Wielrenners die midden in een groot peloton fietsen, verbruiken maar 5 tot 10 % van de energie die ze nodig zouden hebben als ze alleen zouden rijden. Dat getal ligt veel lager dan altijd werd gedacht, maar bevestigt profwielrenners wel in het gevoel dat je in het peloton lekker kunt uitrusten.

Read this article in English

De resultaten komen van The Peloton Project, onder leiding van de TU Eindhoven, waarvan vandaag de resultaten naar buiten komen. In dit project combineerden onderzoekers windtunnelproeven met gigantische simulaties.
 

Nieuwe inzichten

Over een week begint de Tour de France, de grootste wielerronde van het jaar. Dit jaar kunnen de renners (hup Tom Dumoulin!) hun voordeel doen met gloednieuwe inzichten uit de wetenschap.

Om te beginnen blijkt het niet zo slim om aan de flanken van het peloton te gaan rijden. ‘Daarmee verlaag je weliswaar de kans op valpartijen, maar we hebben ontdekt dat de luchtweerstand die je er ondervindt een stuk hoger is dan binnen in het peloton’, zegt hoogleraar Bert Blocken van de TU Eindhoven en de KU Leuven.

Wil een renner dus zijn krachten optimaal sparen, dan kiest hij een plekje in de kudde ongeveer op een derde van de kop. Daar is de kans op valpartijen klein en kan hij toch zuinig fietsen.
 

Kaartje van de luchtweerstand op elke positie in het peloton, vergeleken met een renner alleen. In de rode ellips zit je het beste. Goede aerodynamische condities gecombineerd met een plekje aan de voorkant van het peloton.


 

Wielertoerist

Leerpunt nummer twee: op een plekje midden in het wielrenpeloton verbruikt een renner maar 5 tot 10 % van de energie vergeleken met moederziel alleen fietsen. Tot nu toe dachten wetenschappers dat dit getal lag tussen de 50 en 70 %. De energiebesparing die je boekt door je in het peloton te verschuilen is voor een renner dus veel groter dan werd gedacht. Terwijl hij lekker met 50 km/h meezoeft met het peloton, voelt het alsof hij alleen rijdt met een slakkengangetje van 12,5 km/h, zeg maar het tempo van een keuvelende wielertoerist. De renners voor hem drukken de lucht als het ware weg en creëren zo een gebied van lagere luchtdruk.
 

Deze GIF laat zien dat de renners voor in het peloton, die niemand voor zich hebben, lucht voor zich uitduwen en dus in iets verhoogde druk fietsen, terwijl de renners binnen in het peloton in lagere druk rijden.


Dat is om te beginnen een wetenschappelijke bevestiging van wijd verbreide kennis onder professionele wielrenners, namelijk dat je in het peloton je krachten kunt sparen. Het kost er gewoon veel minder energie om je trappers rond te krijgen. Alleen is dit effect dus nog veel sterker dan altijd werd gedacht. Blocken: ‘Dit zou mede een verklaring kunnen zijn voor het feit dat renners tegenwoordig zo lastig weg kunnen blijven uit het peloton.’
 

Nieuwe strijdplannen

De nieuwe getallen kunnen ook gevolgen hebben voor de tactiek die ploegen hanteren om te proberen de rit te winnen. In hun strijdplan berekenen die namelijk het ideale moment waarop hun toprenner probeert weg te springen uit het peloton.

Nu uit dit onderzoek blijkt dat de renners in de groep nog meer energie over hebben dan altijd werd gedacht, moeten de strijdplannen misschien op de schop en moet een aanval wellicht (nog) later in de koers worden geplaatst.
 

Gigantische computersimulaties

De conclusies van The Peloton Project zijn het resultaat van gigantische computersimulaties van een fietsend peloton. Dat wordt als het ware virtueel nagebouwd, waarna computational-fluid-dynamics-software (CFD) van ANSYS de natuurkundige wetten van vloeistoffen en gassen doorrekent voor bijna 3 miljard discrete controlevolumes (zie figuur hieronder).

‘Vooral vlak op de huid van de renners en op de fietsen moeten die volumetjes superklein zijn – dikte 20 µm – omdat daar een dunne laminaire subgrenslaag ligt’, legt Blocken uit. Waar de grenslaag loslaat, bepaalt voor een groot deel de luchtweerstand.



13.824 processoren

Om het gigantische peloton in zijn geheel door te rekenen, draaiden bij projectpartner Cray in de VS de computers urenlang op volle toeren. Het volledig doorrekenen van de groep van 121 renners duurde, zelfs met 13.824 processoren en 49 terabyte aan werkgeheugen, nog meer dan vijftig uur. Volgens de partners is dit de grootste CFD-simulatie ooit op het gebied van aerodynamica in de sport.

Omdat je een simulatie niet direct mag geloven, werd het wielrenpeloton bovendien in zijn geheel nagebouwd op schaal 1:4, door de TU Eindhoven en de KU Leuven, met modellen gemaakt door de bedrijven Custom Company, Flexform en Tenax. (Zie de foto boven dit bericht.) ‘Dankzij bovenmenselijke inspanningen van deze bedrijven is het gelukt om op tijd 121 identieke modellen te maken, die prima voldeden voor de windtunneltests.’ De poppen kregen in Luik een luchtstroom van 60 m/s voor de kiezen en in Eindhoven 30 m/s, ruim voldoende om te kunnen bevestigen dat de simulaties klopten.

Nu maar afwachten of de topwielrenners een beetje willen luisteren naar de wetenschap en of het dus nog meer dringen wordt in de buik van het peloton.
 

Beeldmateriaal: Bart van Overbeeke/TU Eindhoven