Minder dan anderhalve kilometer van een met zeeotters gevuld estuarium dat populair is bij kajakkers, zitten rij na rij hoge, stalen witte kasten op lage betonnen platforms, de ruimte ertussen doorkruist met grindpaden. Alles is stil, afgezien van het zwakke gezoem van fans en het gekras van meeuwen boven ons.

Een voorbijganger zou de plek kunnen aanzien voor een opslagruimte, maar oude meubels en souvenirs worden hier niet bewaard. De energie van de zon is.

De hele dag door stroomt elektriciteit van zonnepanelen het Californische elektriciteitsnet binnen, te veel om overdag te gebruiken als de vraag lager is. Het overschot wordt hier opgeslagen, in het 182,5 megawatt Moss Landing Elkhorn Battery System van Pacific Gas &Electric.

Ooit de locatie van de grootste op fossiele brandstoffen gestookte elektriciteitscentrale van de staat, is Elkhorn een van de tientallen grootschalige lithium-ionbatterijsystemen in het hele land die hernieuwbare energie terugleveren aan het net wanneer dat nodig is.

"Dit is een toekomst die verder gaat dan fossiele brandstoffen, een toekomst van schone lucht en een stabiel klimaat", zegt David Hochschild, voorzitter van de California Energy Commission.

De rijen witte dozen van Elkhorn, die gebruiksbatterijen worden genoemd, kunnen tot vier uur zonne-energie bevatten. Dat helpt om het cruciale venster te bedekken wanneer de zon ondergaat, net zoals tientallen miljoenen Californiërs thuiskomen, hun airconditioners aanzetten en hun kachels aansteken om het avondeten te bereiden, een periode die 'de avondhelling' wordt genoemd.

Volledig opgeladen, bevat de Elkhorn-faciliteit voldoende elektriciteit voor de onmiddellijke vraag van PG&E-klanten in bijna 275.000 huizen.

Dankzij de opslag kan het nutsbedrijf voorkomen dat stroom wordt afgenomen van duurdere aardgascentrales die alleen nodig zijn voor piekvraag. Slechts 10 dagen nadat het batterijsysteem was gecertificeerd voor gebruik, op 17 april, bewees het zijn waarde.

"We waren de batterijen aan het vullen tegen een kostprijs van $ 10 per megawattuur. Toen we dat vermogen op het hoogtepunt begonnen te gebruiken, was het $ 100 per megawattuur waard", vertelde Patti Poppe, CEO van PG&E, aan een menigte tijdens de onthulling van het systeem vorige week.

In de loop van dit en vorig jaar heeft PG&E zes grote installaties in de staat in gebruik genomen die samen bijna 1.000 megawatt aan energie kunnen opslaan. Het heeft contracten voor nog eens 2.374,5 megawatt tot 2024.

PG&E haalt ook stroom uit een installatie naast Elkhorn die eigendom is van Vistra Corp. uit Texas. Het heeft een capaciteit van 400 megawatt en zal naar verwachting de komende jaren nog eens 350 megawatt toevoegen.

Vorig jaar installeerde Californië meer dan 2 gigawatt aan batterijopslag, zei Hochschild, en nu heeft het meer dan waar ook ter wereld.

"Het is een ongelooflijk succesverhaal", zei hij. "Het is duidelijk dat we een gouden tijdperk van energieopslag zijn binnengegaan."

Opslag gebeurt overal

Dergelijke batterijlocaties zijn niet uniek voor Californië. Acht staten hebben doelen gesteld voor energieopslag om wind- en zonne-energie in evenwicht te brengen, volgens de American Clean Power Association, en naar verwachting zullen meer staten hetzelfde doen als de prijzen dalen.

Zonder de mogelijkheid om energie op te slaan, is zonne-energie niet zo nuttig als het zou kunnen zijn. En naarmate er meer hernieuwbare energie wordt toegevoegd aan het elektriciteitsnet van het land, groeit de behoefte aan opslag.

In Oregon beschikt de Wheatridge Renewable Energy Facility, eigendom van Portland General Electric, over een batterijset van 30 megawatt die is aangesloten op een wind- en zonne-installatie van 350 megawatt.

Florida Power &Light Company bouwt een batterijopslagfaciliteit van 409 megawatt op zonne-energie, "genoeg om Disney World ongeveer zeven uur van stroom te voorzien", aldus het bedrijf.

De batterijfaciliteit, in aanbouw in het Manatee Energy Storage Center in Parrish, Florida, heeft voldoende capaciteit om ongeveer 329.000 huizen meer dan twee uur van stroom te voorzien en staat gelijk aan 100 miljoen iPhone-batterijen.

De staat New York heeft deze maand zes gekoppelde projecten voor zonne- en batterijopslag aangekondigd die 159 megawatt aan elektriciteit zullen opslaan.

Samen betekenen deze voorzieningen honderdduizenden huizen die gedurende die piekperiode wanneer de zon ondergaat geen stroom van een aardgascentrale nodig hebben.

"De batterij kan dat vervangen", Paul Denholm, een energieanalist bij het National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado.

Een typisch huis gebruikt gemiddeld ongeveer 1,25 kilowatt elektriciteit per uur, zegt Jason Burwen, vice-president van energieopslag bij de American Clean Power Association.

Een batterij van 1 megawatt kan ongeveer 330 huizen van stroom voorzien, en veel batterijen die worden geïnstalleerd, hebben vier uur energie, genoeg om die huizen door de perioden van piekvraag te dragen, zei Denholm.

Dit soort hybride zonnebatterijen is misschien wel een van de belangrijkste energietrends van de jaren 2020, zegt Joachim Seel, een wetenschappelijk medewerker op de elektriciteitsmarkten en beleidsafdeling van het Lawrence Berkeley National Laboratory.

Bijna de helft van de geplande zonne-installaties van het land, in totaal 675 gigawatt, wordt voorgesteld als onderdeel van een hybride zonnebatterij, zei hij.

De uitdagingen van hernieuwbare energie

Een veelgehoord argument tegen het gebruik van duurzame energie is dat de zon niet altijd schijnt en de wind niet altijd waait als er elektriciteit nodig is. Zonder opslag kan hernieuwbare energie slechts in ongeveer 50% van de energiebehoefte van het land voorzien.

Voeg batterijopslag toe aan het elektriciteitsnet en het is plotseling mogelijk om je voor te stellen dat 80% of 90% van de stroom van het land afkomstig is van koolstofvrije bronnen zoals wind, zonne-energie, nucleair en waterkracht, zei Denholm.

Maar opslag is slechts een stukje van de puzzel, erkende hij. Om die 80% of 90% te bereiken, moet het Amerikaanse elektriciteitsnet worden gemoderniseerd, zodat het gemakkelijk stroom kan verplaatsen van waar het is opgeslagen naar waar het nodig is. Volgens sommige schattingen moet het elektriciteitstransmissiesysteem de komende tien jaar met 60% worden uitgebreid.

Andere wegversperringen doemen op. Het bouwen van voldoende opslagcapaciteit betekent dat we vertragingen in de toeleveringsketen moeten overwinnen en het hoofd moeten bieden aan stijgende prijzen voor grondstoffen zoals nikkel, kobalt en lithium die worden gebruikt om de batterijen te maken.

De Elkhorn-batterijen zijn gemaakt door Tesla, dat fabrieken heeft in Californië en Nevada. Maar de meeste gebruiksbatterijen komen uit Korea, Japan en China. COVID-19-lockdowns daar hebben de productie vertraagd en de verzending in de war gebracht.

De VS werken eraan om de productie hierheen te verplaatsen, maar het zal tijd kosten. Vorige maand kondigde de regering-Biden een investering van $ 3 miljard aan in batterijproductie- en recyclingfaciliteiten om de binnenlandse toeleveringsketen te stimuleren.

Een ander punt van zorg is dat lithium-ionbatterijen onder de verkeerde omstandigheden oververhit kunnen raken en brand kunnen veroorzaken.

Vistra's Moss Landing-faciliteit heeft twee van dergelijke incidenten gehad, één in februari en één afgelopen september. Een defecte lager in een luchtbehandelingskast produceerde rook die de sprinklerinstallatie in werking stelde. Het water beschadigde de batterijen, waardoor sommige oververhit raakten, waardoor er meer rook ontstond en meer water vrijkwam. Ongeveer 7% van de modules werd vernietigd, meldt het bedrijf in een rapport over het incident.

In beide gevallen raakte niemand gewond, maar de faciliteit werd stilgelegd na het incident in februari. Het bedrijf zegt van plan te zijn het tegen het einde van de zomer weer online te brengen.

Een brand in een batterij-installatie op utiliteitsschaal in Arizona in april heeft deze ook enkele maanden stilgelegd.

Geen enkel energiesysteem is helemaal veilig, stellen voorstanders. In 2017 overbelaste zware regenval de Oroville-dam in Californië, waardoor 180.000 mensen moesten worden geëvacueerd terwijl de funderingserosie werd hersteld. In 1979 werd de kerncentrale van Three Mile Island in Pennsylvania gedeeltelijk ingestort.

Volgens de Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration van het Amerikaanse Department of Transportation waren er tussen 2002 en 2021 680 ernstige incidenten in pijpleidingen voor aardgas, gevaarlijke vloeistoffen en vloeibaar aardgas, met 260 doden en 1.109 gewonden.

De toekomst van energieopslag

Tegenwoordig is er in de Verenigde Staten ongeveer zes gigawatt aan batterijopslag en staan ​​er nog eens 14 gigawatt aan projecten op stapel, zegt John Hensley, vice-president onderzoek bij de American Clean Power Association.

Tegen het einde van het decennium zullen er naar schatting voldoende batterijen op het nationale elektriciteitsnet zijn om 75 gigawatt aan hernieuwbare energie te bevatten. Dat is genoeg elektriciteit om bijna 50 miljoen huizen een uur lang van stroom te voorzien, of om airconditioners in 38 miljoen huizen te laten werken nadat de zon is ondergegaan, zei Denholm.

Het National Renewable Energy Laboratory schat dat de opslagcapaciteit tegen 2050 kan groeien tot 650 gigawatt, waarbij de kosten naar verwachting met maar liefst 88% zullen dalen. In het afgelopen decennium zijn ze al met meer dan 90% gedaald.

"Deze projecten worden gebouwd omdat ze economisch zijn", zei Denholm. "Dit wordt niet gedreven door beleidsmakers die zeggen:'Je moet opslag bouwen.' Het wordt aangedreven door modellering die nutsbedrijven laat zien dat dit de meest economische hulpbron is."

Wanneer de energietransitie is voltooid, gaan de lichten aan zoals ze altijd deden, maar de elektriciteit die hen van stroom voorziet, zal van andere plaatsen komen dan nu het geval is.

Met een wendbaarder elektriciteitsnet kan overtollig vermogen in een gebied onmiddellijk naar de plaats gaan waar het nodig is, waarbij batterijen de gaten opvullen, zei Burwen.

"Alleen omdat de zon ondergaat in Utah, schijnt hij nog steeds in Californië," zei hij. "En als de zon ondergaat in Californië, brult de wind in de Great Plains."