Hur kalorier omvandlas till watt på cykeln

Den här artikeln förklarar hur många watt du producerar på cykeln hänger ihop med hur mycket energi du förbrukar – och hur mycket kolhydrater du behöver få i dig. Huvudfrågan är enkel: hur omvandlas kalorier till effekt i pedalerna? Genom energiprincipen och begreppet verkningsgrad visar vi varför kroppen bara omvandlar en del av den kemiska energin till rörelse, och varför varje extra watt kostar betydligt mer energi än man först kan tro. Slutsatsen är tydlig: ju mer effekt du vill producera, desto mer energi måste du tillföra – annars riskerar du att bonka.

Innan jag dyker ner måste energiprincipen fram så att vi är på samma plan. Det är en grundläggande fysikregel som lyder:

Energi kan varken förstöras eller nyskapas, bara omvandlas mellan olika former.

Detta innebär alltså att när vi talar om energiproduktion så är det i själva verket en omvandling av olika energiformer.

Kemisk energi från maten du stoppar i dig omvandlas till rörelseenergi som får dig att springa, cykla, skida etc. När du cyklar mäter vi det producerade arbetet med SI-enheten watt.

Watt är ett mått på din effekt, det vill säga energi (arbete) per tidsenhet. Effekt (Watt) är den mängd energi som omvandlas per tidsenhet och beräknas med formeln W = J/s där J = Joule och s = sekunder. Att producera 1 watt kräver alltså 1 joule varje sekund. Att producera en watt under en sekund kostar då 1 joule, och joule kan vi räkna om till kalorier och därmed även till gram kolhydrater.

Några bra värden att känna till (egentligen handlar det om kilokalorier och kilojoule, men här använder vi vardagligt språk för enkelhetens skull):

• 1 Kalori = 4,18 Joule
• 1 Joule = 0,24 Kalorier
• 1g Kolhydrat (glukos) = 4 Kalorier

Låt oss visa ett exempel: 

Vi har fastställt att 4,184 kJ är samma sak som 1 kcal. Eftersom vi kan konvertera watt till kJ och kcal använder vi formeln:

J = W × s vilket också ger: kJ = W × s / 1000

Pusslar vi om formeln ser vi att det kostar cirka 0,86 kcal per timme att producera 1 watt – förutsatt 100 % verkningsgrad. Alltså: ska du producera 100 watt kostar det 86 kcal/timme, 200 watt kostar 172 kcal/timme, 250 watt kostar 215 kcal/timme osv. Detta gäller i en förbränningskammare med 100% verkningsgrad — men vår kropp är ingen perfekt förbränningskammare…

Det finns en fin kalkylator för detta här.

Ekvationen stämmer till fullo — fysikens lagar gäller och energi försvinner inte, den bara omvandlas. Men som cyklist har du inte 100% verkningsgrad där all kemisk energi blir rörelseenergi som flyttar dig framåt. Det vill säga, varje kcal du äter går inte rakt igenom kroppen in i musklerna och konverteras till 100% effekt i pedalerna. Istället har vi en verkningsgrad på ungefär 20–25% efter bland annat värmebildning och drivlineförluster (ungefär som en bensinmotor).

Här börjar ekvationen skilja sig åt mellan individer. Verkningsgrad är en mindre sexig benämning på vår rörelseekonomi (om rörelseekonomi var sexigt kan diskuteras).

Att få ut 200 watt i pedalerna under en timme kostar alltså inte 172 kcal utan istället 700–850 kcal (172 / 0,20–0,25). Att verkningsgraden bara är 20–25% beror på att en del av energin blir till andra former än rörelseenergi, såsom värme, drivlineförluster och lägesenergi (ja, ibland är det uppförsbacke — ju mer du klättrar desto mer lägesenergi samlas).

För varje kJ du producerar med pedalerna kostar det dig 4–5 kJ (verkningsgrad 20–25%) där en duktigare cyklist ofta har en något högre verkningsgrad. Med detta kan vi också räkna att för varje extra watt du producerar kostar det nästan 1 kcal extra per timme.

Om vi för en stund bortser från skillnader i effektivitet mellan fett och kolhydrater och istället tittar på energivärdet i det vi stoppar i oss så inser du snart att mer energi in troligtvis innebär mer energi ut (producerade watt).

Säg att du kör en timme på trainern hemma på 200 watt. Du kör på cirka 85% av maxpuls där kroppen förbränner ungefär 85–90% kolhydrater och 10–15% fett. Du kommer bränna ungefär 1000 kcal under den här timmen (det finns nämligen en basal energiförbrukning även utöver aktiviteten) där cirka 900 av dessa kalorier kommer från kolhydrater som du har lagrat och/eller tillför, totalt sett runt 225 g ungefär.

För att räkna ut din individuella fördelning, använd Energikalkylatorn.

Du kanske minns att det kostar 0,86 kcal/timme att producera 1 watt om verkningsgraden är 100%. Med 20–25% verkningsgrad kostar det alltså 3,4–4,3 kcal extra varje timme för varje watt extra du producerar. Och det här, våra vänner, är en av anledningarna till att vi har individuella variationer och varför vissa bonkar tidigare än andra. Dels finns några procents skillnad i verkningsgrad mellan cyklister. Dels har vi fysiologiska skillnader som gör att mer vältränade personer kan använda mer fett som bränsle vid samma producerade watt — dock inte magiskt mycket snabbare: vid samma relativa intensitet (procent av maxpuls) bränner Chris Froome och du relativt sett ungefär lika mycket kolhydrater och fett, även om absoluta siffror kan skilja.

Ekvationen stämmer väldigt väl så länge du sitter still på trainern och inte blir för jäkla varm. Är vi ute, och du kör en femminutersrusch uppför en backe, så går en del av energin åt till lägesenergi eftersom du förflyttas uppåt — det kostar mer energi. För att göra fullständiga beräkningar där får vi koppla in en fysiker, det får bli en framtida artikel.

Du kan konvertera watt till förbrukade kalorier och vice versa. Det kostar cirka 4 kcal i timmen för varje watt extra du vill producera på cykeln. Så ju mer du tar i, desto mer energi behöver du ha tillgängligt — här kommer kolhydratladdning, sportdryck, gel, bars och andra lättsmälta energiformer in i bilden (fettlagren räcker långt, så de behöver du inte oroa dig för i samma utsträckning).

Vid flerdagarslopp och liknande blir även intag av fett viktigt för att totalt få i sig tillräckligt med kalorier och undvika prestationsfall. Men det gäller först vid flerdagarslopp — börja inte nörda in på fettmat innan du säkrat den svaga länken i kedjan: glykogendepåerna.

Sist ut. Kan du driva en brödrost á la 700 watt? Det vill säga 2400 kcal/timme med 25% verkningsgrad 😉