Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L'industrie du transport frigorifique cherche activement des solutions innovantes pour remplacer ou améliorer les systèmes conventionnels de production de froid, notamment par compression mécanique de vapeur, avec entraînement par moteur diesel.Les développements industriels récents des unités cryogéniques offrent des alternatives performantes, sûres, fiables et durables.Cet article passe en revue toutes les solutions cryogéniques développées récemment. Il les positionne par rapport aux usages, aux attentes du marché et les compare aux solutions conventionnelles, tant sur le plan énergétique qu’environnemental, et ce pour chaque segment du marché du colis à la semi-remorque.
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The refrigerated transport industry is actively looking for innovative solutions to replace or challenge the diesel mechanically refrigerating systems.
The recent industrial developments of cryogenic units offer serious, safe, reliable, environmentally friendly alternatives, with high energy performance guaranteeing the quality of the cold chain.
This article reviews all the cryogenic solutions developed recently. It positions them in relation to the usages, market expectations and compares them with conventional solutions, both in terms of energy and environment, for each segment market; from the small box to semitrailer.
Auteur(s)
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Mohammed YOUBI IDRISSI : Responsable du Groupe R & D Sciences de la Vie, Expert International - Air Liquide, Centre de Recherche Paris-Saclay, Les Loges-en-Josas, France
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Jean-Pierre BERNARD : Chef de Projets R & D, Expert International - Air Liquide, Centre de Recherche Paris-Saclay, Les Loges-en-Josas, France
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Jean-Patrice QUENEDEY : Chef de Projets Air Liquide Advanced Business - Air Liquide, Advanced Business & Technology, Sassenage, France
INTRODUCTION
Le transport sous température dirigée ou transport frigorifique est un maillon essentiel de la chaîne du froid, il vise à fournir au consommateur final des produits périssables sûrs et de haute qualité. Les produits concernés sont des denrées périssables ou des produits non alimentaires tels que les produits pharmaceutiques, les fleurs, les plantes, les objets d’art, les produits chimiques, etc. Les produits surgelés sont transportés à une température de –18ºC ou moins, alors que les produits frais se transportent à une température supérieure au point de congélation, soit un intervalle allant de 0 à +8 °C.
De plus le transport sous température dirigée de produits périssables, permet de réduire considérablement leur perte, laquelle atteint selon les pays et leurs infrastructures de 15 à 45 %.
Ainsi, de par son importance dans la chaîne du froid, le transport frigorifique représente des enjeux considérables, non seulement en termes économiques, de sécurité alimentaire et de santé publique mais également sur le plan environnemental : consommation des énergies fossiles, émissions de CO2 et des gaz à effet de serre, émission de particules fines et de bruit.
Selon le dernier rapport de l’UNEP , le parc mondial des véhicules réfrigérés est de l’ordre de 4 millions. Il se répartit entre 40 % de Véhicules Utilitaires Légers (VUL), 30 % de camions (de 15 à 24 palettes) et 30 % de semi-remorques ou des remorques (33 à 36 palettes). En France, la segmentation est légèrement différente : en 2015, 53 % de VUL ; 25,7 % de semi-remorques et 21,4 % de camions. La tendance est similaire en 2017.
Une forte disparité existe entre les pays développés et en voie de développement en termes d’équipement en transport sous température contrôlée. À titre d’exemple, il y a environ 1 véhicule réfrigéré pour 500 habitants en Europe et en Amérique du Nord, alors qu’il y en a seulement 1 pour 1 250 en Afrique du Sud, 1 pour 8 000 en Chine et 1 pour 100 000 en Inde.
Ces chiffres montrent le potentiel économique de ce secteur qui avec l’expansion démographique mondiale et l’amélioration des conditions de vie dans de nombreux pays en développement assure à cette industrie un taux de croissance moyen de 2,5 % .
Sur le plan technique, la majeure partie des unités installées sur ces véhicules fonctionnent avec un groupe frigorifique à compression mécanique de vapeur alimenté par un moteur diesel.
Bien qu’elle soit mature et facile à installer et à déployer, la technologie « conventionnelle » du froid mécanique pour le transport frigorifique présente aujourd’hui de nombreux inconvénients :
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une empreinte carbone élevée, engendrée par les émissions de gaz à effet de serre des fluides frigorigènes (HCFC ou HFC) à fort potentiel de réchauffement planétaire PRP (ou Global Warming Potential GWP) mais également via la consommation du carburant pour entraîner le compresseur ;
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des émissions de particules fines (NOx) nuisibles pour la santé humaine ;
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une émission du bruit notamment lors des livraisons urbaines tôt le matin ou tard le soir ;
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une dépendance énergétique aux carburants fossiles.
Consciente de ces désavantages, l’industrie du transport frigorifique, encouragée par le pouvoir public, est à la recherche de solutions innovantes, énergétiquement sobres mais efficaces et à faible impact environnemental. Parmi les solutions d’avenir, on trouve le froid cryogénique qui consiste à refroidir une caisse isotherme d’un véhicule avec de l’azote liquide ou du CO2 (solide ou liquide), technologie ne datant pas d’aujourd’hui.
Les premiers groupes cryogéniques pour le transport frigorifique remontent aux années 1970, ils étaient plutôt à injection directe (figure 1). Pourtant, le déploiement industriel et commercial de cette technologie est resté marginal, en raison des bas prix du carburant et surtout de l’absence des contraintes réglementaires et environnementales, notamment en zones urbaines. De plus, il était nécessaire de disposer de stations de recharge, en adéquation avec les distances à parcourir.
Depuis une dizaine d’années, dans divers pays, des groupes cryogéniques ont été installés et exploités dans les conditions réelles par de nombreuses entreprises de transport frigorifique, en particulier en Europe, aux USA et en Afrique du Sud. Cependant, les principales solutions proposées, notamment pour les camions et les semi-remorques, étaient généralement basées sur une technologie d’injection directe de l’azote liquide dans la caisse isotherme afin de refroidir le contenu. Cette technologie est efficace, mais elle n’est pas sans risque pour le conducteur de camion, qui doit attendre que l’atmosphère s’ajuste avant d’entrer dans la boîte (risque de déficience en oxygène, donc anoxie). C’est principalement pour cette raison que plusieurs solutions cryogéniques à injection indirecte ont été développées tout récemment, elles allient ainsi sécurité, performance, silence et impact réduit sur l’environnement.
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KEYWORDS
semitrailer | small box | container | liquid nitrogen | cryogenic cooling | carbon dioxide
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Comparaison solution cryogénique – solution conventionnelle
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3. Solutions cryogéniques mises sur le marché
Ce paragraphe propose d’explorer plusieurs applications de la cryogénie au service du transport sous température dirigée en suivant le fil conducteur de la taille des engins concernés : du poids lourd, le plus grand, au colis de messagerie, le plus petit.
Pour chacune des applications, on se pose trois questions : quels sont les candidats parmi les gaz cryogéniques pour ces applications, quelles attentes clés du marché, et quelle maturité de la technologie ?
Cette approche tente de dégager une ou deux lignes fortes qui sous-tendent les avancées technologiques dans le secteur du transport, secteur en phase d’alignement avec les mécanismes de multidétention client en distribution alimentaire.
3.1 Application Poids lourds
3.1.1 Choix de la source cryogénique : dioxyde de carbone liquide (CO2L), azote liquide (LN2)
La cryogénie pour poids lourds repose sur les principes physiques du refroidissement rapide et de la surgélation en agroalimentaire, appliqués à un système mobile. Habituellement implantée sur une installation industrielle fixe, elle est ici embarquée sur les routes. Le gaz cryogénique est ainsi réapprovisionné à des stations dédiées aux camions.
Comme pour le refroidissement rapide ou la surgélation, CO2 et N2 sont conditionnés sous forme liquide. Ils s’évaporent dans un échangeur situé à l’intérieur de la caisse isotherme du véhicule pour être ensuite évacués vers l’extérieur sans contact avec l’air intérieur. Des détecteurs oxygène et un test de pression systématique constituent un double contrôle de l’étanchéité des canalisations .
La température cryogénique est généralement considérée à – 150 °C ou inférieure à cette valeur, le CO2 se sublimant...
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Solutions cryogéniques mises sur le marché
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - UNEP - Report of the Refrigeration, - Air conditioning and Heat Pumps Technical Options Committee (2010).
-
(2) - CAVALIER (G.), DEVIN (E.), MICHINEAU (T.), VANNSON (F.), THOMAS (G.) - Refrigerants leakage in the refrigerated transport sector, - 4th IIR International Conference on Sustainability and the cold chain, Auckland NZ, 7-9 April 2016.
-
(3) - YOUBI IDRISSI (M.), CAVALIER (G.), SUQUET (T.) - Tests de qualification ATP des groupes cryogéniques indirects multitempératures, - Revue Générale du Froid & du Conditionnement d’Air, N° 1139, PP. 32-38 (2013).
-
(4) - METCALF (P.), McCAHEY (A.), FENNELL (D.), TEYSSANDIER (E.), OWEN (N.) - Developments in transport refrigeration systems using Liquid Nitrogen expansion and mechanical vapour compression. - International “Conference of Cryogenics and Refrigeration Technology”, Bucharest June 22 – 25 (2016).
-
(5) - ALGOET (J.), BERNARD (J.-P.), CLOAREC (A.), GOMEZ (P.), KOWALEWSKI (P.), OZTAS (C.), C. - Réfrigération et surgélation...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Encyclopédie des gaz Air Liquide https://encyclopedia.airliquide.com/fr
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Salon International des Solutions de Transport Routier et Urbain : Solutrans, a lieu tous les deux ans à Lyon (années impaires). https://www.solutrans.eu/
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PIEK Label de certification de véhicules et d’équipement ayant des émissions de bruit respectant un seuil lors des livraisons de commerce de détail la nuit. (version 2015)
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Accord International sur le Transport des denrées Périssables (ATP) (version applicable du 19 décembre 2016).
Accord européen relatif au transport...
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