รักษาความเย็น – จากร้านค้าสู่ประตูบ้าน

การขนส่งอาหาร ยา ของเน่าเสียง่าย และสิ่งของอื่นๆ ที่ไวต่ออุณหภูมิในระยะทางไกลและเป็นระยะทางไกลต้องอาศัยรถบรรทุกห้องเย็น ประมาณ 2% ของรถบรรทุกประมาณ 38 ล้านคันในอเมริกาเหนือบนท้องถนนในปัจจุบันถูกแช่เย็นและสร้างรายได้ 12 พันล้านดอลลาร์ต่อปีจากการขนส่งสินค้า (รายได้จากค่าขนส่งทั้งหมดประมาณ 750 พันล้านดอลลาร์ต่อปี) การเคลื่อนย้ายพื้นผิวของสินค้าเกี่ยวข้องกับเครือข่ายที่ซับซ้อนของท่าเรือ โกดัง โรงงาน และฟาร์มที่ป้อนผลิตภัณฑ์เข้าสู่รถบรรทุกระยะไกลที่จัดส่งไปยังศูนย์กระจายสินค้าและร้านค้าในท้องถิ่น การส่งมอบไมล์สุดท้ายจะย้ายสินค้าคงคลังจากศูนย์กระจายสินค้าและร้านค้าไปยังบ้านและธุรกิจของลูกค้าปลายทาง โดยสร้างรายได้ประมาณ 60 พันล้านดอลลาร์ต่อปี 10% ของเหล่านี้ ($ 6B / ปี) เป็นการจัดส่งแบบแช่เย็น

การกระจายโซ่เย็นเป็นกระบวนการเฉพาะทางที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของผลิตภัณฑ์ที่ไวต่ออุณหภูมิตั้งแต่จุดกำเนิด (โรงงาน ฟาร์ม คลังสินค้า ศูนย์กระจายสินค้า) ไปจนถึงผู้ใช้ปลายทาง ระยะเวลาในการจัดเก็บ/ขนส่งและการควบคุมอุณหภูมิมีความสำคัญต่อการวางแผน ตรวจสอบ และดำเนินการเพื่อรักษาคุณภาพและความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ การใช้งานในช่วงแรกใช้น้ำแข็งธรรมชาติและน้ำแข็งแห้ง และจำกัดให้อยู่ในระยะทางสั้นๆ รถบรรทุกห้องเย็นแบบกลไก ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1935 โดย Fredrick Jonesวิศวกรที่มีการศึกษาด้วยตนเองและประสบความสำเร็จซึ่งรับใช้ในกองทัพสหรัฐฯ ในสงครามโลกครั้งที่ 1956 นวัตกรรมนี้มีบทบาทสำคัญในสงครามโลกครั้งที่ XNUMX โดยเป็นการขนส่งยา เลือด และอาหารไปยังกองทหารสหรัฐฯ การเริ่มต้นระบบทางหลวงระหว่างรัฐของสหรัฐฯ ในปี XNUMX ได้เห็นการปรับปรุงอย่างมากในด้านความจุ ประสิทธิภาพ และช่วงของรถบรรทุกห้องเย็น (ที่รู้จักกันอย่างสนิทสนมและน่าอัศจรรย์ว่า “ตู้เย็น” Bill Maher ถูกใจสิ่งนี้!)

ทางไกลที่สุด ตู้เย็น ใช้ระบบทำความเย็นเชิงกลเพื่อควบคุมอุณหภูมิของปริมาตรภายในทั้งหมดของรถเทรลเลอร์หรือตู้คอนเทนเนอร์ที่เก็บผลิตภัณฑ์ การผสมผสานของของเหลวหล่อเย็น คอมเพรสเซอร์ ฉนวน และการระบายอากาศ ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยดีเซลโดยเฉพาะ ซึ่งให้พลังงานสำหรับการทำงานของหน่วยทำความเย็น ตัวเลือกการจัดส่งไมล์สุดท้ายจำนวนมากยังใช้วิธีนี้ในรูปแบบต่างๆ

การเพิ่มขึ้นของอีคอมเมิร์ซและการระบาดใหญ่ของ Covid ได้เพิ่มการส่งมอบในระยะทางสุดท้ายในตู้เย็นอย่างมีนัยสำคัญจากร้านค้าและศูนย์กระจายสินค้าไปยังผู้ใช้ปลายทาง เครือร้านขายของชำและยักษ์ใหญ่ด้านอีคอมเมิร์ซมองเห็นโอกาสสำคัญในการส่งสินค้าที่เน่าเสียง่ายได้ภายในวันเดียวกัน เช่น ของชำ ชุดอาหารกึ่งสำเร็จรูป และยารักษาโรค ตามมาด้วยการลงทุนในคลังสินค้าและ การจัดส่ง. รถตู้ หุ่นยนต์ และโดรนที่ออกแบบมาโดยเฉพาะและสร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์คือตัวเลือกบางส่วนที่กำลังได้รับการพัฒนาสำหรับการส่งมอบเหล่านี้

นวัตกรรมหลักๆ ที่เกิดขึ้นในรถบรรทุกระยะสุดท้าย ได้แก่:

1. รถบรรทุกขนาดเล็กน้ำหนักเบา: การจัดส่งจำนวนมากไปยังร้านขายของชำและร้านค้าปลีกอื่นๆ ใช้รถบรรทุกและ/หรือรถพ่วงประเภท 5 ถึง 7 การส่งมอบบ้านใช้รถตู้คลาส 1 ถึง 4 ซึ่งลดความต้องการการรับรองผู้ขับขี่ และมีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของระยะเวลาในการส่งมอบ ค่าพลังงาน และที่จอดรถ รถบรรทุกเหล่านี้โดยทั่วไปจะมีน้ำหนักตัวถัง < 10,000 ปอนด์
2. ยานพาหนะไฟฟ้า: การให้ความสำคัญกับการปล่อยยานพาหนะที่ลดลงและมลภาวะทางเสียงเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังผลักดันการเปลี่ยนจากเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้แก๊สหรือดีเซลไปเป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ ประโยชน์อื่นๆ ได้แก่ ค่าบำรุงรักษาที่ลดลงเนื่องจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยลง
3. เครื่องทำความเย็นไฟฟ้า: การเปลี่ยนไปใช้ระบบทำความเย็นที่ทำงานด้วยพลังงานไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ (เทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล) นั้นได้รับแรงหนุนจากความจำเป็นในการควบคุมการปล่อยมลพิษและมุ่งไปสู่การแก้ปัญหาระยะทางสุดท้ายที่ยั่งยืน ยังคงใช้ของเหลวหล่อเย็นแบบวงปิดและคอมเพรสเซอร์เพื่อให้ควบคุมอุณหภูมิได้ ระบบทำความเย็นด้วยไฟฟ้าเป็นส่วนเสริมตามธรรมชาติของการใช้รถยนต์ไฟฟ้าเพื่อให้มีการขนส่งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเงียบในย่านที่พักอาศัย ความร่วมมือระหว่างผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าและผู้ให้บริการระบบระบายความร้อน กล่าวถึงส่วนการจัดส่งไมล์สุดท้ายแบบแช่เย็นแบบใช้ไฟฟ้าทั้งหมด
4. เครื่องทำความเย็นโซลิดสเตต เป็นหมวดหมู่เฉพาะ 3 ประเภท แต่ใช้เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกตามเอฟเฟกต์ Peltier ไม่ใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ของเหลวหล่อเย็น หรือคอมเพรสเซอร์ และขจัดอันตรายจากภาวะโลกร้อนจากการรั่วไหลของสารทำความเย็น (สารทำความเย็นทั่วไปคือไฮโดรคาร์บอนหรือไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน) ซึ่งทำให้เกิดการดูดซับความร้อนในบรรยากาศได้สูงกว่า CO2000 ถึง 2 เท่า และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน
5. ยานพาหนะที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์เพื่อการขนถ่ายสินค้าตามหลักสรีรศาสตร์ การพิจารณาที่สำคัญในการปกป้องความปลอดภัยและสุขภาพของผู้ปฏิบัติงาน
6. การปรับแต่งสำหรับสายผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายและช่วงอุณหภูมิ: การส่งมอบไมล์สุดท้ายมีความต้องการเฉพาะสำหรับลูกค้าแต่ละราย และอาจเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ผสมกัน

เครื่องทำความเย็นแบบโซลิดสเตตสำหรับการส่งมอบไมล์สุดท้าย

เครื่องทำความเย็นแบบโซลิดสเตตหมายถึงการควบคุมอุณหภูมิโดยเทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริก โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้ เอฟเฟกต์เพลเทียร์ ซึ่งใช้องค์ประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ เช่น บิสมัท เทลลูไรด์ เพื่อถ่ายโอนโหลดความร้อนแบบแอคทีฟและพาสซีฟจาก "แผ่นระบายความร้อน" (รักษาที่อุณหภูมิเป้าหมายที่สามารถต่ำได้ถึง -60C ) ไปยัง "จานร้อน" (ซึ่งเป็นฮีตซิงก์ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าสภาพแวดล้อมสองสามองศา อุณหภูมิ). เทอร์โมอิเล็กทริกคูลเลอร์หรือ TEC ถูกนำมาใช้ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1980 เพื่อทำให้เลเซอร์และเครื่องตรวจจับเย็นลงสำหรับการใช้งานด้านการสื่อสาร และเป็นเครื่องมือในการขับเคลื่อนการสื่อสารแบนด์วิดธ์สูงและการปฏิวัติการประมวลผล (ดูรูปที่ 1)

การกลับขั้วไฟฟ้าทำให้สามารถใช้ TEC ในโหมดทำความร้อนได้ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในการใช้งานที่มีการแกว่งของอุณหภูมิแวดล้อมขนาดใหญ่ ซึ่งต้องรักษาด้านเย็นไว้ที่อุณหภูมิคงที่ นอกจากนี้ยังเปิดโอกาสให้ใช้เทคโนโลยีประเภทนี้ในการส่งมอบสิ่งของที่อุ่นหรือร้อน เช่น อาหารสำเร็จรูป

ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกนั้นชัดเจน - มีความเชื่อถือได้สูงกว่า (ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและคอมเพรสเซอร์) ไม่มีไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs) หรือสารทำความเย็นที่เป็นพิษ (ซึ่งอาจรั่วไหลและก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม) ข้อกำหนดด้านขนาดและน้ำหนักที่ลดลง และการทำงานที่เงียบกว่า นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถควบคุมอุณหภูมิแบบแยกส่วน กระจาย และเน้นเชิงพื้นที่ และประสิทธิภาพปลั๊กผนังโดยรวมดีขึ้นกว่าเทคนิคการทำความเย็นแบบเดิม ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อทำให้ปริมาตรเชิงพื้นที่ทั้งหมดของคอนเทนเนอร์หรือรถพ่วงเย็นลง

เดิมทีการระบายความร้อนด้วยโซลิดสเตตใช้เพื่อทำให้เย็นลงหรือทำให้ชิปออปติคัลและชิปอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมีความเสถียรในการระบายความร้อนด้วยความร้อนเพียงเล็กน้อย เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น มันถูกใช้สำหรับแอสเซมบลีที่ใหญ่ขึ้น เช่น เลเซอร์อุตสาหกรรมและคอมพิวเตอร์ การปรับขยายให้เป็นพื้นที่ขนาดใหญ่นั้นไม่สามารถทำได้ในขั้นตอนนี้ (เช่น การทำให้รถพ่วงทั้งหมดเย็นลงในรถบรรทุก Class 8) เนื่องจากต้องคำนึงถึงต้นทุน การใช้พลังงาน และความจุ อย่างไรก็ตาม ภาชนะปริมาณพอเหมาะเช่น ตู้แช่เครื่องดื่ม และ ตู้เย็นใต้เคาน์เตอร์ สำหรับการใช้งานทางการแพทย์และในห้องปฏิบัติการสามารถนำไปใช้ได้จริงในปัจจุบัน

การออกเสียงซึ่งตั้งอยู่ในรีเสิร์ชไทรแองเกิลพาร์ค (นอร์ทแคโรไลนา) เป็นบริษัทเซมิคอนดักเตอร์ที่เชี่ยวชาญในการพัฒนาและผลิต TEC สำหรับการใช้งานในตลาดมวลชน ตั้งแต่การสื่อสารและ LiDAR ไปจนถึงการขนส่ง การควบคุมสภาพอากาศ และการจัดเก็บวัคซีน จนถึงปัจจุบันได้ระดมทุน 250 ล้านดอลลาร์ มีพนักงาน 200 คน และมีความร่วมมือกับพันธมิตรด้านการผลิตอย่าง Fabrinet ในประเทศไทย นอกเหนือจากทรัพย์สินทางปัญญาในพื้นที่เซมิคอนดักเตอร์แล้ว บริษัทยังให้ความสำคัญกับการผสานรวมผลิตภัณฑ์ TEC เข้ากับโซลูชันตู้เย็นแบบโซลิดสเตตเฉพาะแอปพลิเคชันและปรับแต่งได้สำหรับห้องปฏิบัติการ การขายสินค้า การควบคุมสภาพอากาศ และการปฏิบัติตามข้อกำหนดของห่วงโซ่ความเย็น

รูปที่ 2 แสดงระบบนิเวศการจัดการห่วงโซ่ความเย็นที่ Phononic จัดการ รวมถึงการจัดเก็บและการโหลดที่ร้านค้า คลังสินค้า และศูนย์ปฏิบัติตาม ตลอดจนการขนส่งระยะทางสุดท้ายระหว่างสถานที่เหล่านี้กับลูกค้าขั้นสุดท้าย

ผลิตภัณฑ์โท้ทของบริษัท (รูปที่ 3) รวม TEC เข้าด้วยกันเพื่อให้การระบายความร้อนภายในปริมาตรของโท้ต และสารทำความเย็น CO2/น้ำ เพื่อขจัดความร้อนสู่ชั้นบรรยากาศผ่านพัดลมในตัว ขนาดกระเป๋าสามารถปรับแต่งได้และมี 2 รุ่น คือแบบแช่เย็นและแช่แข็ง รุ่นก่อนใช้พลังงาน ~40W ในสภาวะคงตัว ในขณะที่รุ่นช่องแช่แข็งกินไฟ ~100W เหมาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในแง่ของการใช้พลังงานและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ โซลูชันนี้มอบโซลูชันอุณหภูมิที่กำหนดเองโดยขึ้นอยู่กับน้ำหนักบรรทุกของผลิตภัณฑ์ และผสานรวมการเชื่อมต่อ IoT เพื่อตรวจสอบและติดตามการปฏิบัติตามอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง

Phononic ร่วมมือกับ Sortimo ซึ่งปรับแต่งรถตู้ไฟฟ้าของ Ford แบบขยายเป็นรถ Tri-Temp สำหรับการสาธิตของลูกค้า จนถึงปัจจุบัน บริษัทมีการติดตั้งเชิงพาณิชย์ 15 แห่ง และคาดว่าจะเพิ่มในอนาคตอันใกล้ Tony Atti ซีอีโอของ Phononic กล่าวว่า “เราเห็นโอกาสในการใช้ประโยชน์จากแพลตฟอร์มเซมิคอนดักเตอร์ของเราและการออกแบบระบบแบบบูรณาการเพื่อมอบโซลูชั่นที่ยั่งยืนและประหยัดต้นทุนสำหรับการส่งมอบห่วงโซ่ความเย็นแบบ end-to-end/ไมล์สุดท้าย การทดสอบเบื้องต้นบ่งชี้ว่าร้านของชำขนาดกลางที่มีร้านค้า 60 แห่งสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานประจำปีสำหรับการจัดส่งได้ 1 ล้านเหรียญสหรัฐ และหลีกเลี่ยงการปล่อย CO800 มากกว่า 2 เมตริกตัน เมื่อเทียบกับยานพาหนะขนส่งน้ำมันที่ใช้น้ำแข็งแห้งและแพ็คเจล” ในอนาคต เราจะดำเนินการเกี่ยวกับศูนย์ปฏิบัติตามคำสั่งซื้อ การส่งมอบไมล์กลาง การรับสินค้าในร้านค้า/ริมทาง และการส่งมอบไมล์สุดท้ายด้วยรถบรรทุกและโดรน Tri-Temp”

โซลูชันการจัดส่งไมล์สุดท้ายที่กำลังจะเกิดขึ้น

บริษัทอีคอมเมิร์ซรายใหญ่กำลังลงทุนในรถยนต์ไฟฟ้าสำหรับการส่งมอบไมล์สุดท้าย สัดส่วนการถือหุ้นของ Amazon ใน Rivian เป็นตัวอย่างหนึ่ง Walmart ร่วมมือกับ Canoo สำหรับความสามารถที่คล้ายคลึงกัน แม้ว่าสิ่งเหล่านี้มีไว้สำหรับการจัดส่งทั่วไป แต่กระเป๋าเก็บความเย็นแบบโซลิดสเตตนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขนส่งสินค้าบางประเภท

เมื่ออีคอมเมิร์ซและการส่งมอบผ่านแอพเพิ่มขึ้น รูปแบบใหม่ของการขนส่งไมล์สุดท้ายก็เกิดขึ้น สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเป็นอิสระ (หุ่นยนต์ โดรน และรถตู้) และขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า อเมซอน เมื่อเร็วๆ นี้ เปิดตัวหุ่นยนต์ส่งของ Amazon Scout และได้รับอนุญาตจาก FAA ให้จัดส่งอาหารและยาโดยใช้โดรน

Nuro ผู้ผลิตรถตู้อิสระ มีความร่วมมือกับ Kroger, สำหรับส่งของชำ และ Domino's สำหรับส่งพิซซ่า เพิ่งเซ็นสัญญากับ Uber Eats for จัดส่งอาหารจากร้านอาหารสู่บ้านและธุรกิจ.

มองหาการใช้ประโยชน์จากวิทยาเขตของวิทยาลัยที่มีประชากรสูงพร้อมนักศึกษาที่หิวโหย Starship Technologies เพิ่งประกาศ บริการส่งอาหารด้วยหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิสซูรี อาหารร้อนและเย็นส่งจากโรงอาหารไปยังสถานที่ต่าง ๆ ในวิทยาเขตผ่านการส่งมอบหุ่นยนต์ที่ใช้แอพ

โซลูชันการควบคุมอุณหภูมิแบบโซลิดสเตตที่มีน้ำหนักเบา ประหยัดพลังงาน และยั่งยืนสำหรับการส่งมอบผลิตภัณฑ์แช่เย็น แช่แข็ง หรืออุ่น เป็นส่วนเสริมที่สมบูรณ์แบบสำหรับโหมดการขนส่งที่เกิดขึ้นใหม่เหล่านี้สำหรับการจัดส่งไมล์สุดท้าย