Sistem pemompaan air pada dasarnya bekerja dengan memompa air ke ketinggian yang lebih tinggi untuk kemudian menggunakan energi potensial yang terakumulasi pada air akibat ketinggiannya. Selanjutnya, cairan ini dikendalikan melalui pipa besar, di mana turbin hidrolik yang terhubung dengan generator listrik dipasang. Ini adalah proses yang sepenuhnya terbarukan yang tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca. Kekurangannya adalah dampak lingkungan yang besar yang ditimbulkan oleh sistem ini, karena memerlukan modifikasi besar terhadap medan untuk eksploitasi sumber daya energi yang tepat.

Sistem penyimpanan energi udara terkompresi, yang dikenal dengan akronim Inggris CAES, merupakan alternatif lain untuk konversi energi listrik menjadi energi mekanik dan sebaliknya. Tujuannya adalah bahwa ketika terjadi kelebihan produksi energi dari pembangkit energi angin atau pembangkit energi surya fotovoltaik, kompresor udara besar yang mengumpulkan udara dalam gua atau tangki pada tekanan dan suhu tinggi diaktifkan. Ketika permintaan energi meningkat, udara yang disimpan pada tekanan tinggi ini dilepaskan melalui katup untuk menggerakkan turbin pneumatik yang terhubung dengan generator listrik. Kekurangan dari sistem ini adalah efisiensinya yang rendah dan memerlukan tekanan serta volume besar per unit daya yang dihasilkan. Selain itu, udara memerlukan perlakuan khusus untuk menghilangkan kelembapan dan menjaga energi termal akibat kompresi awal fluida.

Sistem penyimpanan energi roda flywheel adalah solusi yang sangat baik untuk masalah penyimpanan energi. Roda flywheel besar bergerak melalui penggerak frekuensi variabel yang terhubung ke jaringan. Sistem ini mengubah daya listrik menjadi energi kinetik dan sebaliknya. Berbagai teknologi digunakan untuk mentransfer daya listrik ke roda flywheel. Inverter dua arah, yang juga dikenal sebagai inverter back-to-back, adalah salah satu alternatif yang memungkinkan transfer daya listrik ke roda flywheel dan sebaliknya.

Sistem penyimpanan energi elektrokimia atau baterai adalah akumulator listrik yang berdasarkan pada transformasi listrik menjadi energi kimia. Ada beberapa jenis baterai, namun yang paling penting dalam bidang sistem tenaga listrik adalah baterai asam timbal, baterai natrium-sulfur, baterai natrium-nikel klorida, dan baterai litium-ion. Baterai aliran berlandaskan prinsip yang sama, meskipun mereka adalah sistem terbuka besar di mana cairan terus dipompa dari wadah ke elektroda baterai, memungkinkan kapasitas penyimpanan yang besar.