Renewable energy communities in multi-site logistics systems: an analytical model for energy sharing and environmental performance improvement

This Master Thesis investigates environmental sustainability and coordinated energy management within logistics infrastructures, in response to the increasing contribution of logistics activities to energy consumption and GHG emissions, driven by high levels of automation, the energy-intensive nature of the industry and growing external sustainability pressures. The study specifically explores the potential of Renewable Energy Community (REC) configurations applied to a system of logistics sites characterised by heterogeneous consumption profiles and significant electricity demand. Firstly, a literature review adopting a systematic approach through the PRISMA methodology has been conducted, given the increasing academic interest in renewable energy integration and energy sharing mechanisms within logistics infrastructures, in order to identify relevant gaps in the existing literature. A descriptive and in-depth content analysis of the selected contributions enabled the mapping of the current research landscape, the identification of the main research gaps and the formulation of the study’s research questions. These questions have been addressed through a multi-method approach, combining the development of an analytical model with an empirical application on a multi-site case environment. The model simulates a REC configuration including five logistics sites, evaluating how coordinated energy sharing can improve energy and environmental performance. The developed analytical framework assesses the current energy profile and associated environmental performance of the logistics system and explores alternative operational scenarios under different configuration settings. These scenarios are evaluated from energy, environmental and economic perspectives, with the objective of enhancing overall system performance and assessing the feasibility of approaching a Net-Zero electricity condition at the aggregated REC level. In the final part, key findings, research limitations and future research avenues are discussed.

Questa tesi magistrale approfondisce la sostenibilità ambientale e la gestione energetica coordinata nelle infrastrutture logistiche, in risposta al crescente contributo del settore al consumo energetico e alle emissioni di gas serra, guidato dagli elevati livelli di automazione, dall’intensità energetica delle attività e dalle crescenti pressioni esterne in materia di sostenibilità. Lo studio esplora il potenziale delle configurazioni di Comunità Energetiche Rinnovabili applicate a un sistema di siti logistici caratterizzati da profili di consumo eterogenei e da una significativa domanda di energia elettrica. In primo luogo, è stata condotta una revisione della letteratura adottando un approccio sistematico attraverso la metodologia PRISMA, motivata dal crescente interesse accademico verso l’integrazione delle energie rinnovabili e i meccanismi di condivisione dell’energia nelle infrastrutture logistiche, nonché dall’obiettivo di individuare rilevanti lacune nella letteratura esistente. L’analisi descrittiva e approfondita dei contributi selezionati ha permesso di mappare il panorama di ricerca attuale, di identificare i principali gap di ricerca e di formulare le domande di ricerca dello studio. Tali domande di ricerca sono state affrontate attraverso un approccio multi-metodo, che combina lo sviluppo di un modello analitico con un’applicazione empirica su un ambiente logistico multi-sito. Il modello simula una configurazione di CER comprendente cinque siti logistici, valutando in che misura la condivisione coordinata dell’energia possa migliorare le performance energetiche e ambientali. Il framework analitico sviluppato valuta l’attuale profilo energetico e la performance ambientale associata al sistema logistico ed esplora scenari operativi alternativi in diverse configurazioni. Tali scenari sono analizzati da una prospettiva energetica, ambientale ed economica, con l’obiettivo di migliorare le performance complessive del sistema e di valutare la fattibilità del raggiungimento del Net-Zero elettrico a livello aggregato di CER. Nella parte finale, vengono discussi i principali risultati, i limiti della ricerca e le possibili direzioni di sviluppo futuro.