Održavamo ga hladnim – od trgovine do vrata

Prijevoz hrane, lijekova, kvarljivih namirnica i drugih temperaturno osjetljivih predmeta oslanja se na kamione hladnjače. Otprilike 2% od ~38 milijuna sjevernoameričkih kamiona koji su danas na cestama rashlađeni su i ostvaruju prihode od dostave tereta od 12 milijardi dolara godišnje (ukupni prihodi od teretnog prijevoza kamionima iznose ~750 milijardi dolara godišnje). Površinsko kretanje robe uključuje zamršenu mrežu luka, skladišta, tvornica i farmi koje proizvode stavljaju u kamione za duge relacije koji ih isporučuju u lokalne distribucijske centre i trgovine. Isporuke zadnje milje premještaju zalihe iz distribucijskih centara i trgovina u domove i tvrtke krajnjih kupaca, generirajući ~60 milijardi USD godišnje prihoda. 10% od toga (6 milijardi dolara godišnje) su isporuke u hladnjaku.

Distribucija hladnog lanca je specijalizirani proces koji upravlja kretanjem proizvoda osjetljivih na temperaturu od mjesta podrijetla (tvornice, farme, skladišta, distribucijski centri) do krajnjeg korisnika. Vrijeme skladištenja/tranzita i kontrola temperature ključni su za planiranje, nadzor i provedbu kako bi se očuvala kvaliteta i cjelovitost proizvoda. Rane implementacije koristile su prirodni i suhi led i bile su ograničene na kratke udaljenosti. Kamioni hladnjače izumio ih je 1935. Fredrick Jones, samoobrazovani i uspješni inženjer koji je služio u američkoj vojsci u Prvom svjetskom ratu. Ova je inovacija odigrala značajnu ulogu u Drugom svjetskom ratu, prevozeći lijekove, krv i hranu američkim trupama. Pokretanje sustava američkih međudržavnih autocesta 1956. svjedočilo je značajnim poboljšanjima u kapacitetu, učinkovitosti i rasponu kamiona hladnjača (poznatih od milja i nevjerojatno kao "hladnjače”. Billu Maheru bi se ovo trebalo svidjeti!).

Većina na daljinu hladnjače koristiti mehaničko hlađenje kako bi se osigurala kontrola temperature cijelog unutarnjeg volumena prikolice ili kontejnerske jedinice u kojoj se skladišti proizvod. Kombinacija rashladnih tekućina, kompresora, izolacije i ventilacije koristi se s namjenskim generatorom na dizelski pogon koji daje snagu za rad rashladne jedinice. Mnoge opcije dostave u posljednju milju također koriste neku varijantu ove metode.

Uspon e-trgovine i pandemija Covida značajno su povećali isporuke rashlađenih proizvoda iz trgovina i distribucijskih centara krajnjim korisnicima. Lanci trgovina mješovitom robom i velikani e-trgovine vidjeli su značajne prilike u isporuci kvarljivih artikala u istom danu kao što su namirnice, kompleti polugotove hrane i lijekovi. Slijedila su ulaganja u skladišni prostor i dostava. Specijalizirani i namjenski izrađeni kombiji, roboti i dronovi neke su od opcija koje se razvijaju za te isporuke.

Glavne inovacije koje se pojavljuju u dostavnim kamionima zadnje milje uključuju:

1. Manji, lagani kamioni: za masovne isporuke u trgovine mješovitom robom i druga maloprodajna mjesta koriste se kamioni klase 5 do 7 i/ili traktorske prikolice. Za dostavu na kućnu adresu koriste se kombiji klase 1 do 4 koji imaju manje potrebe za certificiranjem vozača i učinkovitiji su u pogledu intervala isporuke, troškova energije i parkiranja. Ovi kamioni obično imaju < 10,000 XNUMX lb težine šasije.
2. Električna vozila: sve više, fokus na manje emisije iz vozila i zagađenje bukom potiče prelazak s motora s unutarnjim izgaranjem na plin ili dizel na električna vozila na baterije. Ostale prednosti uključuju smanjene troškove održavanja zbog manje pokretnih dijelova.
3. Električno hlađenje: prijelaz na rashladne sustave koji rade na baterijski pogon (nasuprot dizelskim generatorima) potaknut je potrebom za kontrolom emisija i prelaskom na održiva rješenja zadnje milje. Još uvijek koristi zatvorene rashladne tekućine i kompresore za postizanje kontrole temperature. Električno hlađenje prirodni je dodatak korištenju električnih vozila za pružanje zelenih i tihih dostava u stambenim četvrtima. Partnerstva između proizvođača električnih vozila i pružatelja rješenja za hlađenje baviti se segmentom dostave u posljednjoj milji s potpuno električnim hlađenjem.
4. Čvrsto hlađenje posebna je kategorija od 3, ali koristi termoelektričnu tehnologiju hlađenja temeljenu na Peltierovom učinku. Ne koristi pokretne dijelove, tekućine za hlađenje ili kompresore i eliminira opasnost od globalnog zatopljenja od curenja rashladnog sredstva (tipični rashladni fluidi su ugljikovodici ili hidrofluorugljici) koji uzrokuju 2000X veću apsorpciju topline u atmosferi od CO2, te je glavni doprinositelj globalnom zatopljenju.
5. Namjenska vozila za ergonomski utovar i istovar tereta, važno razmatranje za zaštitu sigurnosti i zdravlja radnika
6. Prilagodba za više linija proizvoda i temperaturnih raspona: isporuka u zadnjoj milji ima specifične potrebe za pojedinačne kupce i može uključivati ​​kombinaciju temperature i zahtjeva proizvoda.

Solid-state rashladni uređaj za dostavu na zadnjoj milji

Čvrsto hlađenje odnosi se na kontrolu temperature koju omogućuje termoelektrična tehnologija. Konkretno, odnosi se na primjenu Peltier efekt, koji koristi elemente poluvodiča poput bizmut telurida za prijenos aktivnih i pasivnih toplinskih opterećenja s "hladne ploče" (održavane na ciljnoj temperaturi koja može biti niska do -60C) na "vruću ploču" (koja je hladnjak čija je temperatura nekoliko stupnjeva viša od okolne temperatura). Termoelektrični hladnjaci ili TEC-ovi korišteni su od sredine 1980-ih za hlađenje lasera i detektora za komunikacijske aplikacije i bili su ključni u pokretanju komunikacijskih i računalnih revolucija velike propusnosti (vidi sliku 1).

Okretanje električnog polariteta omogućuje korištenje TEC-a u načinu grijanja, što je vrlo korisno u primjenama s velikim promjenama temperature okoline, gdje se hladna strana mora održavati na fiksnoj temperaturi. Također otvara mogućnosti korištenja ove vrste tehnologije za isporuku toplih ili vrućih predmeta poput pripremljene hrane.

Prednosti termoelektričnog hlađenja su očite – veća pouzdanost (bez pokretnih dijelova i kompresora), nema hidrofluorougljika (HFC) ili otrovnih rashladnih sredstava (koja bi mogla iscuriti i uzrokovati ekološke probleme), manja veličina i zahtjevi za težinom i tiši rad. Također omogućuje modularnu, raspodijeljenu i prostorno usmjerenu kontrolu temperature i sveukupno bolju učinkovitost zidnog utikača od konvencionalnih tehnika hlađenja koje su dizajnirane za hlađenje cijelog prostornog volumena kontejnera ili prikolice.

Hlađenje u čvrstom stanju izvorno se koristilo za hlađenje ili temperaturnu stabilizaciju malih optičkih i elektroničkih čipova sa skromnim toplinskim opterećenjem. Kako se tehnologija razvijala, korištena je za veće sklopove poput industrijskih lasera i računala. Skaliranje na velike prostore je nepraktično u ovoj fazi (na primjer, hlađenje cijele prikolice u kamionu klase 8) zbog troškova, potrošnje energije i razmatranja kapaciteta. Međutim, spremnici skromnog volumena poput hladnjake za piće i hladnjaci ispod pulta za medicinsku i laboratorijsku upotrebu praktični su i dostupni danas.

fononski, sa sjedištem u Research Triangle Parku (Sjeverna Karolina) poluvodička je tvrtka specijalizirana za razvoj i proizvodnju TEC-a za masovno tržište u rasponu od komunikacija i LiDAR-a do transporta, kontrole klime i skladištenja cjepiva. Do danas je prikupio 250 milijuna dolara, ima 200 zaposlenika i ima partnerstva s proizvodnim partnerima poput Fabrineta u Tajlandu. Osim svog intelektualnog vlasništva u području poluvodiča, također se usredotočio na integraciju svojih TEC proizvoda u specifična primjena i prilagođena čvrsta rješenja za hlađenje za laboratorije, trgovinu, kontrolu klime i ispunjenje hladnog lanca.

Slika 2 prikazuje ekosustav isporuke hladnog lanca kojim se Phononic bavi, uključujući skladištenje i utovar u trgovinama, skladištima i centrima za isporuku, kao i zadnji kilometar transporta između tih lokacija i krajnjeg kupca.

Tvrtkin tote proizvod (Slika 3) integrira svoje TEC-ove za pružanje hlađenja unutar volumena tote i rashladno sredstvo CO2/voda za odbacivanje topline u atmosferu putem integriranih ventilatora. Dimenzije torbi mogu se prilagoditi i dolaze u 2 modela – za hlađenje i za zamrzavanje. Prva troši ~40 W energije u stabilnom stanju, dok verzija sa zamrzivačem troši ~100 W, što je savršeno za električna vozila u smislu potrošnje energije i trajanja baterije. Rješenje pruža prilagođena temperaturna rješenja ovisno o nosivosti proizvoda i integrira IoT povezivost za kontinuirani nadzor i praćenje temperaturne usklađenosti.

Phononic se udružio sa Sortimoom koji je prilagodio produljeni Fordov električni kombi kao vozilo Tri-Temp za demonstracije kupcima. Do danas tvrtka ima 15 komercijalnih instalacija, a planira se još više u bliskoj budućnosti. Prema Tonyju Attiju, izvršnom direktoru tvrtke Phononic, “Vidjeli smo priliku da iskoristimo našu poluvodičku platformu i dizajn integriranog sustava kako bismo pružili održivo i troškovno učinkovito rješenje za rashladni lanac/isporuku na zadnjoj milji od kraja do kraja. Preliminarno testiranje pokazuje da lanac trgovine mješovitom robom srednje veličine sa 60 trgovina može uštedjeti 1 milijun USD u godišnjim operativnim troškovima za dostavu i izbjeći više od 800 metričkih tona ispuštenog CO2, u usporedbi s dostavnim vozilima na benzin koja koriste suhi led i pakiranja gela.” Ubuduće ćemo se pozabaviti centrima za isporuku, dostavom na srednjem kilometru, preuzimanjem u trgovini/na ulici i dostavom na zadnjoj kilometru s Tri-Temp kamionima i dronovima”.

Nova rješenja za dostavu zadnje milje

Velike tvrtke za e-trgovinu ulažu u električna vozila za dostavu zadnje milje. Amazonov udio u Rivianu jedan je primjer. Walmart se udružio s Canooom za sličnu sposobnost. Iako su to za općenite isporuke, čvrste rashladne torbe idealne su za određene nosivosti.

Kako se e-trgovina i isporuke temeljene na aplikacijama povećavaju, pojavljuju se novi modaliteti prijevoza zadnje milje. Oni će vjerojatno biti autonomni (roboti, dronovi i kombiji) i na električni pogon. Amazon nedavno lansirao robota za dostavu Amazon Scout i dobio dopuštenje FAA-e za dostavu hrane i lijekova dronom.

Nuro, proizvođač autonomnih kombija ima partnerstvo s Krogerom, za dostavu namirnica i s Dominom za dostavu pizza. Nedavno su potpisali ugovor s tvrtkom Uber Eats za dostava hrane iz restorana u domove i poslovne prostore.

Želeći iskoristiti gusto naseljene sveučilišne kampuse s gladnim studentima koje treba hraniti, Starship Technologies je nedavno najavio usluga dostave hrane temeljena na robotu na Državnom sveučilištu Missouri. Topli i hladni obroci dostavljaju se iz kafeterija na različite lokacije kampusa putem dostave robota temeljene na aplikaciji.

Lagana, energetski učinkovita i održiva poluprovodnička rješenja s kontroliranom temperaturom za dostavu rashlađenih, smrznutih ili grijanih proizvoda savršen su dodatak ovim novim načinima prijevoza za dostavu zadnje milje.