การจัดเก็บพลังงานความร้อนเป็นวิธีการเก็บพลังงานเพื่อใช้ในภายหลังโดยใช้อ่างความร้อน มีอ่างเก็บน้ำความร้อนหลายประเภทแตกต่างกันไปบางประเภทถูกเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบและบางประเภทถูกเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำกว่า การใช้น้ำแข็งที่เก็บไว้หรือน้ำเย็นเพื่อทำให้อาคารเย็นหรือสภาพแวดล้อมอื่น ๆ ในระหว่างวันเป็นโปรแกรมเก็บพลังงานความร้อน แอปพลิเคชั่นอีกอย่างคือการเก็บความร้อนจากพืชที่เก็บพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ในอาคารเก็บฉนวนเพื่อให้ความร้อนในอาคารและสภาพแวดล้อมอื่น ๆ ในภายหลังหรือการผลิตน้ำร้อนเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์หรือที่อยู่อาศัย
เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังการเก็บพลังงานความร้อนมักขึ้นอยู่กับความสามารถของน้ำในการเก็บความร้อนหรือเย็นจำนวนมาก ลักษณะของน้ำนี้เรียกว่าความร้อนจากการหลอมรวม นี่เป็นการวัดว่าพลังงานความร้อนความร้อนจะต้องถูกดูดซับโดยสารเพื่อเปลี่ยนจากของแข็งเป็นสถานะของเหลวหรือย้อนกลับ ปริมาณน้ำที่ค่อนข้างเล็กสามารถเก็บพลังงานได้จำนวนมาก การวัดความร้อนโดยทั่วไปของฟิวชั่นอาจเป็นปริมาณของพลังงานที่สามารถเก็บไว้ได้เช่นหนึ่งลูกบาศก์เมตรของน้ำซึ่งเป็น 93 กิโลวัตต์
หนึ่งในการใช้งานด้านอุตสาหกรรมที่พบบ่อยที่สุดของการจัดเก็บพลังงานความร้อนคือระบบปรับอากาศสำหรับอาคารขนาดใหญ่ ในอาคารพาณิชย์ระบบปรับอากาศมักเป็นผู้ให้การใช้ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในระหว่างวันโดยเฉพาะในฤดูร้อน ดังนั้นการใช้ที่เก็บพลังงานความร้อนในรูปแบบน้ำแข็งอาจทำให้เครื่องปรับอากาศทำงานได้อย่างประหยัดมากขึ้นโดยมีอุปกรณ์ทำความเย็นทำงานในตอนกลางคืนเมื่อไฟฟ้าอาจมีราคาถูกลงและเก็บพลังงานเป็นน้ำแข็งเพื่อใช้ในอากาศเย็นในระหว่างวัน
การแปลงพลังงานความร้อนจากมหาสมุทรเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ประโยชน์จากการเก็บพลังงานความร้อนตามธรรมชาติที่มีอยู่ในทะเล การใช้เทคโนโลยีนี้ไฟฟ้าอาจถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำตื้นและน้ำลึก โดยทั่วไปน้ำทะเลลึกจะเย็นกว่าน้ำที่ระดับความลึกตื้น การใช้การเก็บพลังงานความร้อนนี้ทำงานบนหลักการที่คล้ายกันกับที่ใช้ในกังหันโดยการถ่ายโอนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานการทำงานแล้วเป็นไฟฟ้า
