Soğutma süreçleri, gıda ve ilaç sektörlerinde ürün güvenliğini, tazeliği ve etkinliğini korumak için hayati önem taşır. Ancak, bu süreçlerin yüksek enerji tüketimi ve maliyetleri, şirketlerin operasyonel verimliliğini önemli ölçüde etkilemektedir. Özellikle depolama ve dağıtım aşamalarında enerji optimizasyonu, hem finansal tasarruf hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından kritik bir rol oynamaktadır. Bu çalışma, geleneksel sistemlerin sınırlılıklarını aşmak için güneş enerjisi entegrasyonu, DC motorlu kompresör teknolojisi ve ötektik sistemler gibi yenilikçi çözümleri analiz ederek sektördeki dönüşüm potansiyelini ortaya koymaktadır.

Depolama Maliyetleri

Soğuk hava depoları, enerji tüketiminde en fazla yük oluşturan unsurlardan biridir. Örneğin, 10.000 m²'lik bir depoda yıllık elektrik tüketimi 1,5-2 milyon kWh’ye ulaşabilir (Jones & Lee, 2020). Bu tüketim; 

• Ortam sıcaklığı değişimleri, 
• İzolasyon kalitesi, 
• Kapı açılma sıklığı ve personel hareketliliği gibi faktörlerle doğrudan ilişkilidir.

İzolasyon malzemelerinin kalınlığının 15 cm’den 25 cm’ye çıkarılması bile enerji kayıplarını %30-40 oranında azaltabilir (Smith et al., 2021).  Kerpiç konstrüksiyonların da önemli izolasyon etkisi sağladığı görülmektedir.

Dağıtım Maliyetleri

Soğutmalı taşımacılıkta enerji ve bakım maliyetleri, toplam lojistik giderlerinin %50’sine kadar ulaşabilir. Öte yandan, özellikle gelişmekte olan ülkelerde, soğuk zincir lojistiğindeki verimsizlikler nedeniyle gıda ürünlerinin %25’i tüketiciye ulaşmadan bozulmaktadır (BM Gıda ve Tarım Örgütü, 2022). Modern termal yalıtımlı araçlar ve dinamik sıcaklık kontrol sistemleriyle bu kayıplar %15’e kadar düşürülebilir.

Güneş enerjisi, soğutma sistemlerinde şebeke bağımlılığını azaltarak çevresel ve ekonomik açıdan önemli avantajlar sunar. Örneğin, 20 ft’lik bir konteyner için 2.5-3 kW’lık güneş paneli ve 10 kWh’lik lityum-ion-fosfat batarya sistemi, 8-10 saatlik soğutma ihtiyacını kesintisiz karşılayabilir. Bu sistemlerin başlıca avantajları şunlardır:

• Sıfır Emisyon: 1 MW’lık bir güneş enerjisi sistemi, yılda ~1.500 ton CO₂ salımını engeller (Wilson et al., 2021).
• Maliyet Tasarrufu: Şebeke elektriği kullanımını %70 oranında azaltarak, 5 yılda yatırımın geri dönüşünü sağlar.
• Enerji Bağımsızlığı: Afrika’da tarım ürünleri için kullanılan mobil soğuk depolar, güneş enerjisiyle bölgesel gıda kayıplarını %40 oranında azaltmıştır (UNDP, 2023).

Geleneksel AC motorlu sistemlerde invertör kaynaklı enerji kayıpları %15-30 seviyesindedir. Buna karşılık, DC motorlu kompresörler:

• Enerji Verimliliği: Doğrudan bataryadan beslenerek %25 daha az enerji tüketir.
• Akıllı Kontrol: IoT tabanlı hız ayarlama ile kompresör çalışma süresi optimize edilir. Soğutma gerekmediği zamanda enerji tüketimi neredeyse sıfırdır.
• Maliyet Avantajı: İnvertör maliyetinin ortadan kalkması, sistem kurulumunu %10-15 oranında ucuzlatır (Garcia & Patel, 2022).

TURA Teknoloji & Danışmanlık'ın ATC International ile ortak bir çalışmada uyguladığı DC motorlu sistem, invertörlü sisteme göre %37 enerji avantajının yanında, daha detaylı kontrol imkânı sağlamıştır. UV Index’in yüksek olduğu günlerde, soğutma optimizasyonu etkisi ile birlikte güneş panelinden alınan enerji konteynerin soğutma ihtiyacını karşılamaya yetmiştir.

Ayrıca, Almanya'da bir ilaç lojistik firması, DC motorlu sistemlere geçişle yıllık 120.000 € enerji tasarrufu sağlamıştır.

Faz değişim malzemeleri (Phase Change Materials - PCM), termal enerjinin depolanmasında önemli avantajlar sunar. Örneğin, -20°C’de donma özelliğine sahip bir PCM, 12 saat boyunca sıcaklık dalgalanmalarını sadece ±2°C arasında tutabilir. Bu sistemlerin sağladığı avantajlar şunlardır:

• Menzil Artışı: Soğutmalı kamyonlar, ek enerji ihtiyacı olmadan 24 saate kadar menzilini uzatabilir.
• Maliyet Optimizasyonu: PCM’ler, enerji tüketimini %35 oranında azaltarak, soğuk zincir lojistiğinde ton başına 50-70 $ arasında tasarruf sağlar (Martinez & Chen, 2020).

TURA Teknoloji & Danışmanlık'ın ATC International ile gerçekleştirdiği PCM destekli konteyner çalışmasında -37°C donma özelliğine sahip PCM 3.5 m uzunluğundaki araçlarda; -10°C donma özelliğine sahip PCM ise 7 m uzunluğundaki araçlarda kullanılmıştır. Bu sistemlerle yapılan testlerde, ek enerji kullanmadan konteyner sıcaklığının istenilen aralıkta, konteynerin büyüklüğüne göre 18-27 saat arasında daha fazla korunduğu gözlemlenmiştir.

Enerji verimliliği, yalnızca işletme maliyetlerini değil, ilk yatırımı da düşürür:

• Batarya Maliyeti: 20 kWh’lik bir sistemde verimlilik artışı, batarya kapasitesini 15 kWh’ye düşürerek ~8.000 $ tasarruf sağlar.
• Uzaktan İzleme: IoT sensörleriyle sıcaklık/nem verilerinin gerçek zamanlı takibi, ürün kayıplarını %20 oranında azaltır ve ISO 22000:2018 standartlarına uyumluluğu garanti eder.

Gıda ve ilaç sektörlerinde soğutma verimliliği, aşağıdaki teknolojilerle optimize edilebilir:

• Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu
• İnvertörsüz DC Motor
• Ötektik PCM Çözümleri

Bu adımlar, işletme maliyetlerini %40’a kadar düşürürken, karbon ayak izini minimize eder. Hükümetlerin sübvansiyon politikaları ve sektördeki Ar-Ge yatırımları, bu dönüşüm sürecini hızlandıracaktır.