Product Portfolio Based Decarbonization Strategies in the Automotive Industry
Climate change is one of the major challenges our society is currently facing. The automotive industry, which accounts for a significant proportion of global greenhouse gas emissions, must play its part in mitigating climate change. Supplier companies within the automotive industry play an important role in the development and production of cars and are therefore crucial to the decarbonization of the industry. Although many suppliers have already started to set decarbonization targets and implement decarbonization activities, they are still struggling to develop and implement clear decarbonization strategies. Existing decarbonization strategies are usually based on a top-down calculation of a company’s emissions through carbon accounting with a limited level of detail and a lack of perspective on the company’s products. However, it is crucial for a company to understand in detail the impact of changing boundary conditions and its own decisions on the future global warming potential (GWP) of its product portfolio in order to develop consistent strategies. The main research objective of this thesis is therefore the development of a concept which, based on the bottom-up assessment of the product portfolio of a company, supports the decarbonization of the company under the consideration of changing boundary conditions and by displaying possible decarbonization strategies. First, the theoretical background in relation to the environmental assessment of products based on life cycle assessment (LCA) and life cycle engineering (LCE) as well as the structure of the automotive industry and its current progress in decarbonization is presented. The state of research is then assessed, focusing on three research fields: the assessment of environmental impacts of product portfolios, prospective LCA (pLCA), and target based LCE. Selected approaches from each research field are evaluated with regards to the research objective. The assessment reveals the need for a consistent concept for the development of decarbonization strategies within the automotive supplier industry. Based on the state of research, a corresponding concept is proposed. It is based on the structure of traditional strategy processes and consists of five modules: the analysis of the current situation (I), the strategic target setting (II), the prognosis of future developments (III), the strategy formulation and assessment (IV), and the strategy implementation (V). A special focus of this work lies on the Modules I, III and IV, as these modules include several new approaches with regard to the research gap. These are the assessment of the GWP of product portfolios based on LCA, the integration of future developments into this assessment based on pLCA, and the derivation of strategies for decarbonization. The applicability of the proposed concept is demonstrated by the exemplarily application to an automotive supplier's product portfolio. The results show that the concept provides additional insights regarding the key factors for decarbonization within (foreground system) and outside (background system) the company’s area of influence. In particular, the application shows that strategic changes within the company can lead to a decoupling from developments in the background system and are crucial for achieving decarbonization targets. All in all, by combining different research fields, the thesis provides a new and consistent concept for the development of decarbonization strategies based on a bottom-up assessment of an automotive supplier company’s product portfolio.
Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen, vor denen unsere Gesellschaft derzeit steht. Die Automobilindustrie mit ihrem erheblichen Anteil an den weltweiten Treibhausgasemissionen muss einen Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels leisten. Die Zuliefererindustrie spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Produktion von Autos und ist daher von entscheidender Bedeutung für die Dekarbonisierung der Automobilindustrie. Obwohl viele Zulieferer begonnen haben, sich Dekarbonisierungsziele zu setzen und Dekarbonisierungsmaßnahmen zu implementieren, ist die Entwicklung und Umsetzung klarer Dekarbonisierungsstrategien für die Unternehmen weiterhin eine Herausforderung. Die vorhandenen Strategien basieren in der Regel auf einer Top-Down-Berechnung der Treibhausgasbilanz des Unternehmens mit einem begrenzten Detaillierungsgrad und einer fehlenden Perspektive auf die Produkte des Unternehmens. Für ein Unternehmen ist es jedoch entscheidend, die Auswirkungen veränderter Randbedingungen und eigener Entscheidungen auf das zukünftige Treibhauspotenzial seines Produktportfolios im Detail zu verstehen, um ganzheitliche Strategien entwickeln zu können. Das Forschungsziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung eines Konzepts, das auf Basis der Bottom-up-Analyse des Produktportfolios des Unternehmens die Dekarbonisierung des Unternehmens unter Berücksichtigung sich ändernder Randbedingungen unterstützt und mögliche Dekarbonisierungsstrategien aufzeigt. Zunächst werden die theoretischen Hintergründe zur Umweltbewertung von Produkten auf Basis von Life Cycle Assessment (LCA) und Life Cycle Engineering (LCE), sowie die Struktur der Automobilindustrie und ihr aktueller Fortschritt im Hinblick auf Dekarbonisierung dargestellt. Anschließend wird der Stand der Forschung untersucht, wobei der Schwerpunkt auf drei Forschungsfeldern liegt: die Bewertung der Umweltauswirkungen von Produktportfolios, das zukunftsorientierte LCA (pLCA) und das zielbasierte LCE. Ausgewählte Ansätze werden im Hinblick auf das Forschungsziel bewertet. Die Bewertung zeigt den Bedarf an einem ganzheitlichen Konzept zur Entwicklung von Dekarbonisierungsstrategien in der Automobilzulieferindustrie. Basierend auf dem Stand der Forschung wird in dieser Arbeit ein solches Konzept vorgeschlagen. Das Konzept orientiert sich an der Struktur traditioneller Strategieprozesse und besteht aus fünf Modulen: der Analyse der aktuellen Situation (I), der strategischen Zielsetzung (II), der Prognose zukünftiger Entwicklungen (III), der Strategieformulierung und -bewertung (IV) und der Strategieimplementierung (V). Ein besonderer Fokus liegt auf den Modulen I, III und IV, da diese Module mehrere neue Ansätze im Hinblick auf die Forschungslücke beinhalten. Dazu gehören die Bewertung des Treibhauspotenzials von Produktportfolios auf Basis von LCA, die Integration zukünftiger Entwicklungen in diese Bewertung auf Basis von pLCA und die Ableitung von Strategien zur Dekarbonisierung. Die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Konzepts wird anhand der beispielhaften Anwendung auf das Produktportfolio eines Automobilzulieferers dargelegt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Konzept zusätzliche Erkenntnisse über die Schlüsselfaktoren für die Dekarbonisierung innerhalb (Vordergrundsystem) und außerhalb (Hintergrundsystem) des eigenen Einflussbereichs des Unternehmens liefert. Insbesondere zeigt sich, dass strategische Veränderungen innerhalb des Unternehmens teilweise zu einer Entkopplung von Entwicklungen im Hintergrundsystem führen können und für die Erreichung der Dekarbonisierungsziele entscheidend sind. Insgesamt liefert die Arbeit durch die Kombination verschiedener Forschungsfelder ein neues und ganzheitliches Konzept für die Entwicklung von Dekarbonisierungsstrategien auf Basis einer Bottom-up-Analyse des Produktportfolios eines Automobilzuliefererunternehmens.
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