Trabalho de Econometria 3

Trabalho em dupla O grupo deverá embasar uma aplicação econométrica envolvendo cointegração na Teoria Econômica e realizar a aplicação com séries temporais seguindo os procedimentos de teste vistos em aula O relatório produzido envolvendo a fundamentação dados e resultados deverá ser entregue na pasta Prova II no Classroom até a data definida UNIVERSIDADE NOME RELAÇÃO DE LONGO PRAZO ENTRE PRODUÇÃO INDUSTRIAL E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA Cidade UF 2025 Sumário 1 INTRODUÇÃO3 2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA3 3 METODOLOGIA4 31 Seleção das Séries5 32 Aplicação de Cointegração8 4 RESULTADOS9 41 Teste de Estacionariedade9 42 Teste de EngleGranger9 43 Teste de Johansen10 44 Interpretação dos Resultados10 5 CONCLUSÃO10 Referências12 1 INTRODUÇÃO A produção industrial é um dos motores do crescimento econômico refletindo diretamente a capacidade produtiva e a dinâmica dos setores manufatureiros de um país Paralelamente o consumo de energia elétrica desempenha papel estratégico na economia sendo insumo essencial para a operação de indústrias comércio e serviços No Brasil a relação entre produção industrial e consumo de energia elétrica é particularmente relevante pois flutuações na oferta ou no uso de energia podem impactar diretamente a produtividade e a eficiência do setor industrial IBGE 2024 EPE 2024 Estudos anteriores sugerem que há uma correlação estrutural de longo prazo entre esses dois indicadores uma vez que a expansão da atividade industrial tende a aumentar a demanda por energia enquanto restrições no fornecimento ou aumentos de preços de energia podem limitar a produção Pinto et al 2019 Souza 2020 Dessa forma compreender a relação dinâmica entre produção industrial e consumo de energia elétrica é essencial para a formulação de políticas econômicas e energéticas eficazes além de permitir projeções mais precisas para planejamento industrial Neste trabalho buscase investigar a existência de uma relação de cointegração entre a produção industrial e o consumo de energia elétrica no Brasil utilizando séries temporais mensais Para tanto aplicamse testes de estacionariedade e o teste de cointegração de Johansen permitindo analisar as interdependências de longo prazo entre essas variáveis 2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA A análise de séries temporais é uma ferramenta que busca compreender a dinâmica econômica de variáveis macroeconômicas e setoriais No contexto da produção industrial e do consumo de energia elétrica é fundamental identificar relações de longo prazo que refletem a interdependência estrutural entre essas variáveis A cointegração é um conceito na econometria de séries temporais que permite detectar se duas ou mais séries não estacionárias possuem uma relação estável ao longo do tempo Engle Granger 1987 Mesmo que cada série isoladamente apresente tendências ou variações persistentes a combinação linear dessas séries pode gerar uma série estacionária indicando que existe um equilíbrio de longo prazo entre elas No caso da produção industrial e do consumo de energia elétrica isso significa que choques em uma variável tendem a ser ajustados ao longo do tempo pela outra mantendo uma relação estrutural consistente Estudos empíricos têm demonstrado que o consumo de energia elétrica está fortemente correlacionado com a atividade industrial uma vez que setores produtivos dependem do fornecimento constante e eficiente de energia para operar máquinas processos e sistemas logísticos Pinto et al 2019 Souza 2020 Portanto analisar a co integração entre essas variáveis permite não apenas avaliar a intensidade dessa relação mas também fornecer subsídios para políticas públicas de energia e planejamento industrial considerando ajustes em períodos de crescimento ou recessão Para testar a cointegração são aplicados testes de estacionariedade como o teste ADF Augmented DickeyFuller e métodos específicos como o teste de Johansen que permite identificar o número de relações de equilíbrio de longo prazo entre múltiplas séries Johansen 1991 Esses procedimentos fornecem uma base robusta para analisar se a produção industrial e o consumo de energia elétrica se movem de forma conjunta ao longo do tempo refletindo mecanismos econômicos subjacentes 3 METODOLOGIA O presente estudo investiga a relação de longo prazo entre produção industrial e consumo de energia elétrica no Brasil utilizando séries temporais mensais compreendendo o período de janeiro de 2001 a fevereiro de 2025 A escolha dessas séries se justifica pela relevância econômica de sua interdependência uma vez que o setor industrial é responsável por parcela significativa do consumo energético nacional tornando o acompanhamento dessas variáveis fundamental para compreender a dinâmica produtiva do país Os dados foram extraídos do IPEADATA garantindo confiabilidade e consistência estatística e a análise foi realizada integralmente no software R permitindo a aplicação de métodos econométricos avançados para séries temporais Essa abordagem possibilita a identificação de tendências ciclos econômicos e a investigação de relações estruturais de longo prazo entre produção industrial e consumo de energia elétrica 31 Seleção das Séries A seleção das variáveis Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica justificase pela relevância de sua relação para a compreensão da dinâmica econômica do setor industrial brasileiro A Produção Industrial obtida a partir da Pesquisa Industrial Mensal PIMPF do IBGE reflete a variação do índice de produção física abrangendo todos os setores manufatureiros e constituindo um indicador central da atividade econômica O Consumo de Energia Elétrica extraído do IPEADATA representa o consumo total de eletricidade no país sendo o setor industrial o principal responsável por sua demanda tornando a variável um insumo estratégico para a produção Do ponto de vista teórico a interdependência entre essas variáveis é respaldada por estudos sobre crescimento econômico e eficiência energética que indicam que a expansão da atividade industrial tende a aumentar a demanda por energia elétrica enquanto restrições no fornecimento ou aumento nos preços de energia podem limitar a produção Pinto et al 2019 Souza 2020 O período de análise abrange janeiro de 2001 a fevereiro de 2025 permitindo capturar um histórico amplo da evolução da atividade industrial e do consumo energético no Brasil Ambas as séries possuem periodicidade mensal o que proporciona um número adequado de observações para análises de séries temporais e testes de cointegração Os gráficos das Figuras 1 e 2 a seguir apresentam o comportamento temporal das séries de Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica ao longo do período estudado Figura 1 Série temporal da Produção Industrial de janeiro de 2001 a fevereiro de 2025 O gráfico da Produção Industrial revela uma trajetória predominantemente crescente intercalada por oscilações periódicas que podem estar associadas a fatores cíclicos da economia como recessões crises externas e variações na demanda interna Além disso observase que a série apresenta momentos de maior volatilidade refletindo ajustes estruturais na indústria brasileira e choques econômicos específicos Esse padrão evidencia a necessidade de utilizar métodos de séries temporais capazes de capturar tendências e relações de longo prazo como os testes de cointegração aplicados neste estudo Figura 2 Série temporal do Consumo de Energia Elétrica de janeiro de 2001 a fevereiro de 2025 O gráfico do Consumo de Energia Elétrica evidencia uma tendência geral de crescimento acompanhando a expansão industrial ao longo do período Observamse variações sazonais possivelmente relacionadas a ciclos de produção e condições climáticas que afetam o consumo Períodos de desaceleração no consumo refletem ajustes econômicos ou restrições de fornecimento enquanto aumentos abruptos correspondem à recuperação econômica ou expansão da atividade industrial A análise visual confirma a hipótese de interdependência estrutural entre produção industrial e consumo de energia fundamentando a aplicação de testes de cointegração para investigar relações de equilíbrio de longo prazo entre as variáveis 32 Aplicação de Cointegração Para investigar a relação de longo prazo entre Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica aplicouse a metodologia de cointegração que permite identificar vínculos estruturais entre séries não estacionárias A análise considerou dois métodos complementares EngleGranger e Johansen ambos amplamente utilizados na literatura econométrica para avaliar relações de equilíbrio de longo prazo entre variáveis econômicas Engle Granger 1987 Johansen 1991 O método de EngleGranger envolve dois passos principais Inicialmente estimase uma regressão em nível da Produção Industrial sobre o Consumo de Energia Elétrica coletandose os resíduos da regressão Em seguida aplicase o teste de raiz unitária Augmented DickeyFuller ADF aos resíduos para verificar se são estacionários A presença de resíduos estacionários indica a existência de uma relação de cointegração entre as séries As hipóteses do teste ADF são H 0 Sérienãoé estacionária H 1 Sérieé estacionária Já o teste de Johansen permite identificar múltiplas relações de cointegração e é particularmente adequado quando se deseja analisar sistemas com mais de duas séries ou a dinâmica conjunta de vetores de variáveis O procedimento envolve a estimação de um modelo VAR em nível das séries e a determinação do número de vetores de cointegração com base nas estatísticas de traço e máxima verossimilhança A combinação dos testes de EngleGranger e Johansen fornece evidências robustas sobre a existência de relações de longo prazo entre produção industrial e consumo de energia elétrica Enquanto o método de EngleGranger é direto e intuitivo o teste de Johansen permite capturar múltiplas relações e analisar a dinâmica conjunta das séries A aplicação econométrica indica que mesmo diante de flutuações de curto prazo existe uma tendência de ajuste ao equilíbrio entre produção industrial e consumo energético evidenciando a interdependência estrutural entre atividade industrial e demanda por energia elétrica no Brasil 4 RESULTADOS 41 Teste de Estacionariedade O primeiro passo da análise consistiu em verificar a estacionariedade das séries de Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica utilizando o teste Augmented DickeyFuller ADF Para a Produção Industrial o teste indicou um valor de DickeyFuller de 3723 com pvalor de 0023 permitindo rejeitar a hipótese nula de não estacionariedade ao nível de significância de 5 Isso sugere que a série é estacionária apresentando comportamento relativamente estável em torno de uma tendência de longo prazo Por outro lado o Consumo de Energia Elétrica apresentou um valor de Dickey Fuller de 26792 com pvalor de 02899 indicando que não é estacionário em nível Dada essa característica aplicouse a primeira diferenciação da série resultando em uma nova série que apresentou DickeyFuller de 74368 com pvalor de 001 Isso permite rejeitar a hipótese nula de não estacionariedade confirmando que a série diferenciada é estacionária o que a torna adequada para análise de cointegração e modelagem econométrica 42 Teste de EngleGranger Diante da presença de pelo menos uma série não estacionária em nível aplicou se o teste de EngleGranger para investigar a existência de uma relação de cointegração entre Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica A regressão da Produção Industrial sobre o Consumo de Energia permitiu extrair os resíduos aos quais foi aplicado o teste ADF O resultado apresentou DickeyFuller de 46425 com pvalor menor que 001 indicando que os resíduos são estacionários Este resultado evidencia que apesar da não estacionariedade do Consumo de Energia em nível existe uma relação de equilíbrio de longo prazo entre produção industrial e consumo energético Em outras palavras choques em uma das variáveis tendem a ser ajustados ao longo do tempo mantendo a consistência da relação estrutural 43 Teste de Johansen Para complementar a análise e avaliar múltiplas relações de cointegração aplicouse o teste de Johansen O teste indica que o número de vetores de cointegração é r 1 com base na estatística de traço sugerindo a presença de um único vínculo de longo prazo entre as séries A interpretação dos autovetores normalizados mostra que o Consumo de Energia apresenta um coeficiente muito pequeno na relação de cointegração indicando que pequenas variações na produção industrial refletem proporcionalmente no consumo de energia Já a matriz de carregamento Weights W evidencia que choques de curto prazo em ambas as variáveis tendem a ser parcialmente ajustados ao longo do tempo permitindo o retorno ao equilíbrio de longo prazo identificado 44 Interpretação dos Resultados Os resultados confirmam que Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica estão cointegradas evidenciando a existência de um vínculo de longo prazo entre atividade industrial e demanda energética A diferenciação do Consumo de Energia e a aplicação dos testes de EngleGranger e Johansen mostram que mesmo diante de flutuações de curto prazo choques em uma das variáveis tendem a ser ajustados gradualmente preservando a relação estrutural Do ponto de vista econômico essa evidência reforça que a expansão industrial no Brasil está fortemente vinculada ao consumo de energia elétrica Monitorar ambas as variáveis são importantes para compreender a dinâmica produtiva e energética do país além de orientar políticas industriais e energéticas mais eficazes 5 CONCLUSÃO O presente estudo investigou a relação de longo prazo entre Produção Industrial e Consumo de Energia Elétrica no Brasil abrangendo o período de janeiro de 2001 a fevereiro de 2025 A análise revelou que ambas as séries exibem padrões consistentes com a teoria econômica enquanto a produção industrial apresentou estacionariedade em nível o consumo de energia elétrica revelou tendência crescente sendo estacionário apenas após diferenciação A aplicação dos testes de EngleGranger e Johansen evidenciou a existência de uma relação de cointegração entre as variáveis indicando que choques de curto prazo em produção ou consumo energético tendem a ser ajustados ao longo do tempo preservando o equilíbrio estrutural entre atividade industrial e demanda por energia elétrica Este resultado reforça a interdependência entre os setores produtivo e energético destacando a relevância de monitorar conjuntamente essas variáveis para compreender a dinâmica econômica do país Do ponto de vista prático a evidência de cointegração sugere que políticas voltadas ao setor industrial ou à oferta de energia devem considerar o efeito recíproco de suas decisões O planejamento energético eficiente e a promoção de estratégias industriais sustentáveis tornamse essenciais para assegurar crescimento econômico contínuo sem comprometer a estabilidade do fornecimento de energia Referências Box G E Jenkins G M Reinsel G C Ljung G M 2015 Time Series Analysis Forecasting and Control John Wiley Sons IPEADATA Séries temporais econômicas Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada IPEA Disponível em httpwwwipeadatagovbr Acessado em 15082025 Gujarati D N Porter D C Econometria básica 5 ed Porto Alegre AMGH Editora 2011 Johansen S 1991 Estimation and hypothesis testing of cointegration vectors in Gaussian vector autoregressive models Econometrica 596 15511580 Johansen S 1995 LikelihoodBased Inference in Cointegrated Vector Autoregressive Models Oxford University Press Pinto R Silva J Almeida L 2019 Relação entre consumo de energia e produção industrial no Brasil Revista Brasileira de Energia 252 4560 Souza F 2020 Análise da demanda industrial por energia elétrica uma abordagem econométrica Economia e Energia 121 3350