電力を気体分子の運動エネルギーや熱、もしくは化学ポテンシャルとして貯蔵するのが「圧縮空気（CAES）」や「液化空気（LAES）」である。これまでは立地場所の制約に加えて、圧縮時の熱損失の大きさが深刻な課題だったが、ここへきて実現手法のさまざまな工夫が実り、それらの課題を解決しつつある。日本企業が事業に参画する例も増えてきた。
圧縮空気を利用したエネルギー貯蔵システムCAES（Compressed Air Energy Storage）も、他の蓄エネルギーシステム同様、1978年の最初の実用化から40年以上経った今になって、刷新に向けて動きだした。CAESは、“充電"時にコンプレッサーを駆動させて電力を圧縮空気に変換し、発電時には圧縮空気が膨張する力によってタービンを回転させて発電するシステムだ。
ただ、従来のCAESには、（1）岩塩層†がある地域でしか使えない、（2）圧縮空気を火力発電所のガスタービンの燃焼効率向上に使うことが前提で排ガスが出る、（3）圧縮時に相当量の熱を失い、発電効率が40％台と低い、などの課題があった。現在はこれらを改善した次世代CAESに取り組む企業が続々と登場し、利用の可能性が広がりつつある。
次世代CAESは従来の課題を次のように改善する。（1）の立地制約は、タンクや、水の静水圧を活用した貯蔵設備、既存の人工空洞などを用いて緩和する。（2）の排ガスなどの課題は、火力発電ではなく、圧縮空気の膨張力で発電する専用タービンを利用して解消する。（3）の効率は、圧縮時に発生する熱を熱媒に貯蔵し、発電時の膨張に利用することで、70％台まで向上した。
さらには、圧縮空気よりもコンパクトな液化空気として貯蔵する、LAES（Liquid Air Energy Storage）という技術も現れた。
