Grundlagen der Leistungsmessung
Ich bin begeistert! In diesem Fall von 8 Gramm Technik! In der Regel bin ich solange kritisch gegenüber Neuerungen, bis ich sie ausgiebig selbst testen und damit auch beurteilen konnte. In diesem Fall hat es mir ein Leistungsmesser (Power Meter) für Läufer angetan. Warum? Weil ich der Meinung bin, das uns dies völlig neue Möglichkeiten der Trainingssteuerung, Wettkampfgestaltung sowie der objektiveren Beurteilung unseren Trainings ermöglicht. Zugegeben, dass Gerät gibt es seit ca. 3 Jahren. Ich habe es jetzt seit fast einem Jahr getestet.
Aber der Reihe nach. Aus dem Radsport ist die Leistungsmessung (Leistung in Watt) seit vielen Jahren nicht mehr wegzudenken. Jeder ambitionierte Radsportler hat so ein Gerät an seinem Rad verbaut. Einfaches Prinzip: aus der Kraft, die auf die Pedale gebracht wird, wird die Leistung berechnet. Dabei ist es völlig unerheblich ob bergan, bergab, steil, flacher, mit Gegenwind oder Rückenwind gefahren wird. Diese Parameter beeinflussen lediglich die Geschwindigkeit bei gleicher aufgebrachter Leistung. Bei Profis ein MUSS. Wer die Tour de France verfolgt hat, weiß Bescheid. Fabian Wegmann hat es dort zum wiederholten Male erklärt. Die Fahrer radeln quasi mit starrem Blick auf ihre Leistungswerte die Berge in den Alpen und Pyrenäen hoch. Sie wissen ganz genau, was sie über einen bestimmten Zeitraum an maximaler Leistung treten können. So können sie sich genau am Limit bewegen, ohne sich "blau" zu fahren. Der Puls interessiert dabei nur am Rande. Man nimmt ihn gern als Messwert mit, orientiert sich aber ausschließlich an der Leistung.
Genau dies hat uns Läufern bisher gefehlt. Eine Methode mit der sich die erzeugte Leistung durchgängig OBJEKTIV messen und beurteilen lässt. Während der gesamten Saison, über Zeiträume wie eine Woche oder einen Monat, im Training, im Wettkampf, auf Strecken mit unterschiedlichem Profil, bei wechselnden Wetterbedingungen (Wind) usw. Diese objektive Beurteilung ist aber wichtig, um die Effektivität unseres Trainings beschreiben zu können.
Training ist, wie wir wissen, eine Belastung für den Körper. Diese Belastung führt zu diversen Anpassungsprozessen (muskulär, mitochondial, Herz-Kreislauf, …). Das bedeutet, dein Körper ist im Laufe der Zeit in der Lage, immer höhere Belastungen zu verkraften. Du wirst leistungsfähiger und kannst schneller laufen. Je schneller du dann allerdings läufst, umso mehr steigt auch die Belastung. Bisher konnten wir diese Belastung nicht messen.
Wir konnten einerseits natürlich den Trainingsumfang erfassen. Dazu reicht es, die gelaufenen km und die Trainingsdauer über eine Woche, einen Monat oder ein Jahr zu summieren. Der Umfang gibt aber keine Auskunft über die tatsächliche Belastung. Viele im Schlappschritt zurückgelegte km sind in der Regel keine hohe Belastung. Dafür erfordert es zusätzlich eine Intensität, d.h. unterschiedliche Geschwindigkeiten.
Die Intensität deines Trainings ist das entscheidende Kriterium wenn es um eine gezielte Leistungssteigerung geht. Dabei geht es sowohl um die Steuerung der einzelnen Trainingseinheit und dessen Beurteilung nach dem Absolvieren als auch die Beurteilung der Gesamtbelastung über einen größeren Zeitraum (Woche, Monat, Quartal, Jahr). Wie haben wir bisher unser Training bewertet? Dazu standen uns folgende Parameter zur Verfügung:
Gefühlte Erschöpfung: Dieser Parameter ist immer rein subjektiv und wird durch äußere Parameter wie Temperatur (Hitze), Luftfeuchtigkeit (schwüles Wetter) usw. beeinflusst. Vor allem Läufer die erst kurze Zeit aktiv sind und das entsprechende Körpergefühl noch nicht entwickelt haben, können dies meist nicht korrekt einschätzen.
Herzfrequenz: Über die Brauchbarkeit der Herzfrequenz zur Beurteilung der Intensität haben wir an dieser Stelle schon oft geschrieben. Daher nochmal der Verweis auf diesen Artikel. Die Messung ist einfach fehlerbehaftet und gibt die Belastung nur indirekt wieder. Der Puls wird beeinflusst durch Parameter, die mit dem Training nichts zu tun haben: Kleidung, Wetter (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, ...), Ernährung, Schlaf, Stress, ... Wenn ich bei 8 Grad aufgrund eines kühleren Windes eine Mütze aufsetze, habe ich einen um 5-10 Schläge höheren Puls als bei einem Lauf auf gleicher Strecke und gleicher Pace ohne Mütze. Die Steuerung einer einzelnen Trainingseinheit oder gar eines Wettkampfes funktioniert gar nicht, da der Puls der Belastung hinterherhinkt und wie im o.g. Artikel selbst bei einem lockeren DL kontinuierlich ansteigt (Thermoregulation). Für die Beurteilung des Trainings anhand des Pulses wird in der Regel der TRIMP (Trainingsimpuls) herangezogen. Dieser berücksichtigt die Belastungs-HF, Ruhe-HF, max. HF und einen Gewichtungsfaktor. Nun ja, ein Gesamtparameter aus 3 fehlerbehafteten Eingangsgrößen wird nicht unbedingt genauer.
Pace: Wie bekannt ist, steuern wir in unseren Trainingsplänen das Training ausschließlich nach der Pace auf Grundlage der 10 km Zeit. Das ist nahezu optimal und der Erfolg gibt uns Recht. Zu Beurteilung der Intensität des Trainings unterliegt aber auch die Geschwindigkeit äußeren Parametern wie Beschaffenheit der Laufstrecke (Untergrund), Profil (Höhenverlauf) oder Wind. Immer wieder bekomme ich Mails von Mitgliedern die mir schreiben, in ihrer Gegend ständen ihnen keine flachen Laufstrecken für Tempoläufe zur Verfügung, alles wäre mehr oder weniger mit Höhenmetern gespickt. Natürlich lassen sich auf solchen Strecken die vorgegebenen Zeiten nicht umsetzen. Aber jede Strecke ist unterschiedlich, da gibt es kein Patentrezept zur optimalen Zeitvorgabe. Zur Beurteilung des Trainings gibt es hier das Konzept des GAP (Grade adjusted Pace), die das äquivalente Tempo auf einer flachen Strecke schätzt. Das diese Angabe auch sehr ungenau ist, werde ich noch zeigen. Auch über das Training bei viel Wind kann wohl jeder sein Lied singen. Im letzten Winter hatten wir nicht selten Windgeschwindigkeiten zwischen 25 und 30 km/km. Das Gegenwind natürlich einen negativen Einfluss auf die Pace hat ist klar. Auch ich habe versucht, trotz allem bei viel Gegenwind die vorgegebenen Zeiten zu laufen … und habe mich dabei etwas übernommen. Trotz allem war die Pace DER Parameter zu Trainingssteuerung schlechthin. Man kann ja bei profilierter Strecke oder Wind etwas draufschlagen. Nur wieviel? Wieviel Zugabe in der Pace entspricht der gewünschten Belastung?
Nun also die Leistungsmessung. Warum? Die Pace lässt natürlich wie durch die Testläufe in unseren Plänen einen guten Rückschluss auf die aktuelle Leistungsfähigkeit zu. Sie liefert aber wie auch die anderen Parameter keinen objektiven und ausreichend genauen Wert für die Trainingsintensität. Wird aber die Intensität falsch bestimmt, dann kann das Training leiden. Du bist anfälliger für Verletzungen, erholst dich schlechter oder Belastung bei einzelnen Einheiten ist einfach falsch (s.o. Wind oder Berge, zu hoch oder zu niedrig). Das kann den Erfolg des gesamten Trainings negativ beeinflussen.
Warum ist die Leistung ein geeigneterer Parameter? Dazu kurz zur Theorie. Was ist Leistung?
Leistung = Arbeit pro Zeiteinheit (P = W / t)
Klar, die Leistung ist höher umso mehr Arbeit in einer bestimmten Zeit verrichtet wird. Die Arbeit ist dabei das Produkt aus aufgebrachter Kraft entlang eines Weges mit bekannter Länge:
Arbeit = Kraft x Weg (W = F x s)
Den Weg können wir darstellen aus dem Produkt aus Geschwindigkeit und Zeit:
Strecke = Geschwindigkeit x Zeit (s = v x t)
Mit Einsetzen, umstellen und kürzen kommen wir für die Leistung auf die Formel:
Leistung = Kraft x Geschwindigkeit (P = F x v)
Einfacher gesagt, die Leistung entspricht der aufgebrachten Kraft mit der du dich vom Boden abdrückst multipliziert mit der Geschwindigkeit. Darunter kann man sich etwas vorstellen.
Was ist nun der Vorteil der Leistungsmessung und der Beurteilung der Trainingsintensität anhand der Leistung? Wenn du deinen Körper als "System" betrachtest, dann ist die Leistung eine
Eingangsgröße
ins System. Diese bestimmt wie schnell du läufst. Gibst du mehr Leistung rein, läufst du schneller. Der Puls dagegen ist immer nur eine Reaktion des Körpers auf die eingebrachte Leistung. Sie ist daher eine
Ausgangsgröße
des "Systems" Körper. Diese Ausgangsgröße Puls hinkt darum auch der Belastung immer zeitlich hinterher. Du kennst es wenn du einen Hügel hochläufst. Der Puls erreicht erst den Maximalwert wenn du längst oben bist. Außerdem reagiert er auf alle anderen „Eingangsgrößen“ wie Kleidung, Wetter, Ernährung, Schlaf oder Stress, die auf deinen Körper einwirken. Das alles hat aber nichts mit der Trainingsbelastung zu tun. Das kann man gut durch die folgende Grafik veranschaulichen, die den zeitlichen Verlauf des Pulses, der gefühlten Anstrengung (RPE), Pace und Leistung bei einem Lauf über einen Berg enthält:
Quelle: Wattmessung für Läufer (Jim Vance)
Die Anzeige der Leistungswerte (in Watt) reagiert sofort! Läufst du 10 m in einen Berg hinein, steigt der Wert sofort an. Dies siehst du auch beim Laufen bei Gegenwind. Die Leistungsanzeige zeigt sofort einen höheren Watt-Wert an. Ja, das Modell des von mir getesteten Leistungsmessers registriert auch Gegen- und Rückenwind!
Als Wind-Beispiel habe ich dir einen lockeren 10 km DL auf flacher Strecke von mir herausgesucht (Diagramm 1). Es war eine 5 km Wendepunkt-Strecke bei einem Wind von ca. 25 km/h aus SSW. D.h. der 2. und 9. km waren vom Streckenverlauf identisch, nur auf dem Hinweg voll mit Gegenwind, auf dem Rückweg mit Rückenwind. Die etwas höheren Peaks die du im Kurvenverlauf siehst, sind kurze Abstiege (ca. 50 m lang) mit max. 5 Hm vom Hochwasserschutz (Deich) entlang der Mulde und kurz darauf wieder hinauf. Auf den 5 km gibt es genau 4 Stück davon. Man sieht, der Leistungsmesser reagiert sofort.
Diagramm 1: Leistung (orange) + AirPower = Windeinfluss (dunkelgraue Fläche),
Was erkennt man noch? Schaue dir den Bereich des 2. km und des 9. km an. Beim 2. km (Gegenwind) liegen die Wattwerte überhalb des Durchschnitts des gesamten Laufes (251 Watt). Der Mittelwert des 2. km betrug 266 Watt bei einer Pace von 4:45 min/km. Beim 9. km (Rückenwind) betrug der Mittelwert 251 Watt bei einer Pace von 4:42 min/km. Das ist eine Differenz von 15 Watt! Ohne Wind entsprechen diese 15 Watt bei mir etwa einer Pace-Differenz von 15 sec/km. Diese Differenz ist sogar noch etwas größer, da ich auf dem Rückweg 3 sec/km schneller lief. Das heißt, bei gleicher aufgebrachter Leistung liegt die Pace bei einem Wind von 25 km/h auf dem Gegenwind- und Rückenwind-Abschnitt um 18 sec/km auseinander. Den Gegentest habe ich natürlich auch absolviert. 10 km DL bei Windstille mit 266 Watt (4:28 min/km) und mit 248 Watt (4:46 min/km). Genau 18 Sekunden.
Im (Diagramm 1) ist der Windeinfluss auf diesen beiden km direkt eingezeichnet (dunkelgrau markierte Fläche unterhalb der Power-Kurve). Er wird mit 20-34 Watt (Gegenwind km 2) und 0-3 Watt (Rückenwind km 9) angegeben. Vorher konnte man den Windeinfluss bestenfalls schätzen. Jetzt kann man ihn Messen und hat ihn schwarz auf weiß. Zur besseren Darstellung habe ich die Air-Power in diesem Diagramm mit dem Faktor 3 multipliziert.
Zweites Beispiel ist ein Lauf am Berg (Diagramm 2). Dazu habe ich mir ein Extrembeispiel gesucht um den Effekt deutlich zu machen. Ich lief den Anstieg zum Schloss Augustusburg nahe Chemnitz hoch. Dieser hat eine Länge von 2 km mit einer durchschnittlichen Steigung von 11%, gesamt 160 Hm. Der Lauf bestand aus 1 km einlaufen, 2 km bergan, 2 km bergab und 1,7 km auslaufen. Dabei versuchte ich den gesamten Anstieg mit konstant hoher Leistungsanzeige auf der Uhr hochzulaufen. Dies gelang sehr gut, beide einzelnen km bergan hatten 287 Watt als Mittelwert. Die Kilometer-Einzelzeiten waren 5:40 min und 5:44 min.
Diagramm 2: Berglauf
Spätestens hier geht normalerweise die Rätselei los. Was habe ich geleistet im Vergleich zum Lauf auf flacher Strecke? Da kannst du Modelle hernehmen welche du möchtest. Ob unseren Höhenmeter-Rechner oder den oben angesprochenen GAP der auf verschiedenen Seiten zur Trainingsauswertung gegeben wird. Nichts passt. Eine dieser Seiten gibt mir eine auf die flache Strecke bezogene Zeit von 4:19 min/km an. Stimmt nicht. Ich habe es mehrfach getestet. Mit 287 Watt laufe ich auf flacher Strecke ohne Wind genau 4:09 min/km.
Du glaubst gar nicht wie viele Emails ich diesbezüglich bekomme. Einerseits zur Abschätzung der Leistung bei einem Training/Wettkampf mit x Höhenmetern oder bei starkem Gegenwind. Anderseits fragen viele nach einer geeigneten Taktik bzgl. der Pace bei Berg- und Trail-Läufen. Jetzt braucht man nicht mehr raten, sondern hat sowohl während des Trainings oder im Wettkampf ein Instrument zur optimalen Belastungssteuerung als auch im Anschluss für die Auswertung.
Wer den Leistungsmesser noch nicht kennen sollte, kann schon mal hier schauen: Stryd - Leistungsmesser
Es gibt auch Versuche (z.B. von Garmin), die Leistungsberechnung in Kombination mit oder ohne Brustgurt (zur Erfassung der Laufeffizienzwerte) auf der Uhr durchzuführen. Diese Berechnungen konnten mich bisher nicht wirklich überzeugen. Ich brauche mir nur anschauen, wo gemessen wird. Der Stryd-Leistungsmesser ist direkt am Schuh befestigt, also vielleicht 5 cm über dem Krafteinleitungspunkt am Boden. Dagegen liegen zwischen Boden und Uhr/Brustgurt etliche Feder-Dämpfer-Systeme (Knochen, Sehnen, Gelenke, Muskeln) die nicht wirklich zur Genauigkeit der mit Uhr/Brustgurt erfassten Messwerte beitragen.
Der Stryd-Leistungsmesser liefert neben der Gesamtleistung (in Watt), der Leistung (in Watt) die du für das Laufen gegen den Wind aufbringen musst (Air-Power) auch die Leistung (in Watt), die du in vertikaler und lateraler Richtung aufbringst (Form Power) und die nicht direkt in Vortrieb umgesetzt wird (Diagramm 3). An dieser Stelle kommen dann wieder die Laufeffizienzwerte ins Spiel. Umso effektiver du läufst, umso mehr Leistung setzt du in horizontaler Richtung in Vortrieb und damit in Geschwindigkeit um. Von diesen Werten liefert uns der Stryd:
- Bodenkontaktzeit (Millisekunden),
- Schrittfrequenz (Schritte pro Minute),
- Leg Spring Stiffness (Steifheit der Muskeln und Bänder in kn/m) sowie
- die vertikale Bewegung (Zentimeter).
Diagramm 3: Gesamtleistung, Air-Power (Wind) und Form-Power (Leistung in vertikaler und lateraler Richtung)
Ein Highlight ist die Distanz- und Geschwindigkeitsmessung des Gerätes. D.h. einmal kalibriert (z.B. auf der Bahn) liefert er dir Distanz und Geschwindigkeit unabhängig vom GPS. Wer oft in Gebieten mit GPS-Aussetzern läuft, bekommt hier eine wunderbare und sehr genaue Alternative.
Mit den Leistungswerten bekommen wir zusätzlich (nicht stattdessen) zu Pace und Puls ein mächtiges Werkzeug in die Hand, um unsere Trainings- und Wettkampfleistung unabhängig von äußeren Parametern (Streckenprofil, Wind, …) zu steuern, zu beurteilen und zu optimieren. Wenn du ein bestimmtes Trainings- und Wettkampftempo als Ziel hast, dann kannst du über die Watt-Anzeige deiner Uhr exakt die gleiche Leistung auf profilierter bzw. bergiger Strecke oder bei Wind abrufen. Die Watt-Werte siehst du auf live auf deiner Uhr und kannst deine Lautintensität danach richten. Bei genauer Betrachtungsweise aller Werte können wir sogar frühzeitig sich anbahnende Verletzungen erkennen.
In den kommenden Newslettern betrachten wir die Möglichkeiten der Leistungsmessung. Wir schauen uns die wichtigsten Mess- und Kenngrößen, das Zusammenspiel zwischen Leistung und Laufeffizienz, die Trainingssteuerung, die Trainingsauswertung, die Beurteilung der Trainingsbelastung über einen längeren Zeitraum und einiges mehr an.
Hier findest du alle Newsletter zum Thema Leistungsmessung und Stryd-Leistungsmesser:
