Kreislaufwirtschaft in der Automobilindustrie: Eine Analyse von Strategien und Konzepten für ein nachhaltiges End-of-Life Management von Traktionsbatterien in Europa

Abstract

Der Automobilsektor steht derzeit vor der enormen Herausforderung, Traktionsbatterien für ihre Elektrofahrzeuge und somit den fortschreitenden Wandel zur Elektromobilität umweltfreundlicher zu gestalten. Um dabei auch das wirtschaftliche Potenzial dieses Vorhabens auszuschöpfen, konzentrieren sich Herstellende zunehmend auf Ansätze der Kreislaufwirtschaft. Die einschlägige Literatur befasst sich zwar bereits ausgiebig mit dieser Thematik, jedoch existieren bisher nur wenige Studien, die Aufschlüsse über konkrete Handlungen der Agierenden des Sektors bieten. Ziel dieser Arbeit ist deshalb, die aktuellen Fortschritte bei der Umsetzung von Kreislaufwirtschaftsstrategien der führenden Unternehmen der Branche zu erfassen, um aktuelle Prioritäten und zukünftige Entwicklungen umfassend darzustellen. Mit besonderem Augenmerk auf Strategien zur Verlängerung der Lebensdauer von Traktionsbatterien werden in dieser Arbeit außerdem die Herausforderungen, Entscheidungsgründe und Kooperationen untersucht, die den Erfolg des Wandels beeinflussen.Dazu wird zunächst eine systematische Analyse relevanter wissenschaftlicher Literatur durchgeführt, um aktuelle Aspekte der CE bei Traktionsbatterien zu untersuchen und Herausforderungen für den Sektor zu identifizieren. Darauf aufbauend wird eine Multiple Case Study mit 20 führenden Unternehmen der Branche durchgeführt, um den vorherrschenden Stand der Umsetzung einzelner zirkulärer Strategien darzustellen und Aussagen für den gesamten Sektor abzuleiten. Die notwendigen Informationen zur Durchführung der Studie werden durch eine Analyse grauer Literatur gewonnen und umfassen somit aktuelle und von den Herstellenden selbst veröffentlichte Informationen. Das Ergebnis dieser Arbeit sind Strategiematrizen, die zeigen welche Strategien derzeit im Fokus der Herstellenden stehen und welche nicht umfassend berücksichtigt werden. Die Analyse zeigt dabei, dass sich Unternehmen momentan vor allem auf Strategien zur Reduktion des Ressourceninputs während der Produktion und demzufolge auch auf das Recycling von Traktionsbatterien konzentrieren. Zur Verlängerung der Lebensdauer beabsichtigen die Herstellenden vorrangig die Wiederverwendung in Energiespeichern zur Unterstützung des elektrischen Energienetzes im industriellen Maßstab. Dabei zeigt sich aber auch ein großes Potenzial für künftige Anwendungen in privaten und mobilen Energiespeichern oder in Fahrzeugen mit geringeren Leistungsanforderungen. Zwar verfolgen mehrere Herstellende bereits die Reparatur von Traktionsbatterien oder deren Wiederverwendung am Aftersales Markt, derzeit jedoch höchstens auf Modulebene. Das Remanufacturing befindet sich gegenwärtig noch im Entwicklungsstadium und findet dementsprechend noch kaum Anwendung.

The automotive industry is currently facing the enormous challenge of a more environmentally friendly transition to electric mobility. Traction batteries are at the centre of these efforts. In order to exploit the economic potential of this endeavour, manufacturers are increasingly focusing on circular economy (CE) approaches. Although the relevant literature already discusses this topic extensively, so far only a few studies exist that provide information about concrete actions of the actors in the sector. Therefore, this thesis presents the current priorities and necessary developments by comprehensively mapping the CE strategies of the leading companies in the automotive sector. With a particular focus on traction battery life extension strategies this thesis also examines the challenges, decision-making rationales, and collaborations that influence the success of change. To this end, a systematic analysis of relevant scientific literature is first carried out to examine current aspects of CE in traction batteries and identify challenges for the sector. Based on this, a multiple case study will be conducted with 20 leading companies in the sector to present the current status of implementation of individual circular strategies and to derive statements for the sector as a whole. The necessary information to conduct the study will be obtained through an analysis of grey literature and thus primarily comprise current information published by the manufacturers themselves. The results are strategy matrices that show which strategies manufacturers are currently focussing on and which are currently not comprehensively considered. The analysis shows that companies are focusing primarily on strategies to reduce resource inputs during production and, consequently, on recycling of traction batteries. To extend the service life, manufacturers primarily intend to repurpose traction batteries in energy storage systems to support the electrical energy grid on an industrial scale. This also offers great potential for future applications in private and mobile energy storage systems, or in vehicles with lower power requirements. Although several manufacturers are already pursuing the repair of traction batteries or their reuse in the aftersales market, this is done so far only at module level. The remanufacturing is currently still in the development stage and is therefore hardly used at all.