thumb|Machinezaal van de waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts
Energieopslagtechnieken worden gebruikt om vraag en aanbod van elektriciteit in een elektriciteitsnetwerk in evenwicht te houden. Het gaat daarbij meestal om een hoogspanningsnet. Voor de grootschalige belastingsverdeling van een onderling verbonden elektrisch netwerk sturen elektrische energieproducenten de overtollige dalurenelektriciteit via het transmissienet naar buffercentrales voor tijdelijke opslag van de energie. De energieopslaglocaties worden dan energieproducenten wanneer de vraag naar elektriciteit groter is. Dit vermindert de kosten van de piekvraag van elektriciteit door het beschikbaar maken van de energie voor gebruik tijdens de piekvraag zonder extra investeringen in overtollige productiecapaciteit dat het merendeel van de dag niet zou worden gebruikt.
Naargelang van de vorm van de opgeslagen energie onderscheidt men:, "Mechanical Energy Storage for Renewable and Sustainable Energy Resources," Springer 2020. mechanische opslag: opgepompt water, samengeperste lucht, vliegwielen; warmte-opslag; scheikundige opslag: waterstof, brandstofcellen, biobrandstoffen; elektrochemische opslag: batterijen, doorstroombare redoxbatterijen, supercondensatoren, elektromagnetische opslag (SMES of superconducting magnetic energy storage), Zoutwaterbatterijen (condensator thumb|Zoutwaterbatterij op basis van een condensator of (reversed) elektrodialyse Green Village. Blue battery by aquabattery. door de TU Delft ). Als opgepompt water buiten beschouwing wordt gelaten, is de opslagcapaciteit die verbonden is met het elektriciteitsnet, als volgt verdeeld: warmte 45,63% elektrochemisch 32,73% mechanisch (zonder opgepompt water) 21,35% chemisch (waterstof) 0,29%
Pompcentrale thumb|Spaarbekken 1 van de waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts Wereldwijd gebeurt 99% van de energieopslag in pompcentrales (PHES, Pumped Hydro Energy Storage of SPHS, Seasonal Pumped Hydropower Storage). Dit zijn waterkrachtcentrales die bij elektriciteitsoverschot water van een lager naar een hoger gelegen spaarbekken pompen. Bij tekort aan elektriciteit stroomt het water terug en drijft het Francisturbines met generatoren aan. Wetenschappers van IIASA schatten dat met zo'n systeem wereldwijd 17.300 terawattuur kan opgeslagen worden op een betaalbare manier.
Een voorbeeld is de waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts die 1100 MW kan leveren gedurende 5 uur, dan is het bekken leeg. In Vianden, Luxemburg staat een installatie van 1300 MW. De grootste pompcentrale ter wereld ligt te Bath County in de Verenigde Staten en kan 3000 MW piekvermogen leveren voor een investering van 1,6 miljard dollar. In Fengning in de Chinese provincie Hebei is een pompcentrale van 3600 MW piekvermogen in aanbouw tegen 2019.
Er bestaan ideeën om hetzelfde principe toe te passen maar dan met een spaarbekken 1400 m diep ondergronds, waarbij het water 's nachts naar een spaarbekken bovengronds wordt gepompt. Wanneer er piekbelasting is, wordt het water weer in het ondergrondse bekken gestort, waar het een turbine aandrijft diep in de schacht. Er bestonden plannen om 2,1 miljard euro te investeren in een dergelijk systeem met de naam OPAC Ondergrondse Pomp Accumulatie Centrale in Nederlands Limburg op de Graetheide in de gemeente Sittard-Geleen, maar de plannen zijn opgeborgen omdat de ondergrond ongeschikt bleek en vanwege protest van de bevolking.https://sittard-geleen.nieuws.nl/nieuws/20130315/OPAC-niet-op-Graetheide
Er bestaan ook ideeën voor offshore pompcentrales voor de kust van Nederland en in België om de energie van de offshore windparken op te slaan. Het eerste idee was het Plan Lievense in het Markermeer, het plan ging niet door omdat Amsterdam onder zou lopen bij een dijkbreuk. Ze bestaan uit een ringdijk die een kunstmatig eiland of energiedonut vormt in de vorm van een atol met in het midden een valmeer 40 m lager dan de zeespiegel. Het Nederlands project heet IOPAC Inverse Offshore Pump Accumulation. In België zijn twee locaties voorzien: op de Wenduinebank en bij Zeebrugge.
Gecomprimeerde lucht thumb|De CAES van Huntorf werkt sinds 1978.
Een andere energieopslagtechniek CAES is het gebruik van dalurenelektriciteit om lucht te comprimeren, die wordt meestal opgeslagen in een oude mijn of een andere soortgelijke geologische structuur. Wanneer de vraag naar elektriciteit hoog is, gaat de gecomprimeerde lucht samen met aardgas naar een gasturbine om elektriciteit op te wekken. Een dergelijke centrale werkt sinds 1978 te Huntorf om de kerncentrale Unterweser te bufferen. De installatie kan gedurende vier uur 321 MW piekvermogen leveren. Ze is eigendom van E.ON en werkt onbemand. De perslucht wordt op een druk van 72 bar 700 m diep opgeslagen in twee ondergrondse holtes van samen 310.000 m³, tot 60 m diameter en 150 m hoogte met water uitgespoeld in een zoutmijn.Compressed Air Energy Storage | University of Saarland
Een tweede installatie met aardgas van 110 MW werkt sinds 1991 te McIntosh (Alabama).https://web.archive.org/web/20120907175639/http://www.dresser-rand.com/literature/general/85164-10-CAES.pdf
Een nieuw project gebruikt geen aardgas en stuurt de perslucht meteen naar een expansieturbine. De pilootinstallatie ADELE (Adiabater Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung) van RWE te Staßfurt zal een piekvermogen van 90 MW en een opslagcapaciteit van 360 MWh hebben. De bouw is in 2013 begonnen en zal in 2020 klaar zijn.https://web.archive.org/web/20141011075759/http://www.iphe.net/docs/Events/Seville_11-12/Workshop/Posters/IPHE%20workshop_ADELE_poster.pdf De investering ligt tussen 100 en 200 miljoen euro.https://web.archive.org/web/20141011061426/http://www.energieportal24.de/artikel_4391.htm
Er wordt in Orkney, Scapa Flow onderzoek verricht, om 500 m onder water perslucht in een ballon op te slaan, zogenaamd UW-CAES.http://www.kennislink.nl/publicaties/ruimtevaartballon-voor-energieopslag-in-diep-water
Cryogene opslag De cryogene energieopslag CES (cryogenic energy storage) of ook LAES (liquid air energy storage) werkt door omgevingslucht af te koelen tot −196 °C zodat ze vloeibaar wordt. Vloeibaar is de lucht in minder volume op te slaan dan als perslucht. De lucht wordt gelost en wordt opnieuw gasvormig, waarbij ze in een expansieturbine uitzet en elektriciteit opwekt. Voor een hoger rendement kan hierbij de bij comprimeren opgeslagen warmte of restwarmte worden gebruikt. Een pilootinstallatie van 300 kW piekvermogen en 2,5 MWh opslagcapaciteit werkt al enkele jaren te Slough in Engeland. Een grotere installatie 5 MW, 15 MWh is besteld te Manchester tegen 2015 en een nog grotere 50 MW, 200 MWh is in planning.http://www.highview-power.com/wp-content/uploads/Highview-Brochure-2014.pdf
Sinds 2022 runt de Italiaanse firma Energy Dome een LEAS-pilot van 4 MWh met pure CO2 in plaats van lucht. CO2 is eenvoudiger te liquificeren dan lucht. Nadeel is wel dat de CO2 bij het genereren moet worden opgevangen. Daartoe wordt een enorme luchtzak gebruikt (een 'dome') waaraan Energy Dome ook haar bedrijfsnaam heeft ontleend.https://www.youtube.com/watch?v=wftcfc901Fo&t=68s
Accu's thumb| Leercurve van lithium-ion batterijen: de prijs van batterijen daalde met 97% in drie decennia.
Opslag in accu's kan al naargelang de grootte en locatie worden opgedeeld in een thuisbatterij (bv. Tesla Powerwall), buurtbatterij of een accupark. Soms is er een combinatie met andere energieopslagtechnieken: bv. accu's die zorgen voor de benodigde capaciteit en het vliegwiel het gevraagde piekvermogen.
Buurtbuffers Door KEMA is een grootschalig Europees onderzoek (Growders) uitgevoerd naar de opslag van elektriciteit op lokaal niveau in buurtbuffers. Door de energietransitie (de overgang naar duurzame energiebronnen) en het toepassen van steeds meer lokale opwekking van elektriciteit is er grote behoefte aan stabilisatie van vraag en aanbod op lokaal niveau. Dit voorkomt investeringen in de verzwaring van lokale netten om deze fluctuaties op te vangen. Experimenten zijn gedaan met buurtbuffers bestaande uit een combinatie van accu's en vliegwielen. Een woonwijk van gemiddelde omvang heeft voldoende aan een opslagcapaciteit van 50 kWh en een piekvermogen van 150 kW. In Amerika vragen commerciële bedrijven al geld voor het stabiliseren van elektriciteitsnetten met buurtbuffers. In België is er het voorbeeld van een wijkbatterij in Oud-Heverlee die 90 kWh kan opslaan.
Accupark Opslag in accu's werd gebruikt in de eerste gelijkstroomnetten en is weer aan een opmars bezig. Als je een hoge capaciteit wil opslaan, lopen de kosten snel op, maar als FCR (Frequency Containment Reserve) is het nu al interessant. Het stabiliseren van de netfrequentie kunnen accu's namelijk beter (in milliseconden) dan conventionele centrales. Batterijsystemen verbonden met grote solid-state-wisselrichters worden gebruikt ter regulering van distributienetwerken.
Er zijn verschillende soorten accu's die kunnen worden gebruikt. Oplaadbare vloeistofaccu’s kunnen worden gebruikt als snelle-responsopslagmedia. Vanadium-Redox-accu’s en andere vloeistofaccu’s worden ook steeds meer gebruikt voor energieopslag en om de fluctuaties van wind- en zonne-energie op te vangen. Dit soort accu’s is relatief hoogefficiënt, 90% of meer, en heeft een lange levensduur. Ook natrium-zwavelaccu's worden daartoe gebruikt. Andere mogelijkheden zijn lithium-ion-accu's.
In België is er een sterke groei van batterijparken.De Tijd: Bedrijven storten zich op grote batterijparken Enkele voorbeelden binnen de Benelux: De Johan Cruijff Arena in Amsterdam nam in juni 2018 een superbatterij (3 MW) in gebruik en bestaat uit 148 tweedehands accu's afkomstig uit elektrische auto's. De bedoeling is o.a. om de energie van de 4.200 zonnepanelen op het ArenA-dak op te slaan, om bij stroomstoringen voetbalwedstrijden en popconcerten te laten doorgaan en om te helpen met het ontlasten van het energienet door pieken die tijdens bijvoorbeeld concerten ontstaan, af te vlakken. Zo hoeven de organisatoren van popconcerten geen dieselgeneratoren meer te gebruiken. Bezoekers van de Johan Cruijff Arena met een elektrische auto kunnen binnenkort zelf meedoen aan het project. Tegen een nog te bepalen wederdienst kunnen ze overtollige stroom uit hun auto tijdens een wedstrijd of concert afstaan aan de batterij van de Arena.BAM.com: Bouw megabatterij Johan Cruijff ArenA van startNOS.nl: Johan Cruijff Arena wordt superbatterij voor elektriciteitsnet Op mei 2018 werd 18 MW aan accuvermogen ingehuldigd op de Terhills-site in België, goed voor 18 MW aan vermogen en gepaard met een investering van 11 miljoen euro. De 140 batterijen (geleverd door Tesla) dienen als primaire reserve van Elia. In een tweede fase zal een deel van de batterijcapaciteit dienen om het Terhills vakantieresort van duurzame energie te voorzien.Terhills.be: Grootschalig Europees batterijproject biedt duurzaam alternatief voor stabilisering van elektriciteitsnetwerk. Op de plaats van de voormalige thermische kolencentrale van Ruien (België) zou er in 2020 een accupark van 25 MW aan vermogen komen. De kostprijs werd geschat op 11 miljoen euro.Tweakers.net:Vlaanderen krijgt accupark van 25 megawatt Uiteindelijk werd dit accupark in 2023 officieel geopend en was het op dat moment het grootste batterijpark in de Benelux.https://www.hln.be/wetenschap-en-planeet/uitgelegd-zo-werkt-het-grootste-batterijpark-van-ons-land~a20d5da4/ HLN.be: Uitgelegd: zo werkt het grootste batterijpark van ons land In Vlissingen (Nederland) wordt in 2023 gewerkt aan een accupark van 63 MWh aan energieopslag, genoeg om grofweg honderdduizend huishoudens twee uur lang van stroom te voorzien.
Ook in andere delen van de wereld zijn er voorbeelden van deze energieopslagtechniek: De Hornsdale Power Reserve (ook bekend als de ‘Tesla Big Battery') in Australië is in maart 2020 uitgebreid van 128 tot 193 MWh (en het vermogen van 100 MW tot 150 MW).