Logistica 4.0 ed efficienza energetica negli immobili logistici Sara Perotti - Politecnico di Milano
Agenda La Logistica nel contesto internazionale Il contesto di Industry 4.0 e il ruolo della Logistica 4.0 L efficienza energetica degli edifici logistici
La Logistica nel contesto internazionale Soluzioni software Nuovi player della Logistica Piattaforme Soluzioni hardware Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018)
Il contesto di Industry 4.0 e il ruolo della Logistica 4.0 Il Piano Nazionale Industria 4.0, coinvolgendo non solo macchinari ma anche sistemi logistici, ha dato e può ancora dare un impulso alla trasformazione della logistica «Beni strumentali il cui funzionamento è controllato da sistemi computerizzati o gestito tramite opportuni sensori e azionamenti» «Dispositivi per l interazione uomo-macchina e per il miglioramento dell ergonomia e della sicurezza del posto di lavoro» Sistemi di movimentazione automatizzati e/o dotati di sensori Robot (collaborativi) Magazzini automatizzati interconnessi con i sistemi gestionali «Sistemi per l assicurazione della qualità e della sostenibilità» Interfacce uomo-macchina intelligenti a supporto di sicurezza ed efficienza Dispositivi wearable Postazioni di lavoro ergonomiche Sistemi per la tracciabilità e l identificazione automatica dei prodotti Soluzioni intelligenti per gestione e monitoraggio dei consumi Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018)
Logistica 4.0 La Logistica 4.0 è l applicazione dell Industry 4.0 al mondo della Supply Chain, con nuovi sistemi di stoccaggio, movimentazione e trasporto che sfruttano i pilastri dell Industry 4.0 PRODUZIONE MAGAZZINO DISTRIBUZIONE Indoor Outdoor Smart warehouse Smart pallet COBOT (COllaborative robot) postazioni ergonomiche SISTEMI DI STOCCAGGIO Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018) FISICO DIGITALE SISTEMI DI ALLESTIMENTO ORDINI SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE Carrelli trilaterali semi-automatici Carrelli con Sistema di guida ibrido Tecnologie di navigazione: Filo guida, Laser (LGV), Marker, Natural navigation Sensoristica Fleet Management Sistema di frenata automatica Interazione tra macchinari e AGV Autonomous Intelligent Vehicle
Efficienza energetica degli edifici logistici: il contesto I numeri del fenomeno: Emissioni GHG worldwide = 50.000 mega ton CO2eq/anno Logistica e trasporti sono responsabili del 5,5% delle emissioni GHG totali Gli edifici logistici rappresentano l 11% del totale emissioni GHG derivanti dalle attività logistiche Fonte: Supply Chain Decarbonization, World Economic Forum (2009) Rilevanza della tematica sotto il profilo economico (consumi e relativi costi) ed ambientale (emissioni ed impatto in termini di ton CO2eq)
Efficienza energetica degli edifici logistici: il contesto Principali aree di consumo energetico: illuminazione, sistemi di movimentazione ed automazione, climatizzazione (riscaldamento, refrigerazione) Consumi energetici nei magazzini non refrigerati Consumi energetici nei magazzini refrigerati Computing 2% Catering 7% Cooling and ventilation 3% Hot water 4% Other 12% Lighting 20% Warehouse door heat 5% Miscellaneous 8% Office HVAC 10% Refrigeration 50% Heating 52% Battery chargers 12% Lighting 15% Fonte: McKinnon, Green logistics: Improving the Environmental Sustainability of Logistics (2015). Nota: dati UK. Fonte: US Department of Energy (2016)
Efficienza energetica degli edifici logistici Strategie di riduzione dell impatto ambientale delle attività logistiche Illuminazione Sistemi di movimentazione Illuminazione «intelligente» Fotovoltaico in autoconsumo Acquisto da fonti rinnovabili Sistemi di material handling «green» Ricarica batteria ad alta frequenza Automazione «intelligente» Lampade LED vs. ad incandescenza fino a 80% risparmio energetico e 20% riduzione emissioni (Ries et al., 2017) Carrelli con batterie agli ioni di litio: -36% consumo energia elettrica e -36% emissioni CO2 (Oss. Contract Log., 2017) AS/RS con motori a recupero di energia in frenata e in discesa: fino a 28% riduzione di energia (Meneghetti et al., 2013)
Efficienza energetica degli edifici logistici: lo studio Nell ambito dell Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano è stato attivato un Tavolo di lavoro sui temi dell efficienza energetica degli edifici logistici. Obiettivi: Valutare l efficienza dei magazzini in Italia in termini di consumi energetici (kwh) ed emissioni (ton CO2eq) mediante un metodologia univoca Impostare un confronto «oggettivo» delle performance, segmentando i siti logistici secondo diversi parametri (es. dimensioni, posizione geografica, funzione d uso) Identificazione e mappatura delle soluzioni adottate per il risparmio energetico
Efficienza energetica degli edifici logistici: i risultati Le soluzioni adottate negli edifici logistici esaminati per la riduzione dell impatto ambientale: una «vista» di insieme Illuminazione a basso consumo (lampade a led) Illuminazione Sensoristica per la riduzione delle inefficienze Fotovoltaico in autoconsumo Sistemi di movimentazione ed automazione Climatizzazione (riscaldamento, refrigerazione) ed impiantistica Sistemi di material handling «green»(carrelli con batterie agli ioni di litio) Ricarica batteria ad alta frequenza Isolamento termico dell edificio Sistemi di climatizzazione «smart» Pannelli solari
Efficienza energetica degli edifici logistici: i risultati Il 44% degli edifici logistici esaminati adotta almeno una soluzione per la riduzione dell impatto ambientale. Le più diffuse risultano essere relative all impianto di illuminazione: lampade a led (35%) e fotovoltaico in autoconsumo (11%). Ancora scarsamente impiegati i sistemi di material handling «green»(carrelli con batterie agli ioni di litio) e ricarica batteria ad alta frequenza. Soluzioni per il risparmio energetico adottate vs. Settore merceologico Illuminazione a basso consumo (lampade a led) Isolamento termico dell'edificio Fotovoltaico in autoconsumo Pannelli solari Ricarica batteria ad alta frequenza Sensoristica per la riduzione delle inefficienze Sistemi di climatizzazione "smart" Sistemi di material handling "green" (carrelli con batterie agli ioni di litio) Alimentare fresco Alimentare secco Arredamento Automotive Farmaceutico Fashion Multi-settore Retail no-food Surgelato Altro Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018) 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Efficienza energetica degli edifici logistici: i risultati Se l installazione di lampade a led appare una strategia comune anche in magazzini di non recente costruzione, sensoristica e impiantistica «green» appaiono più diffuse nei nuovi magazzini. Anno di costruzione Illuminazione Sistemi di movimentazione ed automazione Illuminazione a basso consumo (lampade a led) Sensoristica per la riduzione delle inefficienze Prima del 80 Anni 80 Anni 90 2000-2009 Dal 2010 x x x x x Fotovoltaico in autoconsumo x x Sistemi di material handling «green» (carrelli con batterie agli ioni di litio) Ricarica batteria ad alta frequenza x x x x Isolamento termico dell edificio x x Climatizzazione (riscaldamento, Sistemi di climatizzazione «smart» x refrigerazione) ed impiantistica Pannelli solari x x Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018)
kwh/anno Efficienza energetica degli edifici logistici: i risultati Sono stati confrontati i consumi medi di energia elettrica per unità di superficie in immobili logistici refrigerati o almeno in parte refrigerati: è emerso che il consumo medio in immobili logistici che adottano almeno una soluzione di risparmio energetico è, in media, inferiore del 23% a quelli che non ne adottano. 230 Consumi medi per unità di superficie in immobili logistici almeno in parte refrigerati 210 190-23% 170 150 130 Media kwh/m2 per immobili logistici almeno in parte refrigerati che NON adottano soluzioni di risparmio energetico Media kwh/m2 per immobili logistici almeno in parte refrigerati che adottano soluzioni di risparmio energetico Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018)
Efficienza energetica degli edifici logistici: i risultati La ripartizione del mix di consumi elettrici varia significativamente al variare della temperatura da garantire all interno dell edificio. L energia elettrica impiegata per alimentare gli impianti di refrigerazione risulta la componente principale negli immobili logistici con prodotti «freschi» e «freddi» (dal 65% al 85%), mentre nei magazzini a temperatura ambiente è la movimentazione a rappresentare la quota principale (55%). Ripartizione mix consumi energia elettrica vs. Temperatura Ambiente 7-15 C 0-4 C -25 C Multi-temperatura 41% 55% 3% 1% 10% 5% 65% 20% 7% 4% 82% 7% 8% 1% 85% 6% 9% 7% 79% 5% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Fonte: Osservatorio Contract Logistics «Gino Marchet» del Politecnico di Milano (2018)
In sintesi Le soluzioni di Logistica 4.0 sono implementate sia in produzione sia in contesti di logistica distributiva (magazzino e distribuzione) Il livello di sviluppo di una soluzione di Logistica 4.0 dipende da differenti combinazioni nelle scelte di automazione fisica, connessione e processo decisionale I principali benefici attesi delle soluzioni di Logistica 4.0 riguardano il miglioramento di produttività, visibilità/tracciabilità e sicurezza Crescente interesse verso soluzioni volte a migliorare l efficienza energetica degli immobili logistici Focus prevalente su sistemi di illuminazione «smart» e a basso consumo, oltre che a soluzioni per la climatizzazione In sviluppo i sistemi di movimentazione ed automazione «green»
Grazie per l attenzione Sara Perotti Politecnico di Milano, sara.perotti@polimi.it