Im Unterschied zu Stromspeichern nehmen Wärmespeicher Wärmeenergie auf und geben sie bei Bedarf wieder ab. In der Regel nutzen sie Wasser oder Öle, um darin eine bestimmte Wärmemenge zu speichern. Zur Gebäudeversorgung gibt es zwei wesentliche Anwendungen: (1) Warmwasserspeicher (warmes Trinkwasser oder Brauchwasser) und (2) Heizungsspeicher, auch als Pufferspeicher bezeichnet. Heizungswasser und Trinkwasser müssen stets getrennt sein, sie dürfen nicht vermischt werden. So genannte Kombispeicher bestehen aus einem Pufferspeicher, in dessen Inneren ein kleinerer Warmwasserspeicher eingebaut ist.

Bei solarthermischen Systemen wird ein größerer Wärmespeicher benötigt, um die Kollektoren im Sommer vor Überhitzung zu schützen. Das kann der Heizungspufferspeicher sein, oder ein spezieller Solarspeicher.

Kältespeicher

Äquivalent zur Wärme gibt es Kältespeicher, denn Wärme und Kälte sind physikalisch gesehen das Gleiche. Kältespeicher sind zum Beispiel elektrische Tiefkühltruhen. Sie nutzen den Solarstrom thermisch aus, indem die Temperatur so weit wie möglich abgesenkt wird. Das verlängert den Kühleffekt über die Zeiten, in denen kein Solarstrom zur Verfügung steht.

Solarstrom lässt sich zudem über Heizstäbe (E-Stäbe) in Warmwasserspeicher oder Heizungspuffer einlagern. Das erhöht gleichfalls den Eigenverbrauch und spart Stromeinkauf aus dem Netz. In diesem Fall kann die Gastherme oder die Wärmepumpe im Sommer ausgeschaltet bleiben.