Trasporto a basse emissioni e a temperatura controllata

Un nuovo modo di alimentare il motore del reefer può rendere il controllo della temperatura nei rimorchi privo di carbonio

La sfida del trasporto a temperatura controllata

Centinaia di scienziati di spicco hanno concordato sul fatto che dal 2010 le emissioni di gas serra causate dall'attività umana sono solo aumentate. "Siamo a un bivio", ha dichiarato il presidente dell'IPCC Hoesung Lee, "le decisioni che prendiamo ora possono garantire un futuro vivibile". I governi e tutte le principali industrie a livello globale sono chiamati a innovare e a ridurre le emissioni. Nelle città altamente popolate, la regolamentazione è in vigore per evitare l'inquinamento atmosferico, non solo per l'ambiente ma anche per la sicurezza e la qualità della vita delle persone che vivono in città. Per il settore della mobilità, ciò significa che dobbiamo investire in soluzioni di trasporto più sostenibili. Un approccio generalmente adottato è l'elettrificazione dei motori, poiché non vi sono emissioni di gas durante la guida e la batteria può essere ricaricata con energia rinnovabile. L'estate del 2021 è stata definita "l'estate più fredda della nostra vita". Anche se ci sono fluttuazioni nell'aumento della temperatura, è certo che la tendenza più grande è che la nostra Terra è destinata a un riscaldamento globale più intenso nei prossimi 30 anni. Secondo il più recente rapporto delle Nazioni Unite sul clima, è inevitabile che in futuro dovremo fare i conti con temperature più elevate. Attualmente, i rimorchi per il trasporto dei clienti sono già altamente isolati e dotati di motori di raffreddamento che mantengono i prodotti alla giusta temperatura per garantirne la sicurezza e la qualità.

"I sistemi attuali fanno funzionare motori diesel obsoleti e inefficienti, perché non sono soggetti agli standard di emissione su strada. Questi motori diesel di dimensioni automobilistiche, ma non efficienti, vengono utilizzati fino a dieci ore al giorno. Cioè dieci volte il tempo medio di circolazione di un'auto! Tutto questo crea un enorme inquinamento, ma costa anche sempre di più in termini di carburante".

Clinton Bemont, CEO a Maxwell and Spark

Questa stessa crisi climatica, in combinazione con la crescente disuguaglianza, i conflitti e la recente pandemia, ha minato la sicurezza alimentare globale in tutto il mondo. 1 persona su 10 soffre la fame e la metà dei Paesi è colpita dall'impennata dei prezzi alimentari. Ciò rende il cibo un bene più scarso e quindi più prezioso. Il Programma delle Nazioni Unite per l'Ambiente riferisce che "ben la metà di alcuni prodotti sensibili alla temperatura va persa dopo il raccolto, principalmente a causa della mancanza o dell'inadeguato accesso alla logistica della catena del freddo". Una buona refrigerazione dal raccolto al consumatore potrebbe ridurre drasticamente gli sprechi alimentari. Inoltre, anche i prodotti sanitari sensibili alla temperatura hanno bisogno di una catena del ghiaccio ininterrotta. Possiamo concludere che in futuro sarà sempre più importante mantenere le merci preziose alla giusta temperatura durante il trasporto. In futuro si dovrà fare ancora più affidamento su buoni semimorchi frigo per il trasporto. Gli attuali TRU mantengono i prodotti alla giusta temperatura e soddisfano le nostre esigenze. Ma questi motori ad alte prestazioni sono ancora alimentati a gasolio, il che, ironia della sorte, aumenta il problema che dovranno risolvere in futuro. Non ha senso mantenere lo status quo in cui un motore, a cui si chiede di mantenere alla giusta temperatura i beni preziosi dei clienti, contribuisce al riscaldamento globale. È singolare che l'UE abbia fissato limiti molto severi per i motori diesel degli autocarri, ma non abbia (ancora) regolamentato le emissioni dei TRU nei rimorchi. Si stima che il mantenimento degli alimenti al freddo rappresenti circa il 20% del carburante totale dei veicoli. È una sfida per l'industria rimanere al passo con queste possibili restrizioni e integrare l'innovazione in tempo. Se il settore della mobilità sta gradualmente elettrificando i motori, perché fermarsi alla propulsione del veicolo? Il TRU può essere reso elettrico e funzionare con l'alimentazione di bordo. I vantaggi di un'innovazione così sostenibile contribuirebbero agli obiettivi di riduzione delle emissioni e a città più pulite. In questo white-paper viene proposta la progettazione di una soluzione di questo tipo e vengono illustrati gli attuali risultati dei test. 

La nostra soluzione a batteria

L'elemento centrale della riprogettazione di un semirimorchio frigo è l'elettrificazione del TRU. Per fornire al motore una potenza sufficiente, è necessario montare sul rimorchio un sistema di batterie avanzato. In terzo luogo, è necessario un modo efficiente di caricare la batteria per rendere il concetto affidabile e praticabile.

TRU elettrico

Soprattutto, il TRU deve essere elettrico. Attualmente sono già disponibili e prendono il nome di "eTRU". Utilizzando ventole e sistemi di controllo della temperatura alimentati dall'elettricità, sono in grado di mantenere le merci refrigerate a temperature fino a -25 °C. Finora le prestazioni sono promettenti e non comportano rischi per la scalabilità di questa innovazione. Il tempo ci dirà se il ciclo di vita di queste TRU è pari a quello dei motori diesel, con bassi livelli di malfunzionamento. Sulla base di un'elettrificazione simile dei motori, si potrebbe ipotizzare che queste e-TRU si degradino più lentamente, con conseguente riduzione della manutenzione e, in ultima analisi, dei costi. Affinché questa innovazione rappresenti un reale miglioramento, è fondamentale che il motore elettrico sia altamente efficiente (utilizzando una quantità minima di elettricità per un raffreddamento di qualità) e assolutamente affidabile (mostrando un basso livello di malfunzionamento). Per garantire una rapida adozione nel settore dei trasporti, è importante la garanzia di costi bassi, sia per l'investimento e l'integrazione che per la manutenzione.

Sistema a batteria

Nel settore delle batterie si assiste a una grande innovazione, che migliora i prodotti disponibili di mese in mese. Per questo progetto, una soluzione leggera è ottimale e deve avere una potenza sufficiente per la durata del trasporto e un margine per restare fermi senza poter ricaricare in rete. Esistono due modi per caricare le batterie che possono essere utilizzate su un rimorchio per la catena del freddo. Il primo consiste nel caricare la batteria sulla rete elettrica, collegandola a una presa di corrente. Una seconda opzione sarebbe quella di generare energia a bordo del veicolo, esplorando le possibilità rinnovabili: energia cinetica e solare. Attualmente, la ricarica della batteria in rete è una soluzione più economica e più facile da integrare nei rimorchi. Tuttavia, riteniamo che l'aggiunta della generazione di energia a bordo possa avere vantaggi a lungo termine: ridurre la dipendenza dalla rete e garantire soluzioni più ecologiche. Scoprire quale direzione vale la pena esplorare per quale flotta fa parte del puzzle della catena logistica.

Ricarica della batteria in rete

Nel settore della mobilità, soprattutto nei veicoli privati, è comune che le batterie vengano caricate tramite un cavo e un collegamento trifase alla rete elettrica. L'installazione di queste prese richiederebbe uno sforzo minimo e le spine sono disponibili anche per l'industria, poiché l'innovazione in questo settore ha già dato prova di sé. Sono ancora necessari alcuni investimenti per collocare le prese necessarie nei punti giusti. Utilizzando un'analisi della logistica attuale, si potrebbero assegnare i punti ottimali e guidare con precisione la transizione. Le stazioni di ricarica più probabili sarebbero quelle in cui il rimorchio è inattivo, come il luogo di carico e di scarico. Anche gli autisti hanno bisogno di ricaricarsi, per cui i loro luoghi di sosta comuni sono ottimi punti di ricarica. La ricarica della batteria tramite la presa di corrente richiederà un importante cambiamento comportamentale da parte degli autisti, altrimenti il concetto non è affidabile. Deve diventare un'abitudine collegare manualmente la batteria alla rete quando possibile o necessario. Durante la transizione ai TRU elettrici che vengono caricati in rete, questo potrebbe essere un problema. Una guida supplementare e la facilità d'uso sono fondamentali per rendere il nuovo sistema affidabile e veloce. Più alta è la capacità della batteria, più costoso diventa il sistema. Pertanto, la sfida consiste nel ridurre al minimo la capacità necessaria senza perdere in affidabilità. Una soluzione a portata di mano potrebbe essere quella di generare elettricità durante la guida del rimorchio. In questo modo si aumenta l'affidabilità di un sistema con batterie di capacità inferiore, e inoltre le fonti di energia rinnovabile potrebbero garantire una generazione di elettricità a emissioni zero. Al momento, l'utilizzo di un pacco batterie ad alta capacità è più conveniente e può essere montato in un secondo momento sui rimorchi esistenti. In questo white-paper esploriamo le opzioni di un asse energetico e di pannelli solari.

Ricarica con un asse energetico

Attualmente nei servizi della catena del freddo, i rimorchi possono generare la propria elettricità con l'energia cinetica delle ruote o quando si rompono. Questo modo di ottenere elettricità è in uso negli Stati Uniti da oltre tre anni, fornendo a McDonalds l'energia per le sponde e i transpallet, e mostra vantaggi promettenti per i semirimorchi frigo. Utilizzando un generatore, il frigorifero può funzionare mentre il veicolo è in movimento e può caricare le batterie integrate che consentono di raffreddare il rimorchio mentre è fermo per un massimo di 90 minuti. I vantaggi di questa soluzione sono che il trasportatore è meno dipendente dalla rete elettrica e ha un risultato più ecologico garantito. In combinazione con un pacchetto di batterie, questo non solo contribuisce agli obiettivi fissati per raggiungere le emissioni zero per mitigare il cambiamento climatico e fornire ambienti di vita più sani per i cittadini, ma significa anche che il trasportatore è meno affidabile per l'infrastruttura, quindi più flessibile e una significativa riduzione dei costi di raffreddamento dei prodotti.

Ricarica con pannelli solari

Un concetto meno collaudato nel settore della mobilità è l'utilizzo di pannelli solari per caricare la batteria. Esistono concetti che mostrano un grande potenziale per le auto che utilizzano l'energia del sole per ricaricare un sistema di batterie che fa funzionare un motore. Questi pannelli potrebbero essere installati sopra - o anche ai lati - di un rimorchio e generare elettricità. Analogamente all'asse energetico, i pannelli solari potrebbero alimentare le batterie per mantenere la refrigerazione in funzione più a lungo. Secondo Sono Motors, un'integrazione solare fornirà all'unità di refrigerazione del rimorchio una potenza aggiuntiva di 9,8 kW, con conseguente risparmio di carburante e riduzione delle emissioni di carbonio.

"Una prova su strada ha dimostrato che l'unità di refrigerazione per il trasporto alimentata dal sole è un valido sostituto delle TRU diesel: soddisfa i requisiti dei percorsi più impegnativi, consente di risparmiare significativamente sul TCO e supporta una strategia a zero emissioni. Sosteniamo qualsiasi innovazione che possa supportare il settore nella decarbonizzazione".

Alastair Gough, Responsabile dello sviluppo commerciale di Sunswap

 

Montaggio

Nei modelli di semirimorchi frigo di nuova produzione, il sistema elettrico può essere integrato nel progetto fin dall'inizio. L'integrazione completa dei componenti e del cablaggio elettrico è il modo più sicuro per montare un TRU, le batterie, un'unità di ricarica ed eventuali soluzioni di alimentazione aggiuntive a bordo. Questo garantisce la sicurezza d'uso ed è progettato per essere il più duraturo. Opzionalmente, il TRU, il sistema di batterie e la soluzione di ricarica possono essere modificati in modo da poter essere montati sui rimorchi attuali. Con questo cosiddetto retro-fit, i trasportatori devono fare un investimento relativamente basso per elettrificare i loro trasporti a temperatura controllata ed evitare il deprezzamento prematuro dei rimorchi a temperatura controllata. I componenti saranno fissati al rimorchio con morsetti e saldature a punti nei punti più sicuri e affidabili. Il cablaggio elettrico sarà incorporato ordinatamente dove necessario. La Figura 1 mostra una possibile configurazione del sistema completo:

Figura 1: sistema proposto di semirimorchi frigo a basse emissioni

Risultati promettenti

Nei Paesi Bassi, il primo Proof of Concept (PoC) di diversi mesi è stato completato con successo nel luglio 2022. Due unità rimorchio hanno funzionato in modo completamente elettrico per trasportare in sicurezza il gelato Ben & Jerry © sulle calde strade dell'estate olandese. Nei test in corso, viene utilizzato un TRU Thermo King modificato e una batteria agli ioni di litio ad alta densità energetica di Maxwell+Spark. Dal 2016 Maxwell+Spark ha studiato e sviluppato costantemente batterie per la refrigerazione dei trasporti, inizialmente in Africa. Ora, per i test in corso in Europa, è stato realizzato un design speciale per il motore Thermo King TRU. Questo modo di trasporto a temperatura controllata può mantenere le merci refrigerate fino a -25°C utilizzando solo energia verde. Ogni unità potrebbe far risparmiare fino a 25 tonnellate di CO2 all'anno, contribuendo alla riduzione delle emissioni nel settore dei trasporti. I vantaggi complessivi sarebbero una soluzione di rimorchio più pulita ed efficiente.

Cosa c'è dopo?

Visto il successo dei primi test, altri due rimorchi sono stati progettati per essere testati nell'estate del 2022 da TIP e Unilever. L'ipotesi del primo test è stata ampliata: non solo una grande riduzione delle emissioni di gas serra e un'affidabilità pari o superiore all'attuale soluzione a diesel. Ma anche fornire un vantaggio economico di riduzione dei costi per il carburante e ridurre in modo significativo il disturbo acustico. È necessario svolgere ulteriori attività di ricerca e sviluppo per progettare e integrare perfettamente l'e-TRU e la batteria e garantire la soluzione più efficiente e sicura. Altre possibili integrazioni, come l'asse energetico e i pannelli solari, dovrebbero essere sperimentate per scopi specifici nel giusto contesto. La messa in opera di queste soluzioni e il loro attento monitoraggio per più iterazioni consentirà una sicura e rapida adozione delle soluzioni a batteria nella catena del freddo da parte dei trasportatori di tutto il mondo.

"TIP ha visto i suoi clienti cercare sempre più di adottare soluzioni di rimorchio più pulite ed efficienti. Sosteniamo le soluzioni innovative che spingono il settore a essere più sostenibile, quindi la sostituzione dei TRU alimentati a diesel con TRU elettrici è un progresso in cui crediamo. Per questo motivo investiamo in questo progetto, lo testiamo e otteniamo la prova di concetto. Non produciamo cose, ma le facciamo accadere".

Rogier Laan, Vicepresidente vendite e marketing globale di TIP

 

"Con la logistica e la distribuzione che rappresentano circa il 15% delle nostre emissioni, stiamo spostando la nostra catena del freddo verso fonti di energia più pulite. Stiamo collaborando con gli innovatori per sperimentare nuove tecnologie e trovare nuove soluzioni. Questo viaggio di co-creazione ci fornirà preziosi insegnamenti e spunti per aiutarci a ridurre le emissioni della nostra flotta di veicoli".

Michelle Grose, Responsabile della logistica e dell'approvvigionamento presso di Unilever

Conclusione

Per il settore logistico è diventato chiaro che la rete di distribuzione della catena del freddo deve innovare verso soluzioni affidabili a emissioni zero. Affidarsi a motori diesel obsoleti non è più fattibile, a causa del loro contributo (relativamente poco discusso) al riscaldamento globale, al disturbo acustico e all'aumento dei costi. Per non perdere di vista le restrizioni legali che spingono a cambiamenti rapidi e poco ponderati, ma anche la motivazione interna del settore dei trasporti a muoversi verso le emissioni zero, questo documento sceglie di investire nelle possibilità elettriche a disposizione e di esplorarle in contesti e ambienti diversi con tutte le parti interessate. La ricerca è promettente e mostra i benefici ambientali dell'elettrificazione. Le attuali soluzioni a batteria superano le aspettative, ma c'è ancora molto da guadagnare nella generazione di energia a bordo per diventare più indipendenti e garantire l'efficienza energetica. L'elettrificazione della catena di trasporto a temperatura controllata è una proposta entusiasmante per molte parti, dallo spedizioniere al vettore, fino al fornitore di attrezzature, con una riduzione dei costi e miglioramenti che migliorano la qualità della vita dei cittadini e, soprattutto, combattono il cambiamento climatico su larga scala.