The role of energy in economic growth seen through a useful exergy lens

April 5, 2022

O papel da energia na economia é uma questão há muito debatida. Economistas neoclássicos atribuem à energia um papel marginal, no entanto necessitando da produtividade total dos factores (PTF), além de capital e trabalho humano, para explicar o crescimento a longo-prazo. Na economia ecológica a energia é fundamental, mas são por vezes empregues técnicas econométricas e/ou funções de produção agregada (FPAs) não convencionais. Nesta abordagem, a real contribuição da energia só é capturada se medida, de forma termodinamicamente comparável, quando fornece um uso final de valor económico – exergia útil. No entanto, exergia útil é um factor intermédio geralmente incluído em FPAs de forma inconsistente, como um factor primário. Na abordagem neoclássica e na economia ecológica as FPAs são ainda criticadas por alegadamente deverem os seus bons ajustes a dados históricos a uma identidade contabilística inerente. Esta tese tem como objectivo proporcionar resultados empíricos e nova perspectiva sobre o papel da energia na produção e crescimento, adoptando uma métrica de exergia útil, e reconciliando assim as abordagens neoclássica e de economic ecológica propondo soluções para as críticas a ambas. Trabalhando com as FPAs Cobb-Douglas e Elasticidade de Substituição Constante (ESC), aplicamos técnics estatísticas robustas (análise de cointegração, “bootstrapping”) à: 1) identificação de FPAs estatisticamente significativas e economicamente plausíveis a partir de relações a longo-prazo, avaliando se e de que forma a energia deve ser incluída na função de produção; 2) estimação e avaliação da precisão dos parâmetros das FPAs; 3) testagem da eficiência energética agregada como um motor da PTF e do crescimento a longo-prazo. O impacto produtivo da energia como factor intermédio é investigado de forma consistente conceptualizando uma economia de dois sectores, com um sector energético alargado que agrega todos os processos de conversão primária-para-final-para útil. A análise é feita recorrendo a um conjunto de dados consistente para Portugal, 1960-2014. Confirma-se que a inclusão da energia como terceiro factor de produção, ainda que com baixa elasticidade, leva a resultados instáveis, ou mesmo rejeição de FPAs plausíveis. Em contraste, mostra-se que a exergia útil pode ser introduzida de forma consistente numa abordagem consistente com a teoria neoclássica, quer como uma restrição aos factores de produção convencionais (de facto medindo os serviços proporcionados pelo capital), quer como um motor (considerando a eficiência exergética finalpara-útil) da PTF, ou ainda como um factor intermédio num modelo de dois sectores. No seu todo, os resultados mostram que os usos produtivos da energia impulsionam, e limitam, a produção e o crescimento. The role of energy in the economy is a long-standing question. Neoclassical economists attribute a marginal importance to energy, while requiring exogenous total factor productivity (TFP), besides capital and labor, to explain long-run growth. In ecological economics energy is paramount, but non-standard econometric techniques and/or non-conventional aggregate production functions (APFs) are sometimes employed. In this approach, the real contribution of energy can only be understood if measured, in a thermodynamically-comparable way, as performing an economically-valuable end-use – useful exergy. However, intermediate useful exergy is inconsistently included in APF approaches as a primary input. In both the neoclassical and ecological economics approaches, APFs are also criticized for allegedly owing their good fits to an underlying accounting identity. This thesis aims to provide empirical evidence and new insights towards the actual role of energy in production and growth, adopting the useful exergy metric, reconciling neoclassical and ecological economics by overcoming the inadequacies of both. Working with the Cobb-Douglas and Constant Elasticity of Substitution (CES) APFs, we employ robust statistical techniques (cointegration analysis, bootstrapping) to: 1) identify statistically significant and economically plausible APFs from long-run relationships, evaluating if and how energy should be included in the production function; 2) estimate and evaluate precision of APF parameters; 3) test whether aggregate energy efficiency drives TFP and long-run growth. The productive relevance of intermediate energy is consistently investigated by conceptualizing a two-sector economy, with an extended energy sector encompassing all primary-to-final-to-useful conversion processes. We conduct our analysis on a consistent dataset for Portugal, 1960-2014. We confirm that including energy as third factor of production, even with a low elasticity, leads to unstable results, or outright rejection of plausible APFs. In contrast, we show how useful exergy can be consistently introduced in a neoclassical-compatible approach, either as a constraint on the conventional factors of production (in effect a measure for the services provided by capital), as a driver (considering final-to-useful exergy efficiency) of TFP, or as an intermediate input in a twosector model. Overall, evidence suggests productive energy use is both a driver and a constraint on production and growth.

Authors in the community:

• 

  J

  João Alexandre Almeida dos Santos

  ist158549

  Affiliations and sources

  IST > MARETEC

  Centro de Ciência e Tecnologia do Ambiente e do Mar

  IST > LARSYS

  Laboratório de Robótica e Sistemas em Engenharia e Ciência

  IST

  Instituto Superior Técnico

Supervisors of this institution:

• 

  T

  Tiago Morais Delgado Domingos

  ist13892

101495382

Doutoramento em Sistemas Sustentáveis de Energia

environmental-engineering - Environmental engineering

Keywords

• Urban landscape
• European Landscape Convention
• National Policy on Architecture and Landscape
• Quality assessment criteria
• Quality assessment model
• Paisagem urbana
• Convenção Europeia da Paisagem
• Política Nacional da Arquitetura e da Paisagem
• Critérios de avaliação da qualidade
• Modelo de avaliação da qualidade

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