Разработка устойчивой пищевой холодильной цепи

Проектирование устойчивых холодильных цепей пищевых продуктов требует выхода за рамки линейного представления о пищевой холодильной цепи. Необходимо использовать комплексный системный подход, учитывающий динамические и взаимосвязанные отношения и обратные связи между процессами, а также социальные, экономические и экологические последствия в рамках всей системы. Также важно использовать подход, ориентированный на будущее, и понимать, как потребности, требования и технологии холодильной цепочки могут изменяться с течением времени. С этой целью полезно понять ключевые энергетические и экологические факторы устойчивости пищевой холодильной цепи, а также факторы роста холодильной цепи в целом (см. обсуждение в разделе 2.4), и то, как они будут влиять на спрос и обеспечение холодильной цепи в ближайшие десятилетия. Также важно определить ключевые барьеры на пути успешного внедрения устойчивых продовольственных холодильных цепей для всех.

Эти барьеры необходимо будет устранить, чтобы способствовать устойчивому расширению с минимальным воздействием на окружающую среду, а также достижению ЦУР и укреплению устойчивости сообщества и системы. Уже сейчас широкий спектр технологий, проектов, финансовых и бизнес-моделей, местной и международной политики и других усилий направлен на решение проблем, связанных с устойчивым развитием пищевой холодильной цепи. Имея представление об основных движущих силах и препятствиях для устойчивых пищевых холодильных цепей, разработчики холодильных цепей, правительства, политики и финансисты могут определить наиболее экономически эффективный путь перехода к более разумной, обезуглероженной и устойчивой системе пищевых холодильных цепей, а также обеспечить лучшую согласованность между секторами для снижения инвестиционных рисков.. В конечном счете, необходимы комплексные подходы на системном уровне для обеспечения устойчивой пищевой холодильной цепочки в долгосрочной перспективе.

Энергетические и экологические факторы устойчивой пищевой холодильной цепи

Устойчивость пищевой холодильной цепочки определяется многочисленными энергетическими и экологическими факторами. К ним относятся новые нормативные акты, политика и инициативы, вызванные повышением осведомленности о важнейшей роли устойчивых холодильных цепей в достижении более широких целей в области климата и устойчивого развития; передовые подходы к проектированию и технологии охлаждения, обеспечивающие нулевой уровень озонового слоя и меньшее воздействие на климат и ресурсы; изменения в видах транспорта; и другие факторы. Цели, задачи и обязательства в области устойчивого развития и борьбы с изменением климата Важность охлаждения и холодильных цепей для достижения ЦУР и амбициозных целей в области изменения климата получает все большее признание во всем мире.

Многие страны разрабатывают и внедряют национальные планы по охлаждению при поддержке сообщества специалистов в области охлаждения. Эти планы включают в себя дорожные карты и графики для достижения устойчивой экономии на охлаждении, включая краткосрочные и долгосрочные соображения по переходу на хладагенты (поэтапный отказ от ГХФУ и ГФУ-низкоуглеродистых соединений), снижению спроса на охлаждение, повышению минимальных стандартов энергоэффективности (MEPS) и достижению целей по обеспечению всеобщего доступа к устойчивому охлаждению.

По состоянию на 2021 год 55 стран обязались сократить свои выбросы при охлаждении либо в рамках своих расширенных национальных взносов (NDC), либо в рамках долгосрочных климатических планов в рамках Парижского соглашения; это больше, чем только в 6 странах, которые включили охлаждение в свои NDC в 2015 году (Clean Cooling Collaborative 2021). Международное сообщество также признало роль холодильных цепей в продовольственных системах в Римской декларации о вкладе Монреальского протокола в сокращение потерь продовольствия за счет устойчивого управления холодильными цепями (вставка 8) и в резолюции Ассамблеи ООН по окружающей среде 2019 года (вставка 9) (Секретариат по озону 2021b).

В Римской декларации подчеркивается “важность продолжения национальных действий и международного сотрудничества для содействия развитию холодильной цепи, в том числе путем использования устойчивого и экологически чистого охлаждения для сокращения потерь пищевых продуктов”. Возросшая осведомленность о потерях и отходах продовольствия и связанных с ними воздействиях на окружающую среду также побудила многие предприятия включить этот вопрос в свою повестку дня. Например, во время переговоров ООН по климату в Глазго, Шотландия, в 2021 году розничные продавцы продуктов питания Tesco, Sainsbury’s, Waitrose, Co-op и M&S пообещали к 2030 году вдвое сократить воздействие на окружающую среду производимых ими пищевых отходов в Соединенном Королевстве, сотрудничая с WWF (Lee 2021).

Римская декларация о вкладе Монреальского протокола в сокращение потерь продовольствия

Монреальский протокол регулирует производство и потребление озоноразрушающих веществ, которые широко используются в холодильной технике. Многие из них также являются мощными парниковыми газами. Монреальский протокол, ратифицированный всеми странами, способствовал поэтапному отказу от 99 процентов этих химических веществ во всем мире, и его часто считают, по словам бывшего генерального секретаря ООН Кофи Аннана в 2003 году, “возможно, самым успешным международным природоохранным соглашением на сегодняшний день” (Секретариат по озону, 2009).

Монреальский протокол также повысил осведомленность о необходимости разработки энергоэффективных решений в секторе охлаждения и кондиционирования воздуха для удовлетворения спроса как на системы охлаждения для обеспечения комфорта человека, так и на холодильные цепи для консервирования пищевых продуктов (и фармацевтических препаратов). Поправка Кигали, которая была принята в 2016 году и устанавливает четкий график постепенного отказа от ГФУ во всем мире, вступила в силу 1 января 2019 года и, как ожидается, положит начало глобальным усилиям по технологическому преобразованию в нескольких отраслях промышленности. Эти отрасли, к которым относятся коммерческое холодильное оборудование и сектор холодильных цепей в более широком смысле, зависят от газообразных хладагентов и, таким образом, будут затронуты продолжающимися усилиями по поэтапному отказу от озоноразрушающих веществ и ГФУ.

По этой причине на 31-м совещании Сторон Монреальского протокола в Риме в 2019 году правительство Италии в координации с Секретариатом по озону и ФАО поддержало Римскую декларацию о вкладе Монреальского протокола в сокращение потерь пищевых продуктов за счет устойчивого развития холодильной цепи. Декларация, подписанная примерно 84 Сторонами по состоянию на 2021 год, призвана подчеркнуть роль холодильной цепи в реализации Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года и достижении ЦУР, связанных с искоренением голода и нищеты, продовольственной безопасностью, улучшением питания, борьбой с изменением климата, устойчивым сельским хозяйством и рыболовством, а также здоровьем и благополучием людей.- бытие.

Стороны, подписавшие Декларацию, среди прочего, обязуются работать над осуществлением национальных действий и международного сотрудничества в целях содействия развитию холодильной цепи, в том числе путем использования устойчивого и экологически чистого охлаждения для сокращения потерь пищевых продуктов, а также над укреплением сотрудничества и координации между правительствами, учреждениями Монреальского протокола, Специализированные учреждения ООН, существующие частные и государственные инициативы, и все соответствующие заинтересованные стороны для обмена знаниями и продвижения инноваций в области энергоэффективных решений и технологий, которые сокращают использование веществ, регулируемых Монреальским протоколом, при разработке холодильной цепи.

Таким образом, Декларация представляет собой ключевую веху в глобальных действиях по обеспечению устойчивости холодильных цепей в контексте действий по глобальному изменению климата и устойчивому развитию, которая служит руководящей основой для всех участников в решении этой проблемы на национальном и глобальном уровнях.

Ассамблея Организации Объединенных Наций по окружающей среде (UNEA), высший международный орган по охране окружающей среды, приняла на своей четвертой сессии в марте 2019 года резолюцию, озаглавленную “Содействие устойчивой практике и инновационным решениям для сокращения потерь продовольствия и отходов”. Резолюция призывает правительства, промышленность, организации и органы ООН предпринять ряд действий, в том числе: разработать и распространить передовой опыт в отношении комплексных, энергоэффективных и безопасных решений для холодовых цепей, которые приносят пользу фермерам и производителям, а также внедрить инновационные технологии послеуборочной обработки, соответствующие международным обязательствам в отношении технологий устойчивого охлаждения. а также логистика и транспортировка пищевых продуктов, которые могут продлить срок годности чувствительных продуктов.

Содействовать проведению прикладных исследований, посвященных ‣ влиянию климатических условий на производство, хранение и транспортировку, которое приводит к потере продуктов питания и образованию отходов в самых разнообразных условиях окружающей среды, в том числе в странах с высокой температурой окружающей среды; ‣ инновационным решениям, позволяющим избежать потерь и минимизировать воздействие, выявленное в производственной цепочке; и ‣ промышленности привлечение к внедрению соответствующих энергоэффективных холодильных установок и других решений для холодовых цепей для фермеров, производителей и малых и средних предприятий, в том числе на объектах послеуборочной и перерабатывающей промышленности, а также на транспорте.

Усилия по увеличению местного производства продуктов питания

Увеличение количества продуктов питания, производимых на местном уровне, может снизить зависимость страны от импорта и обеспечить более стабильные поставки продовольствия – потребность, которая была выдвинута на первый план пандемией COVID-19. Увеличение местного производства также приводит к сокращению расстояний, на которые приходится передвигаться, что может привести к снижению потребности в охлаждении при транспортировке и хранении. Согласно одной из оценок, используя такое же количество топлива, 5 килограммов продуктов питания можно перевезти на 3800 километров морским транспортом, на 2400 километров по железной дороге, на 740 километров на грузовом автомобиле и только на 43 километра по воздуху (Brodt and Feenstra, 2007).

Например, чтобы увеличить местное производство, британский онлайн-супермаркет Ocado вложил значительные средства в вертикальное фермерство (BBC News, 2019; Baker and Laister, 2021), сектор, который, по прогнозам, вырастет с 3,6 млрд долларов в 2021 году до 17,6 млрд долларов в 2028 году, что составляет 25% в годовом исчислении. цент (Fortune 2021). Однако местное производство, скорее всего, не сможет удовлетворить весь спрос из-за различных факторов, и по-прежнему будет необходимо обеспечить связь холодильной цепочки с районами, более подходящими для производства продуктов питания.

Новые технологии нанесения покрытий на пищевые продукты и упаковки

Новые технологии могут увеличить срок хранения продуктов в сочетании с охлаждением, а в некоторых случаях и уменьшить потребность в охлаждении. Например, в кооперативных магазинах Великобритании поставщик свежих продуктов Jepco представил свою инновационную продукцию Living Lettuce, в рамках которой салат-латук поставляется целиком, с неповрежденной корневой системой, что позволяет ему храниться дольше, чем традиционные листья салата в пакетиках, и составляет не менее семи дней (Чешир, 2021). Другим примером является Apeel — съедобная оболочка растительного происхождения, изготовленная из липидов и глицеролипидов, которые содержатся в кожуре, семенах и мякоти фруктов и овощей. Разработанное Apeel Sciences покрытие создает естественный барьер, который удерживает влагу и уменьшает окисление, а также позволяет увеличить срок хранения в два раза по сравнению с необработанными продуктами (Apeel 2021).

Увеличение доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии

Доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии растет во многих странах в рамках усилий по декарбонизации. Во всем мире производство энергии из возобновляемых источников растет быстрее, чем общий спрос на электроэнергию (Международное агентство по возобновляемым источникам энергии [IRENA], 2020), а солнечные фотоэлектрические системы и ветер становятся самыми дешевыми источниками электроэнергии во многих регионах (IRENA, 2018). Однако доля современных возобновляемых источников энергии в мировом конечном потреблении энергии по-прежнему остается низкой и составляет 10%, и лишь незначительно увеличилась с 9,5% в 2015 году из-за одновременного увеличения потребления энергии (IRENA 2020). В целом, рост использования возобновляемых источников энергии позволит большему количеству предприятий холодильной цепи использовать электроэнергию, получаемую не из ископаемого топлива.

Тепловое мышление

Во многих случаях обеспечение охлаждения и обогрева могло бы быть достигнуто более эффективно, действенно и иногда синергетически за счет использования отработанных и/или нерационально используемых тепловых энергетических ресурсов и накопителей тепловой энергии, а не электричества и (химических) батарей. Некоторые розничные продавцы внедрили технологию, которая улавливает тепло, отводимое холодильными установками, для использования в системах отопления помещений и горячего водоснабжения в магазинах, обеспечивая экономию энергии и выбросов и приводя к общему сокращению выбросов.

Благодаря интеграции накопителей тепловой энергии тепло накапливается в периоды высокой нагрузки на холодильную установку и низких требований к отоплению, а затем становится доступным для использования в периоды высокой потребности в отоплении. Исследование показывает, что интегрированная система отопления и охлаждения с аккумулированием тепла может привести к снижению ежегодных выбросов парниковых газов до 13% и энергопотребления до 18% по сравнению с рекуперацией тепла с помощью газового котла (Maouris et al., 2020). Энергию холода также можно накапливать, чтобы избежать пиковых нагрузок и обеспечить бесперебойное снабжение во время простоев.

Внедрение альтернативных циклов охлаждения

Парокомпрессионный цикл по-прежнему является наиболее широко применяемым методом охлаждения. Однако существует множество альтернативных вариантов (вставка 10). Например, сорбционные холодильные циклы работают за счет термического воздействия и обеспечивают гибкость в использовании источников энергии (вставка 11). Ученые и инженеры изучают альтернативные варианты, такие как магнитное или термоакустическое охлаждение. Хотя они и являются многообещающими, необходимы дополнительные исследования и разработки, чтобы эти технологии стали реальной альтернативой традиционным системам сжатия пара.

New Leaf Dynamic Technologies Private Limited: GreenCHILL – холодильные камеры, работающие на биомассе

Вместо того чтобы полагаться на электричество или ископаемое топливо, GreenCHILL использует биомассу для охлаждения с помощью технологии адсорбционного охлаждения, в которой в качестве хладагента с нулевым ПГП используется раствор воды и R-717 (аммиака). Цикл адсорбции работает за счет горячей воды, которая подается через котельную установку, использующую биомассу в качестве источника тепла. Система GreenCHILL может быть интегрирована в любую стандартную промышленную холодильную камеру емкостью 10-20 тонн, вместимостью до 150 тонн, которая может использоваться в качестве холодильного хранилища, предохладителя, камеры дозревания или охладителя молока. GreenCHILL заменяет традиционную систему прямого расширения и работает независимо от электросети, солнечной энергии или дизельного генератора. Благодаря минимальному количеству движущихся частей система бесшумна и не требует особого технического обслуживания.

По состоянию на 2021 год компания New Leaf установила холодильные камеры емкостью 800 тонн, что принесло пользу более чем 5000 фермерам по всей Индии. Это помещение служит маркетинговой площадкой для продажи скоропортящихся продуктов с ферм, что приносит дополнительный доход в размере 6000 долларов с каждой установки в год. Компания New Leaf также провела обучение более 200 фермеров методам управления послеуборочными работами с целью сокращения послеуборочных потерь с более чем 30% в настоящее время до менее чем 5%. New Leaf также обучает и нанимает местных женщин и молодежь для ежедневного управления предприятиями GreenCHILL, обеспечивая доход для трех человек на установку и расширяя возможности женщин, занятых в сельскохозяйственном секторе. Одна система GreenCHILL экономит около 40 тонн выбросов парниковых газов в год за счет замены энергосистемы, работающей преимущественно на угле, на экологически чистую местную биомассу. GreenCHILL обеспечивает экономию около 4500 единиц электроэнергии в месяц на 20-тонной холодильной камере.

Coldway Technologies – доставка корзин с едой «последней милей» в экологически чистом контейнере-рефрижераторе

Coldway Technologies, подразделение Sofrigam group, разрабатывает и выводит на рынок самоохлаждаемые контейнеры, используя инновационный подход, основанный на технологии сорбции твердых газов, которая основана на обратимой термохимической реакции между аммиаком и солью металла. Благодаря этой технологии в режиме охлаждения не выделяются парниковые газы, а используемый хладагент не влияет на разрушение озонового слоя. После полной зарядки системы охлаждение и обогрев осуществляются в автономном режиме, работая как тепловой аккумулятор. Компания Coldway освоила этот феномен, чтобы создать бесшумное и экологичное холодильное решение для городской логистики, которое отличается гибкостью и простотой в эксплуатации.

С 2017 года в Париже было развернуто около 50 самоохлаждаемых контейнеров, каждый из которых установлен на электровелосипеде или электромобиле, для доставки корзин с едой в основном пожилым людям. Каждый день в каждом контейнере доставляется более 20 килограммов блюд, которые должны храниться при температуре 4°C (+/-2°C). Контейнеры сертифицированы ATP, и система может выдерживать многократное открывание дверей в течение рабочего дня, гарантируя точное регулирование температуры для обеспечения качества продуктов.

Использование хладагентов с нулевым содержанием ОРС и низким ПГП и учет компромиссов

В ответ на Кигалийскую поправку и в соответствии с соответствующими нормативными актами отрасли пищевой промышленности развитых стран, такие как розничная торговля, общественное питание и бытовая техника, быстро переходят на хладагенты с низким ПГП. Многие развивающиеся страны по-прежнему используют озоноразрушающие вещества, такие как ГХФУ, от которых предполагается полностью отказаться к 2030 году; график поэтапного отказа от ГФУ в соответствии с поправкой Кигали начинается позже, с 2024 года. В качестве примера усилий по переходу на хладагенты с более низким ПГП, Колумбия15 разрабатывает стратегическую дорожную карту для расширения использования альтернатив со “сверхнизким ПГП”, а также для укрепления национального потенциала в области энергоэффективности в подсекторе розничной торговли, способствуя отказу от веществ, контролируемых в соответствии с Монреальским протоколом, и соблюдение Кигалийской поправки.

Такие специализированные национальные стратегии поэтапного отказа разрабатываются и осуществляются во многих развивающихся странах, которые имеют право на получение финансовой и технической помощи от Многостороннего фонда для осуществления Монреальского протокола.16 Кроме того, Многосторонний фонд профинансировал несколько успешных демонстрационных проектов с использованием природных хладагентов в развивающихся странах с целью поддержки и ускорения поэтапного отказа от ГХФУ и постепенного сокращения производства ГФУ.

Национальная стратегия повышения энергоэффективности и прямого воздействия на окружающую среду коммерческих холодильных систем и оборудования в подсекторе розничной торговли Колумбии

Колумбия разработала национальную стратегию, направленную на содействие долгосрочному внедрению (2021-2030 годы) технологических мер, повышающих энергоэффективность и снижающих прямое воздействие на окружающую среду коммерческих холодильных систем и оборудования, используемых в подсекторе розничной торговли (супермаркетах). Стратегия не предусматривает установки систем кондиционирования воздуха. Стратегический документ характеризует спрос на коммерческое холодильное оборудование и системы в секторе розничной торговли и содержит технический анализ основных используемых моделей и конфигураций в зависимости от их энергопотребления и прямого воздействия на окружающую среду (включая выбросы). В нем также содержится информация об альтернативах и мерах по снижению прямого и косвенного воздействия оборудования и систем (например, о новых технологиях с более низким ПГП хладагентов, передовой практике эксплуатации оборудования и систем и экологически обоснованном управлении хладагентами/системами с истекшим сроком службы).

Кроме того, в стратегии излагаются сценарии сокращения выбросов, связанные с реализацией альтернатив и мер; инструменты образования и профессиональной подготовки, имеющие отношение к стратегии; нормативные акты, политика и альтернативные источники финансирования для реализации стратегии; дорожная карта для реализации; а также инструменты или программы для поддержки разработки стратегии. Основным препятствием на пути реализации стратегии является определение механизмов финансирования, которые поддерживают дополнительные капиталовложения, необходимые для приобретения и внедрения технологических мер, повышающих энергоэффективность и снижающих прямое воздействие коммерческих холодильных систем и оборудования на окружающую среду.

Основные проблемы внедрения, стоящие перед страной, связаны с необходимостью: усиления подготовки и переподготовки персонала для удовлетворения новых потребностей отрасли в связи с технологическими изменениями, надлежащей практикой эксплуатации, техническим обслуживанием и окончательной утилизацией холодильных контуров; расширить национальный потенциал сертификации для оказания поддержки техническим специалистам и другим лицам в области технологий и мер, повышающих энергоэффективность и снижающих прямое воздействие на окружающую среду; разработать новые стандарты профессиональной компетентности для реализации мер, повышающих энергоэффективность и снижающих прямое воздействие на окружающую среду.; поощряйте новые специализации или технические карьеры в области коммерческого холодильного оборудования, которые включают установку, техническое обслуживание и эксплуатацию нового оборудования или систем с меньшей отдачей (использование новых хладагентов с нулевым или низким потенциалом нагрева) и большей энергоэффективностью; укрепляйте национальный потенциал в области рекуперации, рециркуляции и регенерации газообразных хладагентов, а также в области экологически обоснованного управления холодильные установки с истекшим сроком эксплуатации; разработка новых кредитных линий для внедрения энергоэффективных технологий в холодильной технике.; изыскивать механизмы финансирования для внедрения альтернативных вариантов, поскольку многие из них требуют более высокого уровня инвестиций (например, участие в рынке углеродных кредитов для сокращения выбросов парниковых газов); разрабатывать кампании, связанные с ответственным потреблением потребителями продуктов и применением различных услуг; и укреплять научно-исследовательские институты в области холодильного оборудования. и кондиционирование воздуха для обеспечения необходимой оценки соответствия новых технологий климатическим условиям страны.

Демонстрационный проект по замене хладагента R-22, использующего ГХФУ, на альтернативные хладагенты, не содержащие ГФУ, в странах с высокой температурой окружающей среды: Первый на Ближнем Востоке супермаркет с CO2-холодильниками (Иордания). При финансовой поддержке Коалиции за климат и чистый воздух Организация Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) реализовала в 2018 году пилотный проект с использованием природных хладагентов в супермаркете Al Salam в Аммане, Иордания, в сотрудничестве с Министерством окружающей среды Иордании и поставщиками технологий из Иордании и Италии. В рамках этого проекта в супермаркете была внедрена самая первая на Ближнем Востоке система охлаждения с использованием транскритического CO2.

Благодаря полномасштабной замене существующих установок супермаркета, в которых использовался R-22, проект продемонстрировал целесообразность использования системы контроля выбросов CO2 в холодильных установках розничной торговли в стране с высокими температурами окружающей среды. Целью проекта была оценка производительности и энергоэффективности систем, использующих CO2 в качестве рабочей жидкости в качестве альтернативы хладагенту R-22, который до сих пор часто используется в розничной торговле во многих развивающихся странах. Система, установленная в январе 2018 года, представляет собой систему перекачки CO2 с параллельным сжатием. Для обеспечения высокой эффективности даже в самые жаркие месяцы в систему встроена современная эжекторная технология. Она также оснащена технологией испарения без перегрева как для холодильных, так и для замороженных продуктов, а также для складских помещений.

Отходящее тепло из системы может быть использовано для подачи горячей санитарной воды, что в целом еще больше экономит энергию. По сравнению с предыдущей системой, холодильная установка trans-critical CO2 позволяет снизить ежегодную потребность в электроэнергии на 40 000 кВт*ч, что соответствует сокращению выбросов CO2 примерно на 32 тонны в год. Прямое сокращение выбросов при замене R-22 составляет около 35 тонн эквивалента CO2 в год. Успех системы позволил лучше понять применимость технологии в странах с высокими температурами окружающей среды и способствовал внедрению инноваций в национальной промышленности.

Демонстрационный проект по внедрению технологии транскритического CO2-охлаждения в супермаркетах Аргентины

С 2010 по 2016 год пять крупнейших аргентинских сетей супермаркетов выросли на 63% (город Буэнос-Айрес, 2011). В течение этого периода R-22, хладагент на основе ГХФУ с высоким ПГП (1760), был наиболее широко используемым хладагентом для систем охлаждения пищевых продуктов в розничной торговле, особенно в секторе супермаркетов. Учитывая высокую зависимость отрасли от R-22, в аргентинском плане поэтапного отказа от ГХФУ приоритетное внимание уделялось постепенному прекращению использования хладагента на основе ГХФУ в супермаркетах. В мае 2016 года Исполнительный комитет Многостороннего фонда одобрил проект в Аргентине, призванный продемонстрировать возможность поэтапного отказа от ГХФУ за счет перехода на ГФУ и внедрения технологий, основанных на природных хладагентах. 30-месячный проект, реализуемый ЮНИДО с бюджетом в 527 169 долл. США, был направлен на оценку эффективности и энергопотребления технологии транскритических выбросов CO2 и выявление стимулов и барьеров, связанных с переходом на эту технологию. В соответствии с техническими требованиями, предоставленными ЮНИДО и Национальным управлением по озону Аргентины (OPROZ), компания EPTA Argentina S.A., занимающаяся производством коммерческого холодильного оборудования, разработала проект системы контроля выбросов CO2 при содействии своих проектных штаб-квартир в Италии и Соединенном Королевстве.

Пилотный проект был реализован в супермаркете в городе Линкольн, провинция Буэнос-Айрес. Две центральные холодильные системы супермаркета – одна для низких, а другая для средних температур – работали на R-22. Кроме того, ряд автономных морозильных камер (островные и вертикальные выдвижные шкафы) работают с использованием R-404A, который имеет еще более высокий коэффициент полезного действия — 3920. В течение первых 11 месяцев испытательного периода система контроля выбросов CO2 потребляла на 28% меньше электроэнергии, чем базовое оборудование супермаркета, использовавшееся в качестве предпроектного оборудования (UNIDO, 2018). Кроме того, проект привел к значительному прямому сокращению выбросов благодаря значительно более низкому ПГП и утечке хладагента в новой системе (Climate Transparency 2019).

Основываясь на этих многообещающих результатах, компания-получатель, La Anónima, внедрила транскритический CO2 в качестве стандартной технологии для своих новых филиалов и для модернизации существующих, где это возможно. С 2016 по 2020 год семь различных компаний внедрили системы контроля выбросов CO2 в общей сложности в 13 супермаркетах Аргентины. Тот же поставщик также установил три такие системы в Чили и девять в Эквадоре в период с 2017 по 2020 год (ЮНИДО, 2018).

Однако потенциал хладагентов для глобального потепления — не единственный параметр, который следует учитывать при оценке воздействия технологий на окружающую среду. Другие параметры, влияющие на эффективность холодильных систем, включают теплофизические свойства хладагентов, тип холодильного цикла, конструкцию теплообменника, выбор компрессора и стратегии управления (Institute of Refrigeration 2021). В некоторых областях применения и средах использование природного хладагента может фактически привести к более высокому энергопотреблению и общему эффекту потепления по сравнению с альтернативой с более высоким ПГП.

Так было, например, когда британская группа супермаркетов ASDA протестировала использование природного хладагента R-744 (CO2) в системах HFO (вставка 15). Некоторые хладагенты также могут создавать проблемы при эксплуатации, такие как воспламеняемость, токсичность и высокое давление, что при неправильном обращении может привести к угрозе общественной безопасности. Таким образом, необходимо изучить весь спектр технологических альтернатив и лучших в своем классе систем, чтобы оценить их оптимальность с точки зрения энергоэффективности и выбросов, а также эксплуатационного использования. Также важно обеспечить наличие необходимых навыков для монтажа и технического обслуживания.

Исследование ASDA о природных хладагентах в сравнении с системами HFO: “Метод проб, а не ошибок”

Британская группа супермаркетов ASDA изучает возможности и риски достижения нулевого уровня выбросов к 2040 году. С этой целью ASDA привлекла консалтинговую фирму WAVE Refrigeration для оценки выбросов парниковых газов, а также капитальных и эксплуатационных затрат на различные технологии охлаждения, которые компания опробовала в настоящее время. Оценка показала, что стратегическое направление ASDA по внедрению хладагентов на основе ГФО (в частности, R-454A, ПГП которого составляет 237) привело к самым низким годовым выбросам из всех рассмотренных технологий.

Оценка показала, что системы, использующие природный хладагент высокого давления R-744 (CO2), приводят к неэффективности, что приводит к увеличению энергопотребления по сравнению с системами HFO, что приводит к увеличению выбросов. Системы охлаждения CO2 представляют собой привлекательную альтернативу для ASDA, поскольку для достижения своей цели по нулевому выбросу вредных веществ в атмосферу компании потребуется компенсировать прямые выбросы, связанные с HFO-хладагентами. Однако, основываясь на своих исследованиях, ASDA пришла к выводу, что системы, работающие на CO2, в настоящее время требуют более высоких капитальных и эксплуатационных затрат из-за более высоких затрат на энергию и техническое обслуживание по сравнению с системами HFO.

Цифровизация

Во время пандемии COVID-19 даже продовольственные холодильные сети в развитых странах с трудом удовлетворяли потребности потребителей. Поскольку холодильные сети во всем мире, как правило, фрагментированы, обмен данными между заинтересованными сторонами ограничен, что снижает гибкость и устойчивость. В ответ на это, цифровизация всей холодильной цепи набирает обороты с целью улучшения сквозной видимости и прозрачности для улучшения управления температурой и прослеживаемости продуктов, а также для мониторинга и оптимизации оборудования холодильной цепи для предотвращения сбоев в работе и обеспечения производительности системы.17 Цифровизация также помогает модернизировать управление запасами в холодильной цепочке.

Это упрощает такие процессы, как FEFO (first-expire first-out), отслеживаемость и аналитика, способствующие оптимизации цепочки поставок, Интернет вещей и искусственный интеллект для поддержки интеграции и бесперебойной работы, прозрачность, которая может уменьшить неравенство сил в цепочках поставок, и многое другое. Например, чтобы снизить порчу молока в цепочке поставок, кенийская компания Savanna Circuit Tech разработала систему охлаждения при транспортировке на солнечных батареях, а также систему управления молочными продуктами с использованием искусственного интеллекта (вставка 16). Сокращение времени в пути за счет использования сложных технологий оптимизации маршрутов — это еще один способ снизить выбросы в результате логистики холодовой цепи, а также затраты. Например, программная платформа для планирования маршрутов Routific помогла компаниям, занимающимся доставкой грузов по всему миру, сэкономить 11 322 тонны выбросов парниковых газов в 2019 году, что эквивалентно посадке более 500 000 деревьев (Routific Solutions Inc 2021).

Тем не менее, уровень внедрения технологий оптимизации маршрутов находится на низком уровне даже во многих развитых странах. Например, в Соединенном Королевстве менее 20% дистрибьюторских компаний используют оптимизацию маршрутов (Федерация холодильных цепей 2021a). Автономные транспортные средства также привлекают к себе внимание, в основном в развитых странах. Например, Ocado недавно заключила партнерство с британской компанией по производству автоматизированных транспортных средств Oxbotica для интеграции автономных транспортных средств в свою цифровую цепочку поставок. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность лучше реагировать на пиковые потребности в доставке, снижая стоимость обслуживания в соответствии с предложением о срочности и ускоряя переход на электромобили, что, следовательно, снижает воздействие на окружающую среду (Ocado 2021).

Транспортировка молока на солнечных батареях в Кении

Savanna Circuit Tech, инновационная компания, базирующаяся в Кении, специализируется на “исследовании местных проблем и предоставлении комплексных технологических решений с социально-экономическим эффектом”. После того, как фермеры объяснили порчу молока плохими методами обращения с ним, компания разработала недорогую систему охлаждения при транспортировке для обеспечения безопасности транспортировки молока. Система использует солнечную энергию для поддержания охлаждения молока во время транспортировки с фермы в пункт сбора. Это позволяет фермерам свести к минимуму потери и порчу молока и обеспечить получение дохода от произведенного молока. Эта технология также может быть использована кооперативами и переработчиками молока. Технология состоит из алюминиевого резервуара для хранения молока, подключенного к солнечной батарее и установленного на мотоцикле.

Солнечная панель вырабатывает электроэнергию для охлаждения молока. Система также поставляется с набором для определения рН молока и весами. Для этого фермерам необходимо загрузить приложение Maziwaplus, которое отслеживает, сколько молока продал каждый фермер. Компания также организует фермеров в группы, чтобы они могли использовать оборудование практически на полную мощность. Фермеры уведомляют компанию, когда молоко необходимо доставить на склады – компании, которые покупают молоко, собранное у различных фермеров, охлаждают его и продают переработчикам. После того, как оператор системы Maziwaplus прибывает за молоком, оно взвешивается, проверяется на уровень рН и охлаждается до 4°C на время транспортировки, пока не достигнет пунктов розлива. Каждый холодильный агрегат имеет объем 120 литров, но может быть настроен на объем до 1000 литров.

Фермеры получают оплату с помощью мобильных устройств. Первоначально компания сосредоточилась на прямых продажах фермерам, но удельная стоимость систем (80 долларов) оказалась слишком высокой для клиентов с низким и средним уровнем дохода. В результате компания остановилась на лизинговой бизнес-модели, согласно которой молоко доставляется на склады по цене 0,003 доллара за килограмм. Производитель, водитель мотоцикла и продавец связаны через мобильное приложение, что обеспечивает взаимодействие сторон. После коммерциализации системы охлаждения компания сообщила, что фермеры смогли увеличить продажи молока на 40%. В целом, около 4500 человек получили выгоду, включая прямых бенефициаров, таких как производители молока и водители, а также косвенных бенефициаров на новых рабочих местах, таких как мойка холодильных установок после доставки молока. Компания работает в двух из четырех целевых регионов Кении.

Ключевой проблемой, с которой сталкивается компания, является доступ к финансированию для расширения деятельности в других частях страны. Кроме того, учитывая, что рынки характеризуются высоким уровнем неграмотности, компания сосредоточена на том, чтобы сделать технологию как можно более простой и понятной в использовании, привлекая к ее разработке фермеров. Текущее расширение производства зависит от прибыли компании, что позволяет ей добавлять максимум две-три единицы продукции в месяц. Однако компания намерена расширить свою деятельность в других африканских странах, особенно в Руанде, Замбии и Уганде, из-за сходства в цепочке создания стоимости молочных продуктов.

Электромобили

Электромобили будут играть решающую роль в сокращении выбросов при перевозке рефрижераторами, и в развитых странах быстро развиваются как технологии, так и необходимая инфраструктура. Например, британский супермаркет Tesco пообещал к 2028 году сделать свой парк услуг доставки еды на дом полностью электрическим в рамках стремления к достижению нулевого уровня выбросов к 2035 году и уже разместил 30 электрических фургонов для доставки еды в Большом Лондоне. Tesco также внедряет 2400 пунктов зарядки для покупателей в своих магазинах (Commercial Fleet 2020). Между тем, Waitrose станет первым супермаркетом в Соединенном Королевстве, который опробует парк электрических фургонов для доставки еды на дом, которые можно заряжать по беспроводной сети, припарковав их рядом с зарядным устройством.

Изменения в сфере транспорта

Переход от технологий транспортировки охлаждающих жидкостей к режимам с высоким уровнем выбросов может привести к значительно меньшему воздействию на окружающую среду. Например, служба доставки с помощью беспилотников Zipline успешно доставляет медикаменты с помощью беспилотных летательных аппаратов из своих распределительных центров в сельские общины в Руанде с 2016 года и в Гане с 2019 года. В настоящее время Zipline обеспечивает более 65% поставок крови в Руанду за пределы Кигали, а в 2019 году компания расширила доступ к медикаментам для почти 15 миллионов человек в Гане (Министерство здравоохранения Ганы, 2019; GAVI, 2021). Британская компания по доставке еды Just Eat также начала предлагать доставку дронами (Best 2020; Food & Drink International 2020).

Waitrose опробует в Лондоне электромобили для доставки еды с беспроводной зарядкой

Британская сеть супермаркетов Waitrose, работающая с Flexible Power Systems, в рамках своего стремления к прекращению использования ископаемого топлива во всем своем транспортном парке к 2030 году, планировала в начале 2022 года протестировать в Лондоне парк электрических фургонов для доставки еды на дом, которые можно заряжать по беспроводной сети. Проект основан на испытаниях технологии беспроводной зарядки для легких коммерческих автомобилей, которые будут проведены в 2021 году совместно с городским советом Эдинбурга и Университетом Хериот-Уотт при финансовой поддержке Управления правительства Великобритании по транспортным средствам с низким уровнем выбросов через его инновационное агентство Innovate UK.

Все фургоны будут базироваться на Уэйтроуз-стрит. Магазин Katherine’s Dock store и Waitrose намерены распространить его на другие магазины, если испытание пройдет успешно. В испытании участвуют семь фургонов Vauxhall Vivaro-e, каждый из которых оснащен аккумулятором емкостью 75 кВт*ч, обеспечивающим запас хода до 330 километров. В микроавтобусах используется как беспроводная, так и проводная инфраструктура для зарядки. Микроавтобусы оснащены тонкой зарядной площадкой на нижней стороне, и для начала зарядки их можно припарковать на зарядной площадке, врытой в землю. Их также можно подключить к сети для зарядки в течение ночи.

Мощность беспроводного зарядного устройства составляет 44 кВт, в то время как мощность проводных зарядных устройств составляет 11 кВт. Технология беспроводной зарядки может обеспечить множество преимуществ в коммерческом применении, включая более быстрое начало сеансов зарядки, повышение производительности водителей и времени простоя автомобиля, а также снижение опасности поездок и необходимости технического обслуживания, поскольку отсутствуют кабели. Беспроводные зарядные устройства также играют важную роль в появлении автономных транспортных средств, у которых не будет водителя, который мог бы их подключить.