エネルギー貯蔵
再生可能エネルギーで水素を作貯蔵しておけば、電力需要が増えた時など必要なときに使うことができる。ニューファンドランド島の南岸にある小さな島 (Ramea) で、2007年から5年間の計画で風力原動機と水素発生装置を使った実験が行われている。同様のプロジェクトはノルウェーの小さな島 (Utsira) でも2004年から継続中である。
また、エネルギーを水素の形で貯蔵しておいて、それを水素自動車で使うという方法もある(これも車載の燃料電池で電気自動車を動かすしくみにはなっている)。
日本ではトヨタ自動車や川崎重工業や岩谷産業などが中心となって、水素の大規模なサプライチェーンを構築するための取り組みを進めている。
なお、エネルギー資源を扱う大きな会社が、水素を扱うための専業的な部門を持ち、大規模な事業として大量の水素を製造・貯蔵・輸送したり、電力網へ電力を供給する方法もあるが、他方、小さな法人や個人が再生可能エネルギーによる自家発電で水素を製造しタンクに貯蔵しておいて必要な時にその水素を使って発電する装置も一応は構築可能である。
水素貯蔵はいくつかの方式がある。タンクに貯蔵するのがオーソドックスな手法であるが、地下水素貯蔵は、地下の洞窟や岩塩ドーム、あるいは枯渇した油田やガス田に水素を貯蔵する方式である。
電気は閉回路内を流れるが、閉回路は基本的には電気エネルギーそのままの形で貯蔵することができない。送電網の場合も同様であり、送電網に電力エネルギーを貯蔵できる蓄エネルギーシステムを接続しそこにエネルギーを貯蔵すれば、電力需要の急激な変化が起きても、供給低下(電圧低下や停電)を防ぐことができる。再生可能エネルギーを電力網に接続して使う場合も、単体で使う場合もエネルギー貯蔵システムが必要となる。
国によっては、余裕がある時間帯に水をポンプで組みあ上げて位置エネルギーの形で貯蔵し、電力需要ピーク時にその水を使ってタービンを回して発電するということが行われている(これは通常、後で発電に使うことも含めて「揚水発電」呼んでいる。)。揚水発電規模は世界の蓄電能力の94%に相当する。IHAの推計で、世界全体で少なくとも9,000 GWhの蓄電規模となっている。そして、世界規模で揚水発電を拡充する傾向になっていると報告されていると2020年時点で報告されている。以前は揚水発電の柔軟性のメリットは見過ごされることが多かったが、変動性のある再生可能エネルギーの急増が送電系統に与える影響を抑制するために、耐用年数が長くて長期的に見たコストが低い揚水発電への投資を今後増強する必要がある、と各地で判断されている模様である。なお日本の揚水発電は2019年時点で約40か所で、合計26GWの設備容量でこれは世界全体の約16.25%に相当するが、利用実績つまり設備利用率は3%と低い(海外では10%程度)。
エネルギー貯蔵手段として、水を高い場所に汲み上げて揚水発電に使ったり、空気を圧縮したり、フライホイールを回したりという方法がある。
1kgの質量を1000m持ち上げると、9.81KJのエネルギーを貯蔵できる。これは1kgの質量を秒速140mに加速するのと等価である。これと同じエネルギーを使えば、1kgの水の温度を2.34°C上昇させることができる。明らかに不公平な比較だが、1m の安価な岩や砂、コンクリートの塊でも高い場所に移動させれば、1mの鉛蓄電池より大量のエネルギーを蓄えることができる。鉄道を利用したシステムが試験されている。
圧縮空気の形でエネルギーを貯蔵するには夜間の安価な電力を使えばよく、圧縮空気は地下の空洞に溜めればよい。そして、電力需要のピークの時間帯にこれを解放し、普通の燃焼型タービンの排気熱でその空気を熱する。熱した空気を膨張タービンに使えば発電できる。圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES) 施設は1991年にアラバマ州マッキントッシュに建設され、稼動に成功している。Walker Architects は二酸化炭素ガスを使ったCAESによるエネルギー貯蔵を2008年10月24日に提案している。
いくつかの企業は、圧縮空気を自動車の動力源とする研究(圧縮空気車)を行っている。