De concepten kritisch vermogen in duursport en kritische snelheid in hardlopen spelen al jaren een grote rol binnen de sportfysiologie. Zonder iets te willen zeggen over de waarde ervan in wielrennen of andere sporten, is dit idee van kritische snelheid bij hardlopen in elk geval een misleidende aanpak. Dat is de conclusie van een wetenschappelijk artikel, geschreven door Spaanse onderzoekers in 2022.
Het concept kritisch vermogen werd al in 1965 ontwikkeld dankzij het werk van Monod en Scherrer. In hardlopen werd het pas veel later echt populair, vooral door de opkomst van vermogensmeters zoals Stryd, waarmee je je kritisch vermogen kunt laten berekenen.
Loopvermogen, uitgedrukt in watt, staat voor de mechanische inspanning die je levert om vooruit te komen. Op een vlakke, harde ondergrond en bij windstil weer geldt, als je constant dezelfde snelheid loopt, blijft je vermogen in grote lijnen constant. In dat specifieke geval kun je kritisch vermogen in hardlopen dus ongeveer gelijkstellen aan kritische snelheid.
Op de fiets ligt dat anders, als een fietser stopt met trappen (vermogen nul), is de snelheid niet ineens nul, zeker niet in een afdaling.
De definitie van kritische snelheid
Het model van kritische snelheid gaat uit van de (onjuiste) aanname dat er een hyperbolische relatie bestaat tussen je gemiddelde snelheid en maximale inspanningen van 2 tot 15 minuten.
De kritische snelheid van een loper wordt bepaald via maximale inspanningen op verschillende dagen, met een duur tussen 2 en 15 minuten. In de praktijk betekent dat bijvoorbeeld een 1500 m en een 5000 m voluit lopen.
Met die twee resultaten zou je in een grafiek de gemiddelde snelheid tegenover de tijd kunnen zetten. En dan komt het “trucje” van hyperbolische relaties, je kunt afstand als functie van tijd lineair maken. Daardoor kun je een rechte lijn trekken door de punten. De helling van die lijn zou dan de kritische snelheid zijn.
Het oorspronkelijke concept kritisch vermogen, voorgesteld in 1965 door Monod en Scherrer, stelt dat kritisch vermogen het vermogen is dat je kunt volhouden “gedurende een zeer lange periode zonder vermoeidheid”, of zoals sommigen later schreven “bijna onbeperkt”. Een halve eeuw later houden veel fysiologen nog steeds vast aan die definitie.
Ik weet niet hoe het bij jou zit, maar voor mij is “een snelheid die je zonder vermoeidheid kunt volhouden” iets wat je 5 tot 6 uur comfortabel loopt, dus duurlooptempo in de zone van je duurvermogen. Alleen, volgens de berekeningen is kritische snelheid in veel wetenschappelijke artikelen uiteindelijk een intensiteit die je maximaal 20 tot 60 minuten volhoudt. Dat ligt dus veel dichter bij je anaerobe drempel (waar je echt moet werken) dan bij een ontspannen tempo.
Wedstrijdresultaten op de atletiekbaan en persoonlijke records, of prestaties binnen één seizoen, maken het bovendien makkelijk om die kritische snelheid uit te rekenen. En dan zie je meteen het probleem, afhankelijk van welke afstanden je kiest, verandert de kritische snelheid behoorlijk.
Voorbeeld: kritische snelheid berekenen voor een loper
Volgens het model van kritische snelheid krijg je, als je de lijn trekt tussen twee punten rond 2 en 15 minuten, hier de 1500 m en 5000 m, de volgende vergelijking:
d = VC * t + d’
In het voorbeeld van de Ethiopiër Haile Gebreselassie is de kritische snelheid (VC, of in het Engels critical speed, CS) 23,0 km/h en d’ = 0,147 km, soms de anaerobe afstandscapaciteit (CDA) genoemd. Volgens de auteurs van het model is dit de afstand die je kunt lopen door uitsluitend je anaerobe reserves aan te spreken.
Deze afstandsvergelijking kun je ook omzetten naar snelheid door de afstand door de tijd te delen. Dan krijg je:
v(kritische snelheid) = VC + d’ / t = 23.0 + 0.147 / t
Of handiger vanuit een wedstrijdafstand: v(kritische snelheid) = VC / (1 – d’/d)
Volgens deze logica zou Gebreselassie dus “heel lang” 23 km/h kunnen lopen. Als hij een uur loopt (t = 1), zou hij 23,147 km/h aankunnen. Alleen, zijn beste uurprestatie komt neer op 21,29 km/h, zoals je verderop ziet.
“Gebre” loopt 5 km aan 23,7 km/h en 10 km aan 22,75 km/h. Deze kritische snelheid kan hij dus hooguit zo’n twintig minuten volhouden. Dat is mijlenver verwijderd van “een snelheid die je zeer lang zonder vermoeidheid kunt volhouden”. Is het model van kritische snelheid dan wel coherent?
De 4 beperkingen van het concept kritische snelheid volgens het Spaanse artikel
- De inconsistentie tussen de klassieke definitie van kritisch vermogen en kritische snelheid en de experimentele onderbouwing ervan.
- De zeer brede range aan relatieve intensiteiten waarbij kritisch vermogen en kritische snelheid zouden optreden.
- De willekeurige keuze van testduren die gebruikt worden om kritisch vermogen en kritische snelheid te schatten.
- De ongeschikte keuze voor een hyperbolisch functiemodel om de relatie tussen snelheid en tijd te beschrijven.
Heel concreet, fysiologen zijn het niet eens over welke referentietijden je moet gebruiken. Sommige publicaties adviseren een eerste all-out tijd tussen 2 en 3 minuten en een tweede tussen 10 en 15 minuten. Andere raden juist een tweede inspanning rond 20 minuten aan, en soms zelfs boven de 40 minuten.
Als die hyperbolische modellering echt zou gelden van 2 minuten tot 1 uur, dan zou de helling van de lijn niet zo gevoelig zijn voor zulke keuzes, want de berekende kritische snelheid zou dan gelijk moeten blijven, ongeacht de duur van de langste inspanning.
Om te checken of de gekozen afstanden invloed hebben op kritische snelheid, namen de Spaanse onderzoekers de wedstrijdresultaten uit 2019 van 10 nationale toplopers, mannen en vrouwen, met voor ieder een resultaat op 1500 m, 3000 m, 5000 m en 10000 m.
Als je alleen 1500 m, 3000 m en 5000 m gebruikt, kom je uit op een gemiddelde kritische snelheid van 19,6 km/h (96,9% van de gemiddelde snelheid op 5000 m). Voeg je ook de 10000 m toe, dan wordt de gemiddelde kritische snelheid 18,7 km/h (97,7% van de gemiddelde snelheid op 10000 m). Kritische snelheid hangt dus vooral af van de langste afstand die je in de berekening stopt, zoals je straks ook ziet bij het voorbeeld van Haile Gebreselassie.
Bovendien stellen sommige auteurs in de wetenschappelijke literatuur dat kritisch vermogen heel laag kan liggen, zelfs onder 40% van het maximale vermogen. Anderen zeggen juist dat kritische snelheid dicht bij de VMA (maximale aerobe snelheid) ligt, of er zelfs boven. Dat enorme verschil komt voort uit de inconsistente definitie en toepassing van kritische snelheid.
Maar hoe modelleer je loopsnelheid dan wél?
Het hyperbolische model is in feite een machtswet tussen tijd en vermogen. De klassieke referentiestudie met dit model dateert uit 1925, een tijd waarin de Fransman Jean Bouin het werelduurrecord had met 19 021 m en langere afstanden nog maar weinig gelopen werden.
In werkelijkheid hebben we in 2018, samen met mijn voormalige collega’s van CNRS/MIT, aangetoond dat modelleren met een logaritmische weergave van tijd en vermogen duidelijk betere resultaten geeft, vooral richting halve marathon en marathon.
Het voorbeeld van de persoonlijke records van Haile Gebreselassie, voormalig wereldrecordhouder op 5000 m en 10000 m en ook een marathonloper van wereldklasse, is veelzeggend. Voor de berekeningen zijn alle prestaties van 3000 m tot en met marathon meegenomen, en niet alleen de 1500 m en 5000 m zoals hierboven. Het had weinig zin om vast te houden aan de eerder berekende kritische snelheid van 23,0 km/h, want dan zouden bijna alle prestaties boven die 23 km/h uitkomen, en dat maakt het model alleen maar nóg minder geloofwaardig.
De tabel hieronder toont de werkelijke snelheid (2e kolom) op zijn persoonlijke records, daarna de snelheid geschat via het kritische-snelheidsmodel (3e kolom) en via het CNRS/MIT-model (5e kolom), plus het procentuele verschil tussen theorie en realiteit.
Gebreselassie is gekozen omdat hij een brede mix aan afstanden heeft gelopen, op baan en weg, vergelijkbaar met marathonwereldrecordhouder Eliud Kipchoge.
Een positief percentage (kolommen 4 en 6) betekent dat de loper langzamer liep dan voorspeld, en dat die prestatie relatief minder sterk is dan zijn andere resultaten. Een negatief percentage betekent dat hij beter presteerde dan de voorspelling, dus dat zijn beste prestaties daar zitten.
Het kritisch-vermogenmodel doet het beter dan ons CNRS/MIT-model alleen op 15 km en 25 km (-0,60% en 0,10%), twee afstanden die zelden echt “all-in” gelopen worden. In dit geval is het CNRS/MIT-model eigenlijk logischer, de 1,23% en 0,79% laten namelijk zien dat die twee prestaties niet maximaal zijn geoptimaliseerd (positief percentage), precies omdat het afstanden zijn die minder vaak in competitie gelopen worden. Hij is zelfs beter op 10 miles (16,09 km) dan op 15 km, wat aangeeft dat zijn 15 km voor zijn niveau gemiddeld is (al blijft het natuurlijk absurd snel).
Het CNRS/MIT-model laat ook zien dat “Gebre” zijn beste prestaties neerzette op 5000 m en 10000 m, wat je ook verwacht, dat waren destijds wereldrecords.
Voor de onderstaande samenvattende tabel zijn de snelheden berekend met de officiële afstand als inputparameter.
| Afstand (km) | Werkelijke snelheid (km/h) | Snelheid (kritisch model) | v(VC) / v – 1 | Snelheid (MIT / CNRS-model) | v(MIT) / v – 1 |
| 3 | 24,26 | 28,62 | 17,93% | 24,30 | 0,16% |
| 3,22 | 24,08 | 27,83 | 15,57% | 24,20 | 0,49% |
| 5,00 | 23,70 | 24,54 | 3,55% | 23,54 | -0,70% |
| 10,00 | 22,75 | 22,18 | -2,49% | 22,50 | -1,10% |
| 15,00 | 21,62 | 21,49 | -0,60% | 21,88 | 1,23% |
| 16,09 | 21,74 | 21,40 | -1,60% | 21,78 | 0,15% |
| 20,00 | 21,51 | 21,16 | -1,61% | 21,45 | -0,26% |
| 21,10 | 21,48 | 21,11 | -1,76% | 21,37 | -0,54% |
| 21,29 | 21,29 | 21,10 | -0,87% | 21,35 | 0,33% |
| 25,00 | 20,94 | 20,97 | 0,10% | 21,11 | 0,79% |
| 42,195 | 20,42 | 20,66 | 1,17% | 20,32 | -0,50% |
In dit voorbeeld van Gebreselassie zie je bovendien, als aanvulling op het Spaanse artikel, dat hoe meer races je toevoegt aan de berekening van kritische snelheid, hoe lager de uitkomst wordt (de 2e regel gebruikt de eerste twee afstanden, de 3e regel de eerste drie, enzovoort). De kritische snelheid ligt dus ergens tussen 20,23 km/h en 22,96 km/h, meer dan 11% verschil. Welke moet je dan gebruiken voor training, pacing en prestatieanalyse?
| Afstand (km) | Werkelijke snelheid (km/h) | Kritische snelheid (km/h) |
| 3 | 24,26 | – |
| 3,22 | 24,08 | 21,82 |
| 5,00 | 23,70 | 22,96 |
| 10,00 | 22,75 | 22,14 |
| 15,00 | 21,62 | 21,13 |
| 16,09 | 21,74 | 21,12 |
| 20,00 | 21,51 | 21,03 |
| 21,10 | 21,48 | 21,00 |
| 21,29 | 21,29 | 20,92 |
| 25,00 | 20,94 | 20,72 |
| 42,20 | 20,42 | 20,23 |
Hopelijk laat dit artikel je de beperkingen van kritische snelheid zien, en krijg je zin om er dieper in te duiken met de twee publicaties hieronder, twee wetenschappelijke artikelen (in het Engels) die gratis toegankelijk zijn.
Gebruik je loopvermogen, dan hoef je je Stryd natuurlijk niet weg te gooien. Ook al is het concept kritisch vermogen niet altijd even consistent, de vermogenscurves die je uit je data haalt kunnen je in principe wel helpen om te schatten welk vermogen je ongeveer kunt volhouden voor een bepaalde duur.
Je kunt je volgende wedstrijdprestaties ook inschatten met onze online prestatietool voor hardlopen, gebaseerd op het CNRS/MIT-model.
Loopvermogen is vooral nuttig op glooiende routes en kan je helpen om je inspanning slimmer te doseren. Als je kritisch vermogen gebruikt in je training en het werkt goed voor jou, dan is de kans groot dat het kritische vermogen dat Stryd geeft dicht bij je vermogen op de anaerobe drempel ligt, wat je in theorie ongeveer 40 minuten tot 1 uur kunt volhouden. Werk je met percentages van kritisch vermogen of met percentages van drempelvermogen, dan kom je dus vaak uit op vrijwel dezelfde trainingsintensiteiten.
Het artikel dat het concept kritisch vermogen bij hardlopen fileert:
Gorostiaga EM, Sánchez-Medina L, Garcia-Tabar I. Over 55 years of critical power: Fact or artifact? Scand J Med Sci Sports. 2022 Jan;32(1):116-124.
Het artikel dat prestatiemodellering voor hardlopen presenteert met een logaritmische relatie tussen tijd en snelheid:
Mulligan M, Adam G, Emig T. A minimal power model for human running performance. PLoS One. 2018 Nov 16;13(11):e0206645.