Afgelopen week stond in de krant dat er weer een aanval wordt gedaan op het UCI wereldrecord voor elite mannen. Ditmaal is het de beurt aan de 28-jarige Nederlander Dion Beukeboom, renner van Vlasman Cycling Team. Dion heeft de ambitie om het wereldrecord wat op naam staat van Bradley Wiggins te gaan verbeteren. DE Bradley Wiggins; wereldtop op de weg en op de baan (o.a. tourwinst, olympische gouden medailles, etc.).

Hoe komt een renner als Dion Beukeboom erbij om te denken dat hij kans maakt om dat record te gaan verbeteren? Zoals Dion zelf al zegt: ’’Ik ga doen waar ik goed in ben. Gewoon een uur lomp hard trappen.” Maar heeft Dion het fysieke vermogen van een Bradley Wiggins? Antwoord daarop is vrij simpel. Nee. Wiggins heeft ca. 440 watt gemiddeld getrapt toen hij zijn record heeft gereden in Londen. Dion:‘’ Ik heb niet de illusie dat ik een betere wielrenner ben dan Wiggins’’. Op baanervaring heeft Dion ook geen voordeel t.o.v. Wiggins. Wiggins kon ook prima op het zwarte lijntje van de baan rijden. Waar moet dat voordeel vandaan komen?

Het korte antwoord op die vraag is: de luchtdichtheid. Het iets langere antwoord is: de locatie waarop de poging gaat plaatsvinden en meer specifiek de hoogte. Dion gaat naar Mexico, naar indoor wielerbaan ‘’Bicentennial Velodrome’’ in Aguascalientes (Mexico) wat op 1887 meter hoogte ligt. De luchtdichtheid is daar een stuk lager dan in ons kikkerlandje. Wiggins had tijdens zijn recordpoging te kampen met hoge luchtdruk en kwam mede daardoor niet verder dan 54.526 km/u. Hoe zit dat dan? Ik zal dit met behulp van een vrij simpele formule toelichten:

                                                                     Vermogen = 0.5 * CdA * Rho * snelheid^3

Als je alleen geïnteresseerd bent in het iets langere antwoord van hierboven; stop dan met lezen. Ben je geïnteresseerd in het langere antwoord én een indicatie van de haalbaarheid van deze uitdaging; lees dan verder.

Weerstand oppervlakte (CdA)

Om (snel) vooruit te komen op de fiets moet een renner verschillende weerstanden overwinnen. De belangrijkste is het overwinnen van de luchtweerstand. Daar gaat in het velodroom al zo’n 93% van de energie van een renner naartoe. Om die luchtweerstand te kunnen overwinnen én om te zetten in zoveel mogelijk snelheid is het daarom van belang een laag weerstandsoppervlakte te hebben. Oftewel, je moet als renner een lage ‘’coefficient of drag’’ (CdA) hebben. Hiermee ‘’snijd je gemakkelijker door de lucht’’.

Deze CdA heeft een component die te maken heeft met de oppervlakte van de renner (en fiets) en de ‘’drag’’. ‘Vergelijk het gemakshalve met een parachute en een speer. Als je rent met een parachute zal je meer moeite moeten doen om vooruit te komen dan wanneer je rent met een speer. De parachute heeft een groter oppervlakte en zorgt voor meer luchtwerveling dan de speer. Evenzo kan een renner aerodynamisch op de fiets zitten (‘’de typische tijdrithouding’’) en niet-aerodynamisch (‘’handjes bovenop het stuur’’).

Dion is 2 meter 1 lang en weegt 90 kg. Dion is niet te typeren als een kleine jongen en hij zal er –mag ik aannemen- met zijn team alles aan doen om de CdA zo klein mogelijk te maken met behulp van aerodynamische testen. De CdA van een andere fysiek groot renner Indurain lag bij zijn recordpoging op 0.2441. Ter vergelijking: Graeme Obree had een CdA van 0.1940, maar dat was in een positie die nu verboden is. Bradley Wiggins (1.90m, toen 83kg) zou een CdA van rond de 0.223 hebben gehad bij zijn winst in de Olympische tijdrit in 2012 ca. 0.23 tijdens de TT wereldkampioenschappen in Kopenhagen (2011).

Omdat het werelduurrecord op een vlakke baan wordt gereden, speelt gewicht eigenlijk nauwelijks een rol. Dan gaat het met name om het vermogen dat een renner kan leveren t.o.v. zijn CdA. Oftewel hoe hoger de ratio watt/CdA, hoe meer snelheid de renner zal ontwikkelen. Pas als er bergop wordt gereden wordt de massa van de renner belangrijker. Dan komt de ratio watt/kg om de hoek kijken.

Terug naar Dion. Gaat Dion een voordeel behalen in CdA t.o.v. zijn illustere voorgangers? Wellicht. Maar zoals al aangegeven komt daar de winst niet vandaan. Die zit in de component luchtdichtheid.

Luchtdichtheid (Rho)

Luchtdichtheid (Rho in kg/m3) is DE factor die Dion naar het record moet gaan helpen. Een van de factoren die daarbij –naast de hoogte- een rol speelt is de luchtdruk. In Aguascalientes (1887m) is de luchtdruk lager dan op zeeniveau. Hierdoor kan Dion gemakkelijker de luchtweerstand overwinnen en rijdt hij bij een gelijk vermogen sneller dan op zeeniveau.

De temperatuur en in mindere mate luchtvochtigheid zijn ook van belang. Een hogere temperatuur zorgt voor een lagere luchtdichtheid. Aguascalientes is wat dat betreft een goede locatie, omdat de temperatuur daar tropische waarden kan aannemen. Bovendien is de luchtvochtigheid hoger, wat de lucht ‘’minder zwaar’’ maakt en op een positieve manier de luchtdichtheid beïnvloedt.

In augustus 2017 (augustus, de maand waarin Dion zijn poging gaat doen) was de luchtdruk gemiddeld 1020hPa, de gemiddelde temperatuur 28 graden (warmst van de dag) en de luchtvochtigheid rond 70%. Dit komt neer op een luchtdichtheid van 0.933 kg/m3. Wiggins had te kampen met een luchtdruk van 1038hPa. Een schatting* van de luchtdichtheid komt neer op 1.183 kg/m3. Dion’s coach stelt: ‘’Vergeleken met Londen zal Dion tussen de 25 en 45 watt winnen door zijn aanval te doen in Aguascalientes.”

Fysieke aanpassing

Zijn er dan alleen maar voordelen aan een recordpoging op hoogte? Nee. Er speelt namelijk nog iets anders. Namelijk het fysieke aspect van het rijden op hoogte.

Ten eerste is op hoogte de zuurstofdruk lager waardoor hemoglobine in ons bloed minder goed in staat is zuurstof te binden. En laten we nu net zuurstof nodig hebben om goed te kunnen presteren. Om van de een op andere dag van zeeniveau naar hoogte te gaan om te presteren, zal niet lukken.

Ten tweede spelen de hogere temperatuur en de luchtvochtigheid een rol. Ondanks het feit dat deze twee factoren zorgen voor een lagere luchtdichtheid, spreekt het voor zich dat fysiek omgaan met deze lastiger omstandigheden wat aanpassing vergt.

Er zijn verschillende modellen in de literatuur die een schatting geven van wat het verval is in het aerobe vermogen op hoogte. Per renner verschilt dat uiteraard en voor de hoogte waarop Dion gaat presteren bedraagt dat verval zo’n 10% (zie onder andere Bassett et al. (1999)).

Concluderend. De aerodynamica voordelen (lage luchtweerstand) worden enigszins gemitigeerd door de fysiologische nadelen. Het is dus van belang hier een ‘’sweetspot’’ in te vinden. Die ‘’sweetspot’’ zal deels beheersbaar zijn en deels niet. Zo zal omgaan met de omstandigheden, d.w.z. aanpassing van het lichaam op deze locatie tijd vergen. De ene renner zal er fysiek anders op reageren dan de andere.

Uitgangspunten voor snelheid*

Terug naar Dion. Om een beeld te kunnen krijgen van waar Dion aan gaat beginnen, heb ik een viertal snelheid scenario’s op een rijtje gezet:

1. Evenaring van het record van Wiggins, te weten 54,526 km/u
2. Verbetering door ca. 0.5 km/u harder te rijden dan Wiggins, zegge 55 km/u
3. Verbetering door ca. 1 km/u harder te rijden dan Wiggins, zegge 55,5 km/u
4. Verbetering door ca. 1.5k m/h harder te rijden dan Wiggins, zegge 56 km/u

Ook heb ik dertien scenario’s voor Dion’s CdA welke oplopen van 0.21 t/m 0.27 met stappen van 0.005. De onderbouwing hiervoor komt uit de CdA’s die ook door renners als Indurain en Wiggins zijn gerealiseerd (onder het motto: ’’vergelijkbaar postuur’’, TT-positie) en om ook nog wat lagere/hogere CdA’s te nemen, zodat het effect op het vermogen zichtbaar wordt.

Verder heb ik twee omgeving scenario’s. Het ene scenario is een ‘’gemiddeld augustus 2017’’ scenario; het andere is een iets gunstiger scenario in termen van luchtdruk wat ook zomaar kan voorkomen.

1. Aguascalientes, 26 C, 70% luchtvochtigheid, 1020hPa => 0.939 kg/m3
2. Aguascalientes, 30 C, 80% luchtvochtigheid, 1004hPa => 0.912 kg/m3

Bovendien houd ik rekening met drie fysiologische scenario’s. In het eerste scenario is geen sprake van terugval in wattage. In de andere twee reken ik met 5% en 10% vermogensterugval door de hoogte waarop gepresteerd gaat worden.

Intermezzo

Voordat ik wat uitkomsten van de berekeningen laat zien, is het leuk om alvast de prestatie van ene Tom Zirbel te bespreken. Tom Zirbel –inmiddels gestopt als profwielrenner- was een Amerikaanse hardrijder van 1.96m en rond de 90 kilo. Je zou op basis hiervan kunnen zeggen dat hij redelijk vergelijkbaar is met Dion’s fysiek. Dion is echter meer ‘’lean’’ terwijl Zirbel een ‘’breder/robuuster’’ profiel heeft, wat in het voordeel (CdA) zou kunnen zijn van Dion.

Tom heeft in september 2016 een aanval gedaan op het uurrecord in Aguascalientes waarbij hij primair mikte op het Amerikaanse uurrecord. In de voorbereiding heeft Tom veel op de baan in Boulder getraind. Hier zijn de omstandigheden -in ieder geval de hoogte- goed vergelijkbaar met Aguascalientes. Verschil met Dion is dat Zirbel niet echt een baanrenner was ‘’van nature’’. Verder heeft hij weinig aanpassingen gedaan in zijn tijdritpositie die hij altijd al prima vond.

Tom (toen inmiddels 37 jaar) kwam bij zijn poging tot 53,037 kilometer. Helemaal niet slecht uiteraard, want hij verbeterde het toenmalige Amerikaanse record. Echter, het is nog wel 1.5 kilometer minder dan Wiggins. In een interview gaf Zirbel aan 408 watt gemiddeld te hebben getrapt. Hij dacht dat zijn vermogensmeter wat aan de lage kant rapporteerde. Ik las verder dat hij in staat was (wellicht in jongere jaren) om 450 watt gemiddeld in een uur te trappen.

Wat opvalt -en mogelijk samenhangt met het feit dat zijn fietspositie niet is aangepast- is dat hij waarschijnlijk niet echt een lage CdA heeft gehad. Als je gaat rekenen met een luchtdichtheid van 0.932 kg/m3 (wat gezien de weersomstandigheden die dag zou kunnen), het vermogen (408 watt) en de resulterende snelheid, is dat een CdA van ca. 0.262. We weten echter de omstandigheden in het velodroom van die dag niet exact, noch of zijn vermogensmeter echt een foute waarde heeft getoond.

Er is erg weinig informatie te vinden over Dion's vermogens. Dus heb ik m.b.v. wat historische uitslagen en de renners die in de buurt van hem eindigden, geprobeerd een indicatie te maken. Het NK tijdrijden in Emmen (2015) is bijvoorbeeld een leuk ijkpunt. Dion eindigde in 2015 op een achtste plaats en 24 seconden achter Maarten Tjalingi. Maarten Tjalingi meet 1.81m en weegt 81 kg. Niet helemaal Dion’s afmetingen, maar toch. Maarten trapte tijdens VO2max testen bij Contest 516 watt maximaal. Als we uitgaan dat het ‘’uurvermogen’’ ca. 70%-85% het dit VO2max resultaat is –en dat is geen heel vreemd uitgangspunt- komen we op een range van 387-436 watt. 70% is overigens aan de lage kant. Bij 80% (middelpunt) komt dit neer op ca. 410 watt. Hier zijn uiteraard veel kanttekeningen bij te plaatsen, maar het gaat even over de orde van grootte.

Dion rijdt de NK tijdritten (ca. een uur ‘’beuken’’) met gemiddelden van 48-50 km/u. Gezien zijn profiel (lang en ‘’lean’’) trapt hij EN een behoorlijk vermogen EN is zijn CdA meer dan waarschijnlijk erg goed in orde. In Nederland is er altijd wel extra weerstand in de vorm van wind; buiten rijd je niet op een houten baan met weinig rolweerstand. Ik verwacht dus op basis van voorgaande redenering dat zijn CdA beter zal zijn dan die van Tom. Dit is mede ingegeven door Dion’s achtergrond op de baan waar men erg goed op de hoogte is van aerodynamica.

Uitkomsten scenario’s

Terug naar scenario’s. Hierbij het eerste omgeving scenario gebaseerd op de maand augustus 2017:

In dit scenario is per combinatie van CdA, snelheid en fysiologisch verval berekend wat de wattages zijn die Dion zou moeten vasthouden. Blauw omkaderd de CdA range waar we op zouden kunnen focussen voor de analyse. Omdat het wattage wat Dion maximaal kan volhouden over een uur niet exact bekend is, heb ik gemakshalve zelf de grens gezet op 430 watt. Vandaar de trapsgewijze afbakening. Licht gearceerd zijn dan de wattages die nodig zijn om het record te evenaren en te verbeteren met respectievelijk 0.5, 1 en 1.5 km/u.

In de meeste linkse tabel gaan we er vanuit dat er geen fysiologisch verval is. Kort gezegd. Als Dion op zeeniveau 430 watt kan trappen en hij 100% gewend is aan de omstandigheden in Aguascalientes zal hij uitkomen op ca. 56 km/u en verbetert hij het record (bij een CdA van 0.24). Stel hij vertoont een verval van 5% in vermogen a.g.v. de omstandigheden dan zal hij wellicht nog 55 km/u kunnen halen. Met 10% verval zal het lastig worden om het record te evenaren, omdat hij dan ca. 435 watt moet kunnen trappen op zeeniveau. Hij zal met dat verval aerodynamischer moeten zijn en een CdA moeten hebben van ca. 0.23 om tot ca. 55 km/u te komen. Ziet dit er heel erg slecht uit voor Dion (gegeven de aannames in wat hij kan volhouden)? Niet echt.

Stel dat de weersomstandigheden (omgeving scenario 2) nog ‘’gunstiger’’ zijn in termen van luchtweerstand dan ziet het er als volgt uit:

Het enige echte verschil t.o.v. het eerste omgeving scenario is dat Dion iets minder aerodynamisch zou mogen zijn. Aan de andere kant is het zo dat hij waarschijnlijk meer naar het rechterscenario schuift, omdat 30 graden en hogere luchtvochtigheid fysiek weer wat zwaarder zullen zijn. Dit komt min of meer overeen met de temperatuur die Bradley Wiggins had in Londen (men wilde de temperatuur op 27 graden hebben, maar door het publiek ging dit naar 30 graden).

O.b.v. een antropologische schatting komt Dion op een CdA van 0.2718. Ik hoop dat dat niet de werkelijkheid is, want dan wordt de kans op succes toch wel wat kleiner (hij zal dan i.i.g. vanaf 440 watt ongeveer moeten gaan trappen).

Conclusie

Zonder Dion’s maximale ‘’uurvermogen’’ exact te kennen en zonder echt goede informatie om dit exact af te leiden, schat ik dat de geschetste scenario’s niet heel vreemd zijn en dat Dion dus best aardige papieren heeft. Of in andere woorden: er is een aardige ‘’window of opportunity’’.

Het moge echter wel duidelijk zijn dat het niet evident is om dat record zomaar even te pakken en dat naast de fysieke preparatie, aerodynamica preparatie (en aerodynamisch te blijven tijdens de poging), technische preparatie, de omgevingsfactoren (naast de vorm van de dag) een enorme grote rol spelen. Temperatuur zal redelijk controleerbaar zijn, maar luchtdruk is lastiger te controleren; je moet op de dag van de poging ook wat geluk hebben met de omstandigheden. Immers, met name op de omgevingsfactoren moet de winst worden behaald t.o.v. Wiggins.

Ik hoop dat we in augustus 2018 kunnen zeggen dat het Nederlandse wielrennen (nogmaals) op de kaart is gezet door: Dion Beukeboom. Veel succes Dion (en team) en ga ervoor!

Bronnen

Bassett, D.R. Jr., C.R. Kyle, L. Passfield, J.P. Broker, and E.R. Burke. Comparing cycling world hour records, 1967-1996: modeling with empirical data. Medicine and Science in Sports and Exercise 31:1665-76, 1999.

http://www.cyclingpowerlab.com

http://alex-cycle.blogspot.nl/2014/12/wm2-altitude-and-hour-record-part-ii.html

http://www.bikeaerodata.com/how-much-does-it-cost-1/

https://www.cyclingpowerlab.com/CyclingAerodynamics.aspx

http://www.cyclingnews.com/news/wiggins-nears-target-weight-for-rio-olympics/

http://www.velonews.com/2016/10/news/tom-zirbels-road-to-the-u-s-hour-record_423155

https://nl.wikipedia.org/wiki/Maarten_Tjallingii

Bradley Wiggins, My Hour, Yellow Jersey; 1st Edition edition (19 Nov. 2015)

http://www.wunderground.com

*er is gerekend met een temperatuur van 30C, 1038hPa, 35m hoogte en dauwpunt van 10C

**er is gerekend met een andere formule als uitgelegd in het artikel. Hierbij is uitgegaan van een Crr van 0.001 en frictie verval van 1%. Omdat bij deze snelheden en de baan het effect van Crr op de totale weerstand heel erg klein is, is dit niet verder toegelicht