Analysis of sustainable solutions in refrigerated warehouses: analytical modelling and simulation of environmental and economic impacts

In recent years, environmental sustainability has become increasingly central to the political and economic objectives of nations, driven by the urgency of rapid climate change. For companies across all sectors, it has become a competitive advantage that must be pursued to safeguard the planet and ensure the success of their business. The industrial sector generates 20.3% of the planet's greenhouse gas emissions and 11% of the emissions are produced by the logistics sector derive from warehousing activities. The thesis analyses the environmental impact of a refrigerated food warehouse, with the aim of identifying technological and strategic solutions that, individually or in combination, allow for the reduction of CO2 emissions. Initially, the seven mains CO2 consumption categories associated with a refrigerated food warehouse were summarized in a taxonomy, along with the twenty corresponding solutions, whose environmental impact will be evaluated. This analysis was possible thanks to the development of an analytical model using Microsoft Excel, which describes these consumption categories. The model is characterized by interactive decision variables, enabling the simulation of the introduction of various solutions in the warehouse. Once a base case warehouse configuration was defined, the environmental impact generated was evaluated, and for each consumption category the most ecologically convenient solution was identified. It emerged that the consumption category that contributes most to the environmental footprint of the warehouse is the “HVAC and refrigeration system” (32.7%) and the introduction of an “intelligent HVAC and refrigeration system” (equipped with sensors) allows a 21% reduction in these emissions. The implementation priority of each solution was subsequently evaluated based on their economic and environmental impacts. Among them, the most convenient are LIB forklift, intelligent lighting system, 30% bio-based PET packaging, intelligent HVAC and refrigeration system. Finally, the environmental impact of a new warehouse configuration, also including these solutions, was assessed. The results indicate a 55% reduction in emissions compared to the base case configuration, with the potential to further reduce this by 8%, through the introduction of an AS/RS.

Nel corso degli ultimi anni, il tema di sostenibilità ambientale ricopre un ruolo sempre più centrale tra gli obbiettivi politici ed economici degli Stati, per via dei repentini cambiamenti climatici. Per le aziende di ogni settore esso è divenuto un vantaggio competitivo cui è necessario perseguire per la salvaguardia del pianeta e per il successo del proprio business. Il settore industriale genera il 20.3% delle emissioni di gas serra del pianeta e in particolare, l’11% delle emissioni prodotte dal settore logistico derivano dalle attività di gestione logistica interna di un magazzino. La tesi analizza l'impatto ambientale di un magazzino alimentare refrigerato, con l'obiettivo di identificare le soluzioni tecnologiche e strategiche che, singolarmente o in combinazione, permettono di ridurre le emissioni di CO2. Inizialmente, le sette principali categorie di consumo di CO2 relative a un magazzino alimentare refrigerato sono state riassunte in una tassonomia, insieme alle venti soluzioni associate, per le quali verrà valutato l’impatto ambientale. Tale analisi è stata possibile grazio allo sviluppo di un modello analitico tramite Microsoft Excel, che descrivesse tali categorie di consumo. Esso è caratterizzato da variabili decisionali con cui è possibile interagire per simulare l’introduzione all’interno del magazzino delle diverse soluzioni. Definita una configurazione base del magazzino, è stato valutato l’impatto ambientale generato, e per ogni categoria di consumo è stata identificata la soluzione ecologicamente più conveniente. È emerso che la categoria di consumo che contribuisce maggiormente all’impronta ambientale del magazzino è il “sistema HVAC e di refrigerazione” (32.7%) e l’introduzione di un “sistema HVAC e di refrigerazione intelligente” (dotato di sensori) permette una riduzione del 21% di tali emissioni. È stata successivamente valutata la priorità di implementazione di ogni soluzione in base ai rispettivi impatti economici e ambientali. Tra esse le più convenienti risultano essere: carrello elevatore con batteria a ioni di litio, sistema di illuminazione intelligente, 30% bio-PET packaging, sistema HVAC e di refrigerazione intelligente. Infine, è stato valutato l’impatto ambientale di una nuova configurazione del magazzino, includendo anche queste soluzioni. I risultati mostrano una riduzione delle emissioni del 55% rispetto al caso iniziale, con la possibilità di ridurre del 8% tale risultato mediante l’introduzione di un AS/RS.