☘︎ Duurzaam brouwen: Gratis energie?

De oproep van Sophie in het clubblad van Januari over duurzamer brouwen heeft mij getriggerd om hier eens mee aan de slag te gaan. Zonder nu gelijk zelfbouw-zonneboilers in te zetten voor de verwarming van je brouwsel kan in het klein al een beetje energie bespaard worden. En op de vraag van Sophie of besparing van energie te berekenen is, is dan het antwoord: Ja. Om een berekening te maken moet je natuurlijk wel een paar waarden hebben gemeten die je in een formule kan vatten. Enfin in dit artikel gaat het even over het verwarmen van het maischwater. Wanneer je elektrisch brouwt kan je een verbruiksmeter gebruiken zodat je kunt zien hoeveel kilowattuur (kWh) je verbruikt hebt. Maar je kunt het vaak ook berekenen, al is rendement een onbekende factor.

Mijn eerste experiment en gedachte had te maken met gratis energie en gratis wie wil dat nu niet? Toen ik de avond voor het brouwen de mouten afgewogen en geschroot had en de brouwspullen opgesteld, voor een vliegende start, dacht ik dat ik de maischketel ook maar vast zou vullen. In de loop van de nacht zou het koude leidingwater iets opwarmen aan de omgeving en dat scheelt weer “stookkosten”. Maar hoeveel? Het is misschien niet veel maar toch leuk om hier een berekeningetje op los te laten. Dit kan met de onderstaan de formule:

P = ( m * c * ΔT _* η ) / 3600

Hier in is:
 
P = Vermogen in kWh
m = massa in kg
c = Specifieke warmtecapaciteit in kJ·kg⁻¹·K⁻¹ (c = 4,2 voor water en 1,6 voor mout)
ΔT = Verschil temperatuur in K of °C
η = Verlies factor (η = 1,2 bij een aangenomen verlies van 20%)

Hoeveel energie heb ik nu bespaard door mijn water in de nacht op te laten warmen? Wel ik begon met 15 liter (m = 15kg) water van 11°C dat de volgende ochtend opgewarmd was tot 16°C. Een verschil van ΔT = 16 – 11 = 5°C. In deze situatie heb ik geen verliezen dus η = 1. Vul nu de formule in:

P = ( 15 * 4,2 * 5 _* 1 ) / 3600 = 0,0875 kWh

Een besparing van 0,0875 kWh. Eigenlijk een beetje teleurstellend maar hoe verhoudt dit zich tot het energieverbruik tijdens het gehele maischproces? Uiteindelijk moeten we er nog energie instoppen om naar de uitmaischtemperatuur van 78°C op te warmen.

We gaan eerst opwarmen naar de inmaischtemperatuur en eiwitrust op 50°C:  ΔT = 50 - 16 = 34°C. Er zal warmte verlies zijn doordat mijn brouwketel langs de wanden warmte verliest. Derhalve stellen we het verlies op 20%: η = 1,2. Vul weer de formule in:

P = ( 15 * 4,2 * 34 _* 1,2 ) / 3600 = 0,714 kWh

Nu gaan we 4kg geschrote mout storten bij de 15kg water (m = 15+4 = 19kg) en gedurende het verdere maischproces opwarmen naar 78°C (ΔT = 78 - 50 = 28°C). Het wordt nu iets lastiger want de specifieke warmtecapaciteit van het water-mout mengsel is anders dan voor water alleen. Uit andere bronnen heb ik begrepen dat de specifieke warmtecapaciteit van mout ongeveer 1,6 kJ·kg⁻¹·K⁻¹ is. Dus dat nemen we dan voor het gemak maar even aan. De specifieke warmtecapaciteit van het mengsel is als volgt te berekenen:

c_maisch = ((m_water * c_water ) ₊ (m_mout * c_mout )) / (m_water + m_mout )
 
c_maisch = ((15 * 4,2 ) ₊ (4 * 1,6 )) / (15 + 4) = 3,65 kJ·kg⁻¹·K⁻¹

Dus om de maisch op te warmen naar 78 °C is nog nodig:

P = ( 19 * 3,65 * 28 _* 1,2 ) / 3600 = 0,647 kWh

De totale benodigde energie voor het maischen is de optelsom:

0,0875 + 0,714 + 0,647 = 1,4485 kWh

Dus het aandeel van de gratis energie in de totale hoeveelheid benodigde energie is:

0,0875 / 1,4485 * 100% = 6,04%

Hoewel dit nu direct geen euro’s voordeel oplevert voor de thuisbrouwer is die ca. 6% gratis energie toch een substantieel deel van het energiebudget. Het komt in ieder geval het milieu ten goede en duurzaamheid is het uitgangspunt.
 
Naschrift: Er zijn in bovenstaande een aantal aannames gedaan zoals de specifieke warmtecapaciteit van de mout. Deze waarde is natuurlijk afhankelijk van of dit grof of fijn geschroot is. Verder zijn de verliezen gesteld op 20% gedurende het hele proces. Dit is afhankelijk van de brouwinstallatie, of je op gas of elektriciteit verwarmt. Het verlies is natuurlijk het grootst tijdens een maischrust. De maisch koelt in die tijd langzaam af en moet je bij verwarmen. Reden te meer om je maischketel te isoleren of een hooikist te gebruiken. Dat is een mooi experiment voor een andere keer.
 
Wil je ook meedenken over duurzaam brouwen? Meld je aan bij de Initiatiefgroep Duurzaamheid. Dat kan via redactie@twortwat.nl.