Equipos de frío libres de emisiones

Una nueva forma de alimentar el equipo de frío de los semirremolques frigoríficos hace que el control de la temperatura  sea libre de carbono 

El reto del transporte en equipos de frío

Cientos de científicos coincidieron en que desde 2010 las emisiones de gases de efecto invernadero emitidas por la actividad humana no han hecho más que aumentar. "Estamos en una encrucijada", dijo el presidente del IPCC, Hoesung Lee, "las decisiones que tomemos ahora pueden asegurar un futuro habitable". Los gobiernos y las principales industrias del mundo necesitan innovar y frenar las emisiones. En las ciudades muy pobladas, la normativa se aplica para evitar la contaminación atmosférica, no sólo por el medio ambiente, sino también por la seguridad y la calidad de vida de los habitantes de la ciudad. Para el sector de la movilidad, esto significa que hay que invertir en soluciones de transporte más sostenibles. Un enfoque generalmente adoptado es la electrificación de los motores, ya que no hay emisión de gases durante la conducción y la batería puede cargarse con energía renovable. El verano de 2021 ha sido calificado como el "verano más frío del resto de nuestras vidas". Aunque hay fluctuaciones en el aumento de la temperatura, lo cierto es que la tendencia más amplia es que nuestra tierra está abocada a un calentamiento global intensificado en los próximos 30 años. Según el último informe de la ONU sobre el clima, es inevitable que en el futuro tengamos que hacer frente a temperaturas más altas. Actualmente, los semirremolques para el transporte de mercancías ya cuentan con equipos de frío que mantienen los productos a la temperatura adecuada para garantizar la seguridad y la calidad.

"Los sistemas actuales funcionan con motores de gasóleo anticuados e ineficientes, porque  son más contaminantes y cuesta cada vez más en combustible".

Clinton Bemont, CEO at Maxwell and Spark

Esta misma crisis climática, en combinación con la creciente desigualdad, los conflictos y la reciente pandemia han socavado la seguridad alimentaria mundial en todo el mundo. 1 de cada 10 personas padece hambre, y la mitad de los países se ven afectados por la subida de los precios de los alimentos. Esto hace que los alimentos sean un bien más escaso y, por tanto, más valioso. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente informa de que "hasta la mitad de algunos productos sensibles a la temperatura se pierden después de la cosecha, principalmente debido a la falta o al acceso inadecuado a la logística de la cadena de frío". Una buena refrigeración desde la cosecha hasta el consumidor podría reducir drásticamente el desperdicio de alimentos. Además, los productos sanitarios sensibles a la temperatura también necesitan una cadena de frío ininterrumpida. Podemos concluir que mantener las mercancías valiosas a la temperatura adecuada durante el transporte será cada vez más importante. En el futuro habrá que confiar aún más equipos de frío de los transportes. Los actuales mantienen los productos a la temperatura adecuada y cumplen nuestros requisitos. Pero estos motores de alto rendimiento siguen siendo alimentados por gasóleo, lo que irónicamente se suma al problema que se quiere resolver. La UE ha establecido límites muy estrictos para los camiones, pero no están reguladas (todavía) las emisiones de los equipos de frío. Se calcula que mantener los alimentos en frío supone un 20% del total del combustible de los vehículos. El reto del sector es adelantarse a estas posibles restricciones e integrar la innovación a tiempo. Si el sector de la movilidad está electrificando progresivamente sus motores, ¿por qué detenerse en la propulsión del vehículo? Pueden desarrollarse equipos de frío eléctricos, con lo que se contribuiría a los objetivos de reducción de emisiones y a unas ciudades más limpias. 

Nuestra solución

El elemento central del diseño de un equipo de frío, es alimentar el motor con suficiente energía que provenga de un sistema de baterías montado en el remolque y que se pueda recargar de una forma eficaz. 

Equipo de frío eléctrico

Lo más importante es que el equipo de frío sea eléctrico. Actualmente ya están disponibles y se denominan "eTRU". Utilizando ventiladores y sistemas de control de temperatura alimentados por electricidad, pueden mantener la carga refrigerada a temperaturas de hasta -25°C. Hasta ahora, el rendimiento es prometedor y no supondría ningún riesgo para que esta innovación se ampliara. El tiempo dirá si el ciclo de vida de estos equipos es igual al de las alimentadas por diésel, con pocas averías. Basándose en una electrificación similar de los motores, se podría plantear la hipótesis de que estas e-TRUs se degradan más lentamente, lo que se traduce en un menor mantenimiento y, eventualmente, en menores costes. Para que esta innovación suponga una mejora real, es crucial que el motor eléctrico sea altamente eficiente (utilizando un mínimo de electricidad para una refrigeración de calidad) y totalmente fiable (mostrando un buen funcionamiento). Para asegurar una rápida adopción en el sector del transporte, es importante la garantía de bajos costes, tanto de inversión e integración como de mantenimiento.

Sistema de baterías

Se está innovando mucho en el sector de las baterías. Para este diseño, se necesita una solución ligera y con potencia suficiente para la duración del transporte y margen para quedarse quieto sin poder cargar en la red. Hay dos formas de cargar las baterías que se pueden utilizar en un remolque de cadena de frío. La primera es cargar la batería en la red eléctrica enchufándola a una toma de corriente. Una segunda opción sería generar energía a bordo del vehículo, para lo cual se exploran las posibilidades renovables: energía cinética y solar. Actualmente, la carga de la batería en la red es una solución más rentable y más fácil de integrar en los se,orremolques. Sin embargo, creemos que la incorporación de la generación de energía a bordo podría tener beneficios a largo plazo: reducir la dependencia de la red y garantizar soluciones más ecológicas. Forma parte del rompecabezas de la cadena logística descubrir qué dirección vale la pena explorar para cada flota.

Carga en la red 

En el sector de la logística es habitual que las baterías se carguen a través de un cable y una conexión eléctrica trifásica a la red.   La instalación de estas tomas requeriría un esfuerzo mínimo y los enchufes también están a disposición de la industria, puesto que la innovación en este sector ya ha sido probada. Todavía es necesario realizar alguna inversión para colocar las tomas necesarias en los lugares adecuados. Mediante un análisis de la logística actual, se podrían asignar los puntos óptimos y guiar la transición con precisión. Las estaciones de recarga más probables estarían en los lugares donde el remolque está inactivo, como el lugar de carga y el de descarga. Los conductores también necesitan recargar, por lo que sus lugares de descanso habituales son grandes centros de carga. La carga de la batería mediante el enchufe necesitará un importante cambio de comportamiento de los conductores, de lo contrario el concepto no es fiable. Tiene que convertirse en un hábito conectar manualmente la batería a la red cuando sea posible o necesario. Durante la transición a los equipos de frío eléctricos que se cargan en la red, esto podría ser un inconveniente. La  facilidad de uso es fundamental para que el nuevo sistema sea fiable y rápido. Cuanto mayor sea la capacidad de la batería, más caro será el sistema. Por tanto, el reto es minimizar la capacidad necesaria sin perder fiabilidad. Una solución al alcance de la mano sería generar electricidad mientras se conduce en el remolque. De este modo, se aumenta la fiabilidad de un sistema con baterías de menor capacidad y, además, las fuentes de energía renovables también podrían garantizar una generación de electricidad con cero emisiones. En este momento, el uso de baterías de alta capacidad es más rentable y puede instalarse en los semirremolques existentes.

Carga con un eje de energía

Actualmente, en los servicios de cadena de frío, los remolques pueden generar su propia electricidad con energía cinética gracias a un eje especial; mediante un generador, el frigorífico puede funcionar mientras el vehículo está en movimiento y puede cargar las baterías incorporadas que permiten refrigerar o calentar el remolque mientras está parado hasta 90 minutos. Esto garantiza una fuente renovable y cero emisiones, pero también reduce la fiabilidad de las instalaciones de carga y disminuye los costes.less proven concept in the mobility sector is using solar panels to charge the battery. There are concepts that show great potential for cars to use the power of the sun to run charge a battery system that runs an engine. These panels could be installed on top - or even at the sides - of a trailer and generate electricity. Similar to the energy axle, the solar panels could feed power to the batteries to keep the refrigeration running for longer. According to Sono Motors, a solar integration will provide the refrigeration unit on the trailer with an additional 9.8kW, which can offer fuel savings and reduce carbon emissions.

Carga con paneles solares

Los paneles solares tendrían las mismas ventajas pero utilizan otra fuente de energía, la solar. Se trata de una solución más conocida que aún no se ha probado en el sector de los remolques.  

"Una prueba en carretera demostró que el equipo de frío alimentada por energía solar cumple los requisitos  más exigentes: ahorra  en el coste  y apoya una estrategia de cero emisiones. Apoyamos cualquier innovación que pueda contribuir a la descarbonización del sector".

Alastair Gough, Head of Business Development at Sunswap

 

Montaje

En los nuevos modelos de semirremolques con equipos de frío, el sistema eléctrico puede integrarse en el diseño desde el principio. Ensamblar completamente los componentes y el cableado eléctrico garantizaría la seguridad de uso y sería el diseño más duradero. Opcionalmente, la TRU, el sistema de baterías y la solución de carga pueden modificarse de forma que puedan montarse en los remolques actuales. Con este llamado retro-fit, los transportistas necesitan hacer una inversión relativamente baja para electrificar su transporte a temperatura controlada y evitamos la depreciación prematura de los remolques a temperatura controlada. Los componentes se fijarán al remolque mediante abrazaderas y soldadura por puntos en los lugares más seguros y fiables. El cableado eléctrico se incorporará limpiamente donde sea necesario. En la figura 1 se muestra una posible configuración del sistema completo:

Figura 1: Sistema propuesto para equipos de frío eléctricos

Resultados prometedores

En los Países Bajos, la primera prueba de concepto (PoC) de varios meses se ha completado con éxito en julio de 2022. Dos unidades de remolque funcionaron de forma completamente eléctrica para transportar de forma segura los helados Ben & Jerry © por las cálidas carreteras holandesas de verano. En estas pruebas actuales, se utiliza un Thermo King TRU modificado junto con una batería de iones de litio con alta densidad de energía de Maxwell+Spark. Han investigado y desarrollado continuamente baterías para la energía de refrigeración del transporte desde 2016, originalmente en África. Ahora, se hizo un diseño especial para el motor Thermo King TRU para las pruebas actuales en Europa. Esta forma de transporte con temperatura controlada puede mantener la carga refrigerada hasta -25°C utilizando únicamente energía verde. Cada unidad podría ahorrar hasta 25 toneladas de CO2 al año, contribuyendo a la reducción de las emisiones en el sector del transporte. Los beneficios generales serían una solución de remolque más limpia y eficiente.

¿Qué viene ahora?

Debido al éxito de las pruebas, se diseñaron dos semi-remolques más para que TIP y Unilever probasen en el verano de 2022. Los resultaron mostraron una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y la fiabilidad era igual o superior a la solución actual con motor diesel. Además también hay que considerar la reducción de costes de combustible. No obstante, hay que seguir investigando para diseñar e integrar el equipo de frío eléctrico de la manera más eficiente y segura. De este modo, estas soluciones podrán usarse por los transportistas de todo el mundo.

"TIP ha visto cómo sus clientes buscan cada vez más  soluciones limpias y eficientes. Apoyamos las innovacciones que impulsen al sector a ser más sostenible, por lo que la sustitución de los equipos de frió diésel por los eléctricos es un progreso en el que creemos. Por eso invertimos en ello, lo probamos y obtenemos la prueba de concepto. No hacemos cosas, pero sí hacemos que las cosas sucedan"

Rogier Laan, vicepresidente global de ventas y marketing de TIP

 

"Dado que la logística y la distribución representan alrededor del 15% de nuestras emisiones, estamos modificando nuestros equipos de frío a fuentes de energía más limpias. Nos estamos asociando con innovadores para ser pioneros en nuevas tecnologías y encontrar nuevas soluciones, lo que nos proporcionará valiosos aprendizajes y conocimientos para ayudarnos a reducir las emisiones de nuestra flota de vehículos." 

Michelle Grose, Head of Logistics and Fulfilment at Unilever

Conclusion

El sector logístico tiene claro que la red de distribución debe innovar hacia soluciones fiables de cero emisiones. Confiar en los motores diésel ya no es viable, debido a su contribución al calentamiento global, las molestias acústicas y el aumento de los costes. Para adelantarse a las restricciones legales que obligan a realizar cambios rápidos e irreflexivos, pero también a la motivación interna del sector del transporte para avanzar hacia las emisiones cero, este documento opta por invertir en las posibilidades eléctricas que se presentan y explorarlas en diferentes contextos y escenarios con todas las partes interesadas. La investigación es prometedora y muestra los beneficios medioambientales de los equipos de frío eléctricos. Las soluciones actuales basadas en baterías superan las expectativas, pero sin duda aún queda mucho por mejorar para ser más independientes y asegurar la eficiencia energética. Merece la pena desarrollarlo, ya que reduce los costes al tiempo que introduce mejoras que mejoran la calidad de vida de los ciudadanos y, lo que es más importante, combate el cambio climático a gran escala.