem Ergebnis wirklich zu glauben. Das ist keine offizielle Grenze, sondern meine nüchterne Einordnung aus der Kombination aus Herstellerangabe, Messlogik und statistischer Streuung.
Was so ein Unterschied in Watt bedeutet
Wenn ich bei einer bestimmten Geschwindigkeit fahre, ist der aerodynamische Anteil der Gesamtleistung oft der größte Brocken. Senke ich CdA um ein paar Prozent, sinkt dieser Anteil ungefähr proportional mit.
Ein grobes Beispiel: Nehmen wir an, ich fahre 35 km/h und etwa 160 W meiner Gesamtleistung gehen in die Aerodynamik. Eine Verbesserung um 4 % im CdA würde dann ungefähr 4 % dieser 160 W sparen:
Eine Verbesserung des CdA um 10 % von 0,250 auf 0,225 m² über 180 km bei 300 W bedeuten über 12 Minuten Ersparnis. Der genaue Effekt hängt natürlich vom Fahrer und vom Einsatz ab, aber die Größenordnung zeigt, warum sich das Thema lohnt.
Was ich an meinem Test am interessantesten fand
So ein Outdoor Test zeigt dir sehr schnell, ob du wirklich sauber arbeitest. Wenn die Paare eng zusammenliegen, dann ist das ein gutes Zeichen. Wenn alles streut wie verrückt, dann liegt das Problem meistens nicht in der Theorie, sondern in der Praxis. Strecke nicht gut genug. Position nicht sauber genug. Leistung zu unruhig. Bedingungen doch nicht so stabil wie gedacht.
Ich finde genau das spannend. Aerodynamik wird oft als Black Box verkauft. In Wirklichkeit ist das Thema erstaunlich logisch, sobald man bereit ist, ordentlich zu messen. Dann wird aus Gefühl plötzlich Methodik. Und aus Methodik wird am Ende eine Entscheidung, die man nicht nur hübsch findet, sondern wirklich vertreten kann.
Die häufigsten Fehler, die so einen Test unbrauchbar machen
Der erste Fehler ist Ungeduld. Zwei Läufe sehen gut aus und sofort wird ein Urteil gefällt. Das ist verführerisch, aber methodisch schwach.
Der zweite Fehler ist ein schlechter Kurs. Flach allein reicht nicht. Man braucht eine Strecke, die reproduzierbar ist. Kein Verkehr, keine Unterbrechungen, keine wechselnden Beläge, keine kritischen Wenden.
Der dritte Fehler ist die eigene Haltung. Wer zwischen den Runs mit Kopf, Schultern oder Ellenbogen variiert, testet nicht fair.
Der vierte Fehler ist unnötige Systemvarianz. Mal mehr Wasser, mal weniger. Mal anderer Reifendruck. Mal flatterndes Trikot. Mal andere Computerposition. Das summiert sich.
Der fünfte Fehler ist falsche Sicherheit durch Technik. Ein Powermeter macht aus einem chaotischen Test noch keinen guten Test. Gute Sensorik ist nur die Voraussetzung. Der Rest ist Protokoll.
Mein Fazit nach dem Aerotune Outdoor Test
Aerotune nimmt deine gemessene Leistung und versucht damit die gemessene Geschwindigkeit auf dem Testkurs physikalisch zu erklären. Dabei wird vor allem nach dem CdA gesucht, also dem effektiven Luftwiderstandsbeiwert mal Stirnfläche. Zusätzlich fließen Rollwiderstand, Systemgewicht und Streckenverlauf ein. Aerotune verlangt dafür einen Kalibrierlauf, einen definierten Kurs und mehrere Wiederholungen pro Setup.
Ich sehe so einen Test inzwischen nicht mehr als nerdige Spielerei, sondern als die sauberste Möglichkeit, draußen echte Setup Entscheidungen zu treffen, ohne direkt in den Windkanal zu müssen.
Natürlich ersetzt ein Outdoor Test keine perfekten Laborbedingungen. Aber genau das muss er auch nicht. Er muss gut genug sein, um Unterschiede sichtbar zu machen, die in der Praxis zählen. Und genau da liegt für mich die Stärke dieses Ansatzes. Ich teste nicht in einer abstrakten Idealwelt, sondern in meiner echten Position, mit meinem echten Rad und meinen echten Komponenten.
Wenn man die Strecke sauber wählt, das Protokoll ernst nimmt, mehrere Paare fährt und den eigenen Ehrgeiz zugunsten von Reproduzierbarkeit etwas zurücknimmt, dann wird aus dem Thema erstaunlich schnell ein sehr präzises Werkzeug.
Und das ist am Ende vielleicht die wichtigste Erkenntnis. Aerodynamik ist nicht geheimnisvoll. Sie ist nur empfindlich. Wer das respektiert, kann draußen sehr viel mehr herausfinden, als viele denken.
