MODELOS DE REGRESSÃO E DECOMPOSIÇÃO PARA DESCREVER O CONSUMO RESIDENCIAL DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL ENTRE 1985 E 2013

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1 MODELOS DE REGRESSÃO E DECOMPOSIÇÃO PARA DESCREVER O CONSUMO RESIDENCIAL DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL ENTRE 1985 E 2013 Maria José CharfuelanVillarreal Universidade Federal do ABC

2 OBJETIVO Identificar e estudar, os principais fatores que influenciaram a evolução do consumo de energia elétrica no setor residencial do Brasil entre 1985 e Avaliar o consumo de energia para os próximos anos a partir de diferentes cenários, por meio das elasticidades das variáveis explicativas.

3 METODOLOGIA E DADOS Técnica de decomposição LMDI Identificação de fatores importantes Coeficientes técnicos Analise econométrica das series temporais que afetam o consumo de energia Estacionariedade Cointegração Regressão por Mínimos Quadrados Ordinários e elasticidades

4 BASE TEÓRICA DA TÉCNICA DE Base teórica teoria LMDI DECOMPOSIÇÃO LMDI Coeficiente técnico definido como i-ésima compontente

5 BASE TEÓRICA DA ECONOMETRIA APLICADA NO ESTUDO Elasticidade: bi (elasticidade) é coeficiente de ajuste

6 ANÁLISE DE ESTACIONARIEDADE A estacionariedade de uma série temporal é avaliada aplicando o teste estatístico de Dickey e Fuller Expandido, à series de dados explicadas de acordo ao modelo A hipótese nula da existência de uma raiz unitária na série é aceita ou rejeitada, frente à hipótese alternativa de não existência de raiz unitária (Gujarati, 2000e).

7 COINTEGRAÇÃO A relação de equilíbrio entre variáveis não estacionárias é avaliada aplicando o teste de Dickey e Fuller Expandido à série de resíduos da combinação linear das variáveis, definida como A estacionariedade da série de resíduos é interpretada como a existência de uma relação de equilíbrio. Ou seja rejeita a hipótese nula de existência de raiz unitária.

8 RELAÇÃO ENTRE AS TAXAS DE VARIAÇÃO PERCENTUAL São as elasticidades

9 EVOLUÇÃO E ESTRUTURA DO CONSUMO DE ELETRICIDADE NO BRASIL Consumo de eletricidade GWh BEN BRASIL RESIDENCIAL INDUSTRIAL COMERCIAL OUTROS 16% 14% RESIDENCIAL COMERCIAL 44% 26% INDUSTRIAL OUTROS Período: Consumo total aumentou 50 % Consumo residencial 64 %

10 PARTICIPAÇÃO DOS ELETRODOMÉSTICOS NO CONSUMO RESIDENCIAL PROCEL (2007)

11 VARIÁVEIS QUE AFETAM O CONSUMO DE ELETRICIDADE RESIDENCIAL, E(T) Consumo efetivo das famílias (R) Modelo definido para o consumo de energia. Quantidade de domicílios (D) Tarífa de energia elétrica (T) Modelo a partir de relações para a decomposição

12 COMPORTAMENTO TEMPORAL DAS VARIÁVEIS EXPLICATIVAS

13 COMPORTAMENTO TEMPORAL DAS RELAÇÕES ENTRE VARIÁVEIS EXPLICATIVAS

14 DECOMPOSIÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA ENTRE 2003 E 2012 PELA METODOLOGIA LMDI Componentes do consumo de energia elétrica, ΔE it (GWh) E LMDI ( ) , , ,2 E/R E/D T/E D/R R/T R , , ,0 E/R caiu ao longo de O consumo de eletricidade nas residências cresceu de forma menos intensa que a renda domiciliar

15 AVALIAÇÃO DE COEFICIENTES TÉCNICOS Com os valores obtidos da decomposição é possível avaliar os coeficientes técnicos, e poder estimar variações no consumo devido a variações na variável X i. No curto prazo. Variáveis Valor do coeficiente técnico X 1, E/R 2,43x10 6 (R$) X 2, E/D 6,05x10 7 (domicílios) X 3, T/E 2,37x10 4 ((GWh) 2 /R$) X 4, D/R 13,68x10 4 (GWh R$/domicílios) X 5, R/T 1,52x10 4 X 6, R 4,07x (GWh/R$)

16 AVALIAÇÃO DOS DADOS Consumo efetivo das famílias Tem impacto no consumo de eletricidade residencial Aumentou 63% nos últimos 10 anos Sua taxa de variação oscilou entre 3%/ano e 9%/ano, entre 2005 e 2010 Tem uma contribuição positiva no consumo total de energia elétrica residencial Tarifa de eletricidade Variável que mais variou ao longo do período de estudo Nos últimos 10 anos apresentou uma redução de 18% em termos reais

17 AVALIAÇÃO DOS DADOS Tarifa de eletricidade (continuação) Taxa máxima de variação anual entre 2005 e 2013 foi de -9%/ano, Maior taxa de aumento foi de 3,2 % Número de domicílios Variável de comportamento de crescimento relativamente estável Não apresenta grandes variações ao longo do tempo Enquanto crescer, o consumo residencial de eletricidade deve crescer no Brasil

18 AVALIAÇÃO DA PRECISÃO DO MODELO LMDI E SEUS COEFICIENTES TÉCNICOS LMDI é apropriado para avaliação de fatores importantes para o consumo domiciliar Estimativas com erros elevados Estimativas para períodos intermediários resultaram com erros percentuais muito altos : 52% ou : 119% O desvio padrão das percentagens de erro das diferentes estimativas avaliadas resultante foi de 85%

19 SÉRIES TEMPORAIS ANÁLISE DE REGRESSÕES E ELASTICIDADES RESULTADOS DO ANÁLISE DE ESTACIONARIEDADE E TESTE DE COINTEGRAÇÃO O teste de Dickey-Fuller Expandido e Engle e Granger foram aplicados às séries temporais das variáveis para avaliar a estacionariedade, ordem de integração, a partir das regras de decisão. H 0 : τ τ critico, Aceita H 0, E t tem raiz unitária, logo E t não é estaciona H 1 : τ < τ critico, Rejeita H 0, E t não tem raiz unitária, logo E t é estacionariaria epe

20 RESULTADOS TESTE DE DICKEY-FULLER EXPANDIDO Estatística Teste Dickey-Fuller Expandido das series temporais em níveis Estatística Teste Dickey-Fuller Expandido das series temporais em primeira diferença Variável τ estatístico % τ do critico t critico Hipótese nula, existência de raiz unitária. Variável τ estatístico % τ do critico t critico Hipótese nula, existência de raiz unitária. Energia -2,212 5% -3,588 10% -3,229 Aceita a hipótese H 0 Energia -3,255 5% -3,588 10% -3,229 Rejeita a hipótese H 0 Domicílios -1,258 Consumo efetivo das famílias -2,587 5% -3,581 10% -3,225 5% -3,580 10% -3,2253 Aceita a hipótese H 0 Aceita a hipótese H 0 Domicílios -6,141 5% -3,595 10% -3,233 Consumo efetivo das famílias -3,975 5% -3,599 10% -3,233 Rejeita a hipótese H 0 Rejeita a hipótese H 0 Tarifa -2, % -3,580 10% -3,225 Aceita a hipótese H 0 Tarifa -3,915 5% -3,632 10% -3,2546 Rejeita a hipótese H 0 epe

21 MODELO E RESULTADO DA REGRESSÃO POR MQO SEM DUMMY Log (Consumo de Energia) 11,9 11,7 11,5 11,3 11,1 10,9 10,7 10, Ano As probabilidades de rejeitar os coeficientes da regressão estão entre 0,001 e 0,002. Baixa, < 5% A hipótese nula é rejeitada, ou seja os coeficiente da equação tem significância. epe

22 TESTE DE ENGLE E GRANGER O teste é aplicado às séries de resíduos da regressão das variáveis explicativas τ estatístico Probabilidade -4,599 0,0055 % τ do critico t critico 5% -3,740 10% -3,750 A inspeção gráfica do teste define que existe uma relação de longo prazo entre as variáveis regredidas. epe

23 AVALIAÇÃO DE VALORES DE ELASTICIDADES PARA REGRESSÕES DE PERÍODOS INTERMEDIÁRIOS Elasticidades para períodos intermediários Período Domicílios Renda Tarifa R ,709-0,091 0,0613 Probabilidade 0,894 0,001 0,638 0, Probabilidade Probabilidade 1,710 0,178-1,240 0,054 0,887 0,005 1,905 0,261-0,067 0,01 0,204 0,589 0,755 0,994 Elasticidades obtidas de regressões das series para períodos intermediários, não apresentam significância para explicar o consumo de eletricidade nesses períodos. epe

24 COMPARAÇÃO DE ELASTICIDADES DE RENDA E TARIFA NA LITERATURA País Período Elasticidade Renda Elasticidade Tarifa Noruega ,10 a 0,15-0,40 a -0,80 Países do G ,31-1,56 Coreia do Sul ,70 a 1,57-0,23 a -0,65 EUA ,52-0,48 Turquia ,57-0,38 Portugal ,13 Minas Gerais ,53-0,26 Nordeste ,88-0,5 Brasil ,13-0,403 Brasil ,21-0,07 Brasil ,35-0,32 Elasticidade renda indicam que a sociedade é mais predisposta a aumentar o consumo de energia elétrica devido a um aumento de renda domiciliar epe

25 AVALIAÇÃO DE CENÁRIOS PARA PROJEÇÕES DO CONSUMO DE ENERGIA Taxa de variação (%/ano) Ano Domicílios particulares permanentes Consumo efetivo das familias Tarifa média de eletricidade Consumo de energia elétrica residencial A variação percentual anual das variáveis explicativas são avaliadas para definir os diferente cenários e projetar o consumo de energia elétrica

26 CENÁRIOS E PROJEÇÕES DO CONSUMO DE ELETRICIDADE ELASTICIDADES Consumo de Energia elétrica (GWh) Dado observado C2 C1 C3 C3 C4 C6 C5 C6 C2 C5 C1 C Ano Cenário Taxa de variação anual das variáveis explicativas (%/ano) Domicílio Consumo das Famílias Tarifa C C C C C C

27 AVALIAÇÃO DE CENÁRIOS PARA PROJEÇÕES DO CONSUMO DE ENERGIA Projeções da variação do consumo de energia a partir de coeficientes técnicos da decomposição do consumo de energia entre 2012 e Aumento domicílios 2 %, renda 5 % aumento tarifa 30 % 2012 Aumento domicílios 2 %, renda 5 % aumento tarifa -5 % ΔE (GWh) Diferença (%) Caso ΔE (GWh) Diferença (%) Caso , , ,49-12% ,66 133% ,13 5% ,84 308% ,45 51% ,20 526% ,53 129% ,12 788% ,13 241% , % Aumento domicílios 2 %, renda 2 % aumento tarifa 10 % 2012 Caso ΔE (GWh) Diferença (%) , ,49-12% ,13 5% ,45 51% ,53 129% ,13 241% Comparação com modelo da regressão linear

28 5 GERENCIAMENTO DE DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA Taxa de variação da tarifa mínima (%/ano) domicilio: 1 %/ano 2 %/ano 3 %/ano taxa de variação do consumo efetivo das famílias (%/ano) O gráfico relaciona taxas de variação das variáveis explicativas para controlar aumento do consumo de eletricidade residencial numa taxa 4 %/ano

29 CONCLUSÕES A técnica do LMDI permitiu decompor e explicar o comportamento e a estrutura do consumo de energia residencial Coeficientes obtidos são fracos para fazer projeções no longo prazo quanto ao consumo de eletricidade. As contribuições quanto ao consumo de eletricidade mais representativas foram as da variável R e a razão R/T para o aumento do consumo residencial de eletricidade. Os resultados sugerem que a renda compensou a variação da tarifa durante o período de estudo.

30 CONCLUSÕES Os resultados dos teste e teoria econométrica confirmaram a existência de relação entre as variáveis explicativas escolhidas, como determinantes para o estudo do consumo de energia elétrica residencial. As elasticidades obtidas da regressão apresentaram relação e significância quanto ao consumo de energia elétrica. Os valores obtidos de elasticidade consumo-renda e consumo-tarifa, são características de países em desenvolvimento. Tarifa e Renda com elasticidades com valores próximos e sinais opostos Podem indicar uma compensando a outra quanto ao consumo de energia elétrica nas residências.

31 Elasticidades CONCLUSÕES Domicílio: 0,97 variável dominante para o consumo residencial Renda: 0,35 consumo residencial inelástico com a renda Tarifa: -0,32 consumo residencial inelástico com a tarifa O consumo de energia é pouco sensível às mudanças na renda e tarifa No Brasil este comportamento pode ser parcialmente explicado pela conservação dos hábitos de consumo após a crise de 2001 Já ocorreu o atendimento de necessidades mais básicas.

32 CONCLUSÕES Gerenciamento da demanda residencial As variáveis número de domicílios e consumo efetivo das famílias são variáveis difíceis de se controlar Mais úteis explicar comportamento Para fazer projeções e estimativas do consumo de eletricidade. A tarifa de eletricidade pode ser utilizada para o gerenciar a demanda de energia elétrica.