Met de snelle ontwikkeling van zon en wind als alternatieve duurzame energiebronnen onstaat er een nieuwe uitdaging; het fluctuerende aanbod van wind en zonne-energie moet in balans worden gebracht met de vraag.  Dit kan alleen via het opslaan van energie. Door de verdergaande prijsdaling van wind en zonne-energie ontstaat er ruimte in de prijs voor het opslaan van energie. Dit heeft een stuwende werking op technologische ontwikkeling van opslag, die hard nodig is omdat er momenteel nog geen opslag methoden zijn die goedkoop genoeg zijn voor grootschalige commerciële toepassing.

Er zijn heel verschillende tijdschalen waarop de opslag nodig is. Op korte termijn om bijvoorbeeld dag-avond/nacht onbalans op te vangen. Maar ook op heel lange tijdschaal om de zomer-winter onbalans op te vangen. In de zomer is een veel hogere productie nodig om het productie tekort in de winter aan te vullen en dit gaat om enorm grote hoeveelheden energie. De Delftse hoogleraar Fokko Mulder schat dit in 2050 voor Nederland op 150 TeraWh, 15% van het jaarlijks totale energieverbruik..

Er zijn een aantal technologieën die in aanmerking komen voor energie-opslag.

Batterijen

- Klassieke batterij technologie, zoals lithium batterijen of lood-zwavelzuur (auto-accu) batterijen. Dit kan kleinschalig (decentraal) goed toegepast worden. De Tesla powerwall is hier een voorbeeld van. Voordeel is dat de technologie al bestaat, Nadeel is nu nog dat de kostprijs per kWh hoog is, maar deze daalt en zal blijven dalen. Levensduur van batterijen is ook nog een verbeter punt

Nieuwe batterijen

Innovatieve batterij technologie, speciaal ontwikkeld voor duurzame energie en gericht op een lage kostprijs. Deze zijn veelal nog in ontwikkeling. De flow-cell batterij technologie is noemenswaardig in dit verband: een onbekende maar zeer interessante technologie. De flow cell batterij gebruikt tanks met vloeibaar electrolyt dat langs een electrochemische cel wordt geleid om de elektrische energie vrij te maken. Doordat de omvang van de tanks en de omvang van de cel ontkoppeld zijn, is de opslagcapaciteit en het vermogen ook ontkoppeld en dat geeft enorm veel ontwerp mogelijkheden en daardoor heel veel toepassings mogelijkheden. Voordelen van de technologie zijn de zeer lage kostprijs per opgeslagen Wh, de vloeistof in de tanks kan worden ververst bij einde levensduur, waardoor een circulair systeem mogelijk is zonder afval. Nadeel is de lagere energie-dichtheid dan bijvoorbeeld lithium batterijen en dat grotere volume zou een belemmering kunnen vormen voor toepassing in woonhuizen. 

Waterstof

Chemische opslag, door omzetting van elektrische energie in chemische energie, bijvoorbeeld het maken waterstof uit water door middel van elektrolyse. Waterstof kan weer omgezet worden in elektriciteit in een brandstofcel, Overigens kan waterstof ook gebruikt worden voor het maken van andere industriële chemische componenten, waardoor er een koppeling ontstaat tussen de elektriciteits- infrastructuur en de industriële chemische infra-structuur. Chemische opslag is bij uitstek geschikt voor toepassing op grote schaal om de zomer-winter onbalans op te vangen. Momenteel zijn er initiatieven voor de opwekking van groen waterstof en wordt er onderzoek gedaan naar de toepassing van waterstof als alternatief voor aardgas middels de bestaande aardgas leiding infrastructuur.

Waterzwaartekracht

Opslag in waterzwaartekracht. Bijvoorbeeld het verpompen van water naar een hoger niveau. Dit kan locaal gecombineerd worden met een individuele windmolen of groepen windmolens op land of op zee, maar kan ook op veel grotere schaal worden toegepast. Zo wordt Deense overtollige windenergie nu al in Noorse stuwmeren opgeslagen. 

Warmteopslag

Warmte opslag. In een zonnecentrale wordt warmte opgeslagen in hete materie, zodat ook 's nachts de centrale kan doorwerken.