ثمة طريقتان رئيسيتان للحفاظ على درجة الحرارة في النطاقات التي تتطلبها اللقاحات:

1. حفظ اللقاحات في وعاء قادر على توليد البرودة بشكلٍ مستمر من تلقاء نفسه (مثل الثلاجة الكهربائية).
2. حفظ اللقاحات في وعاء مع مادة باردة قادرة على انبعاث البرد لفترة معينة من الزمن (مثل علبة مليئة بالثلج).

الطريقة الأولى تسمى سلسلة التبريد النشط، إذ إن الوعاء ينتج البرد المطلوب "بنشاط". يُشار إلى هذه الأجهزة عادةً بوحدات التبريد. وتشمل: ثلاجات ومجمدات وغرف تبريد ومكيفات. وهي ما تُستخدم في الغالب للتخزين.

يُطلق على الطريقة الثانية سلسلة التبريد السلبي، إذ إن الوعاء سلبي ويحتفظ بالبرودة فقط من العنصر المخزن بداخله. يُشار إلى هذه الأجهزة عادةً بالصناديق المتزنة حراريًا أو حاويات الشحن المعزولة أو الحاويات السلبية. وتشمل: الصناديق الباردة وناقلات اللقاح والصناديق المعزولة. وهي ما تستخدم في الغالب للنقل.

تتطلب سلسلة التبريد النشط إمدادًا منتظمًا بالطاقة، بينما تتطلب سلسلة التبريد السلبي إمدادًا مستمرًا بالبرودة، مثل ثلج الماء عادةً، أو ثلج ثاني أكسيد الكربون (المعروف أيضًا باسم "الثلج الجاف") أو عبوات هلام مبردة أو مجمدة.

سلسلة التبريد النشط

تستخدم أجهزة سلسلة التبريد النشط أنظمة ميكانيكية أو كهربائية، مدعومة بمصدر طاقة، جنبًا إلى جنب مع التحكم الحراري للحفاظ على درجات الحرارة المطلوبة.

وتتمثل التقنيات الرئيسية المستخدمة لإنتاج البرودة في: الضغط والامتصاص والبطارية التي تعمل بالطاقة الشمسية وثلاجات مزودة بتقنية التشغيل المباشر بالطاقة الشمسية.

ثلاجات التبريد بالانضغاط

تُعرف أيضًا باسم "ثلاجات تعمل بالطاقة الكهربائية"، وهي النماذج الأكثر استخدامًا. فهي تعمل بالطافة الكهربائية فقط. يستخدم هذا النوع القليل من الطاقة، ويتطلب القليل من الصيانة، ويُنتج كميات كبيرة من البرودة بسرعة وسهلة الإصلاح. كما أن هذا النوع مجهز بمنظم لضبط درجة الحرارة المطلوبة.

تم تصميم ثلاجات تخزين اللقاحات للعمل في ظروف مناخية مختلفة؛ إذ تتطلب بعض الأنواع أقل من ثماني ساعات من الطاقة يوميًا. وهي مجهزة بجدار مزدوج وبطانة جليدية داخلية تحيط بمنطقة تخزين اللقاح. تحتفظ أكياس الثلج المجمدة بدرجة حرارة أقل من +8 درجات مئوية أثناء انخفاض الطاقة الخارجية أو انقطاع التيار الكهربائي. ويُعرف هذا النوع باسم الثلاجات المبطنة بالثلج (ILRs).

تتم تعبئة ثلاجات التبريد بالانضغاط بسائل تبريد يتم ضخه في شكل غاز بواسطة ضاغط إلى المكثف إذ يتشكل كسائل. ويتبخر هذا السائل لاحقًا في نظام التبخير ويلتقط الحرارة وبالتالي يبرد الهواء المحيط. ثم يعود الغاز إلى الضاغط ليبدأ الدورة مرة أخرى ما دام أن منظم الحرارة يحافظ على الدائرة مغلقة وتشغيل الضاغط.

ثمة أربعة أنواع مختلفة من الثلاجات والمجمدات التي تعمل بالانضغاط: (1) ثلاجة فقط، (2) مبرد فقط، (3) ثلاجة ومبرد (بمكونات مختلفة)، (4) ثلاجة أو مبرد (يتم استخدام الوحدة بأكملها إما كثلاجة وإما كمبرد).

الثلاجات التي تعمل بالامتصاص

تستمد هذه الأنواع من الأجهزة الطاقة من الكيروسين أو الغاز (البوتان أو البروبان) المقترن عادةً بتوصيل كهربائي بديل. عامل التبريد المستخدم في هذه الأجهزة هو محلول من الماء والأمونيا والهيدروجين بكمية صغيرة من مادة مقاومة التآكل. دائرة التبريد لهذا النوع مغلقة؛ لذلك لا يمكن ملؤها أو إصلاحها في حال وجود تسرب.

يعتبر هذا النوع مناسبًا في الحالات التي لا تتوفر فيها كهرباء أو لا يمكن الاعتماد عليها، غير أن تكاليف التشغيل باهظة الثمن بسبب استهلاكها المستمر للوقود وقد يكون من الصعب التحكم في درجة الحرارة ضمن المعايير الموصى بها. علاوة على ذلك، فإن الثلاجات التي تعمل بالامتصاص أقل كفاءة في استخدام الطاقة، وأقل إنتاجًا للبرودة وأبطأ كذلك، وغير صديقة للبيئة، إلى جانب المساهمة في تكوين غازات الاحتباس الحراري.

نظرًا لجميع الأسباب المذكورة أعلاه، لم تعد بعض الوكالات توصي بشراء ثلاجات الامتصاص، مفضلة عليها الأنظمة التي تعمل بالطاقة الشمسية. ومع ذلك، لا يزال هذا النوع من الأجهزة مستخدمًا في بعض المناطق النائية.

نماذج تعمل بالبطاريات الشمسية

تم تقديم الثلاجات التي تعمل بالطاقة الشمسية كبديل لثلاجات الامتصاص. فهي تمثل حلًا لتحديات تخزين اللقاحات في مواقع لا توجد بها كهرباء موثوقة أو بها مشاكل كهربائية.

في الثلاجات التي تعمل بالبطاريات الشمسية، تتدفق الطاقة من الألواح الشمسية إلى البطارية من خلال وحدة تحكم في الشحن، والتي تطلق أيضًا الطاقة إما من الألواح وإما من البطاريات إلى الثلاجة. في حال غياب ضوء الشمس خلال الأيام الملبدة بالغيوم أو أثناء الليل، تعتمد الثلاجة على الطاقة المخزنة في البطاريات الرصاصية. في هذه النوعية من الأجهزة، تُستخدم الطاقة لتشغيل ضاغط تيار مستمر مما يدفع المبرد عبر نظام التبريد من خلال اتباع دورة مماثلة كما هو الحال في أي ثلاجة أخرى تعمل بالضغط.

ومع ذلك، فقد أظهرت الخبرة المكتسبة بمرور الوقت أن هذه التقنية أغلى من الخيارات التي تعمل بالامتصاص والطاقة الكهربائية. علاوة على ذلك، تنخفض درجة اعتمادية الطاقة الشمسية لأن البطاريات الرصاصية الحمضية تتطلب صيانة وغالبًا ما تُستخدَم لأغراض أخرى، ويجب استبدالها كل ثلاث سنوات تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي البطاريات على مواد سامة يصعب التخلص منها بأمان.

نماذج مزودة بتقنية التشغيل المباشر بالطاقة الشمسية

تساعد النماذج المزودة بتقنية التشغيل المباشر بالطاقة الشمسية في التخلص من الاعتماد على البطاريات المستخدمة لتشغيل الثلاجات الشمسية. يتم توفير الطاقة مباشرة من خلال الألواح الشمسية: عندما يتم التقاط ضوء كافٍ، يدفع ضاغط التيار المستمر المبرد عبر نظام التبريد لتكوين ثلج في حجرة منفصلة عن وحدة تخزين اللقاح. يعمل صندوق الثلج هذا على تخزين الطاقة الحرارية بدلًا من الطاقة الكيميائية، مما يحافظ على برودة الثلاجة حتى في غياب الشمس.

ثمة فئتان من الثلاجات المزودة بتقنية التشغيل المباشر بالطاقة الشمسية - تلك التي لا تحتوي على بطارية تمامًا وتلك التي تستخدم بطارية إضافية أصغر لمساعدة المراوح وأجهزة التحكم. ينبغي التخلص من البطاريات الإضافية المستخدمة في الثلاجات المزودة بتقنية التشغيل المباشر بالطاقة الشمسية نهائيًا، ويجب أن يتضمن تخطيط المشروع هذه التكلفة ووضع ذلك في الاعتبار. ومع ذلك، فإن البطاريات الإضافية أصغر بكثير وأقل تكلفة من تلك المستخدمة لتشغيل محركات الضاغط في الجيل الأول من الأنظمة التي تعمل بالبطاريات.

سلسلة التبريد السلبي

إن أجهزة التبريد السلبي لا تنتج البرودة ولكن يمكنها الحفاظ على درجة الحرارة لفترة محدودة. وتستخدم الحلول السلبية بشكل أساسي للحفاظ على اللقاحات باردة أثناء النقل. تعتبر هذه التقنية بسيطة إلى حد ما وتتطلب مستوى منخفضًا من المهارات: يتم وضع العبوات المبردة مسبقًا (عادةً مع الماء المجمد أو ثاني أكسيد الكربون أو الجل) في صندوق معزول محكم مع اللقاحات.

هناك نوعان رئيسيان من الأجهزة - حاويات قابلة لإعادة الاستخدام (صناديق التبريد وناقلات اللقاح) وصناديق يمكن التخلص منها.