Acaba de publicarse el capítulo «Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) of full energy systems in climate mitigation pathways« incluido en el libro Net Energy Analysis. Concepts and Methods (Springer), editado por Louis Delannoy y David J. Murphy, y a quién agradecemos la oportunidad de contribuir. El capítulo, escrito por varios investigadores del grupo (Iñigo Capellán-Pérez, Juan Manuel Campos-Rodríguez y Carlos de Castro) junto a Tristan Martin (estudiante de École Polytechnique que realizó su Trabajo Fin de Máster con nosotros). Tanto el capítulo como el libro completo -disponible en acceso abierto- puede consultarse libremente aquí.
¿Qué es la Análisis de Energía Neta?
El Análisis de Energía Neta (NEA por sus siglas en inglés Net Energy Analysis) es un concepto clave de la Economía Biofísica (Hall & Klitgaard, 2018; Haberl et al 2019) evalúa la energía que realmente queda disponible para la sociedad después de descontar toda la que se necesita para obtenerla: extracción, transformación, entrega y toda la energía indirecta asociada (por ejemplo, la requerida para la extracción y el refino de los minerales requeridos). En otras palabras, el NEA nos ayuda a orientar la planificación energética al distinguir qué fuentes son más ‘rentables’ para la sociedad, por analogía con el rendimiento de las inversiones financieras (relación entre beneficios e inversión). Así, una fuente con un EROI muy bajo, como la mayoría de los biocombustibles convencionales, solo tiene sentido si está “subvencionada” a nivel de sistema por otras fuentes con mayor EROI, y siempre que no represente una parte significativa del total. De lo contrario, acabaría drenando una cantidad excesiva de energía neta (de Castro et al 2014).
No debe confundirse el EROI con una medida de eficiencia. Aunque tanto el EROI como la eficiencia se expresan como cocientes entre energías de salida y entrada, la eficiencia está acotada entre 0 y 1 porque la energía de salida depende de la de entrada, mientras que el EROI mide energía ganada de la naturaleza y puede ser un cociente positivo sin límite superior.
Este concepto de energía neta, que intuitivamente parece clave especialmente en contexto de transición energética cuando grandes cantidades de energía serán necesarias para poner en funcionamiento el nuevo sistema y desmontar el anterior, es sin embargo un punto ciego de los análisis convencionales que no toman esta perspectiva metabólica de los flujos energéticos.
Sin embargo, es de reseñar que el NEA ha tendido históricamente a evaluaciones estáticas (es decir, a nivel del periodo de vida de una planta) o a nivel de una instalación sin considerar el contexto del sistema. Sin embargo, las transiciones energéticas son por definición procesos dinámicos y sistémicos. Por eso, en este capítulo defendemos la necesidad de calcular el EROI (Energy Return on Investment) de forma dinámica y a nivel de sistema completo, superando las limitaciones de los enfoques tradicionales y permitiendo captar mejor las implicaciones en términos de factibilidad para la transición. Es necesario remarcar que en todo caso, un EROI suficientemente alto es una condición necesaria, pero no suficiente, para poder afirmar que dicha factibilidad es alcanzable, ya que deben de cumplirse multitud de condiciones (por ejemplo, sociales, financieros, de sostenibilidad, etc.).
El capítulo se estructura en dos partes:
1. Marco conceptual y metodológico: Establece los principios clave para una evaluación robusta del EROI en contextos de transición, abordando la definición de fronteras del sistema, el alcance temporal y la escala de análisis. Diferenciamos entre EROI estático (agregado a lo largo de la vida útil) y dinámico (que captura flujos anuales de energía), argumentando por qué este último es esencial para evitar escenarios de «trampa energética» durante periodos de despliegue rápido de infraestructuras.
2. Aplicación práctica con el modelo MEDEAS-World: Ilustramos el enfoque con simulaciones del modelo MEDEAS-W ya avanzados en el artículo de Energy Strategy Reviews de 2019 (Capellán-Pérez et al 2019) (ver post publicado entonces), que incorporaba tres novedades clave respecto al estado del arte: (i) cálculo dinámico y endógeno del EROI para tecnologías renovables variables (eólica y solar) a partir de requerimientos de materiales y energía de ciclo de vida; (ii) cómputo del EROI de todo el sistema energético, reconociendo la interdependencia entre tecnologías complementarias; y (iii) retroalimentación al sistema económico mediante el impacto en la demanda final de energía.
Los resultados de los escenarios de Crecimiento Verde con distintos niveles de penetración renovable en el mix eléctrico global para 2060 muestran que el EROI dinámico del sistema desciende por debajo de los umbrales considerados críticos para sostener sociedades industriales complejas. Este descenso implica una sobredemanda energética durante el pico de la transición: el sistema debe generar más energía para mantener la misma energía neta disponible para la sociedad. Además, se produce una rematerialización de la economía, con extracciones acumuladas de minerales críticos que cuestionan la viabilidad del paradigma de Crecimiento Verde desde una perspectiva biofísica.
Trabajos en curso
El enfoque metodológico presentado en el capítulo ha sido ya implementado y extendido en el modelo WILIAM (v1.4, 2025), que está siendo extendido incorporando estimaciones del EROI para subtecnologías como baterías eléctricas y paneles solares fotovoltaicos, así como nuevas tecnologías como el hidrógeno y la captura del carbono, así como una mayor desagregación sectorial y tecnológica. En futuros trabajos reportaremos los resultados de estas simulaciones, que permitirán evaluar la consistencia de diferentes trayectorias de descarbonización desde una perspectiva integral de energía neta.
Presentación online del libro
El jueves 1 de octubre 2026 de 17 a 18h se realizará una presentación online del libro en inglés con 2 mesas redondas debatiendo en torno al estado de la investigación de NEA:
Cita completa: Tristan Martin, Iñigo Capellán-Pérez, Juan Manuel Campos-Rodríguez, and Carlos de Castro. “Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) of Full Energy Systems in Climate Mitigation Pathways.” In Net Energy Analysis: The State of the Art (Ed. Louis Delannoy, David J. Murphy), Louis Delannoy, David J. Murphy. Routledge, 2026. https://doi.org/10.4324/9781003598206.
Otras referencias citadas en el post:
- Capellán-Pérez, Iñigo, Carlos de Castro, and Luis Javier Miguel González. “Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) and Material Requirements in Scenarios of Global Transition to Renewable Energies.” Energy Strategy Reviews 26 (November 2019): 100399. https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100399.
- Castro, Carlos de, Óscar Carpintero, Fernando Frechoso, Margarita Mediavilla, and Luis J. de Miguel. “A Top-down Approach to Assess Physical and Ecological Limits of Biofuels.” Energy 64 (Enero 2014): 506–12. https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.10.049.
- Haberl, Helmut, Dominik Wiedenhofer, Stefan Pauliuk, Fridolin Krausmann, Daniel B. Müller, and Marina Fischer-Kowalski. “Contributions of Sociometabolic Research to Sustainability Science.” Nature Sustainability 2, no. 3 (2019): 173–84. https://doi.org/10.1038/s41893-019-0225-2.
- Hall, Charles A. S., and Kent Klitgaard. Energy and the Wealth of Nations: An Introduction to Biophysical Economics. 2nd ed. Springer International Publishing, 2018. https://www.springer.com/gp/book/9783319662176.