Геотермалната енергија (англ. geothermal energy, герм. geothermische Energie) во потесна смисла го опфаќа само оној дел од енергијата од длабочините на Земјата кој во форма на врел или топол геотермален медиум (вода или пареа) доаѓа до површината на Земјата и може да се искористи во изворна форма (за капење, лечење и сл.) или за претворање во други (електрична енергија, топлина во топлински системи и сл.).
Геотермалната енергија е последица на разни процеси кои се случуваат во длабочините на Земјата (распаѓање на изотопи и сл.), каде што температурата изнесува повеќе од 4.000 степени Целзиусови, а настанатата топлина низ слоевите на Земјината кора се одведува кон вселената. Промената на температурата од длабочините на слоевите се нарекува геотермален градиент, кој во Европа просечно изнесува 0.03 степени Целзиусови на метар.
Температурниот градиент, односно зголемување на температурата по километар длабочина, е најголем непосредно до површината, а со зголемување на оддалеченоста од површината станува се помал.
Инаку, до длабочина од 30 метри топлината на Земјината површина е условена и од зрачењето на Сонцето, а во тие слоеви температурата е речиси константна.
Се проценува дека топлинскиот тек од внатрешноста до плаштот на Земјата изнесува 42 TW. Притоа, 8 TW потекуваат од Земјината кора (која е само 2% од вкупниот волумен, но е богата со радиоактивни изотопи), 32,3 TW од површината (82% волумен), а одвај 1,7 TW од јадрото (16% од волуменот, но нема изотопи). Севкупната геотермална енергија на Земјата (т.е. Земјата како плнета) би можела да се процени на 12,6 × 10 24 MJ, а на кората на 5,4 × 10 21 MJ. Се разбира, само еден помал дел од сето тоа би можел ефикасно да се искористи.
Значи, светскиот геотермален потенцијал е голем, речиси 35 милијарди пати повеќе отколку што изнесуваат денешните потреби од енергија, но само мал дел од тоа може ефикасно (односно исплатливо) да се искористува, се до длабочина од 5.000 метри.
Под поимот геотермални извори (англ. geothermal resources, герм. geothermische Quelle) се подразбираат извори на геотермален медиум на вода од подземни лежишта кои можат да бидат без довод на вода (напојување) од површината или со природен или вештачки довод на вода од површината која тогаш минува низ подземни лежишта.
Подрачјата кои имаат најголем број на геотермални извори истовремено се и оние што геолошки се се уште мошне активни, односно кои имаат активни вулкани или во кои често доаѓа до потреси. Тоа се подрачјата околу Тихиот океан (тн. циркумпацифички огнен круг: западните делови на САД и Канада, Средна Америка, западните брегови на Јужна Америка, Нов Зеланд, Индонезија, Филипини, Јапонија и источен Сибир), средноатлантскиот гребен (Исланд и Азорските острови), планинските вериги како што се Алпите и Хималаите, источна Африка, централна Азија и некои тихоокеански острови.
Геотермалните извори можат да се поделат на неколку основни начини:
-според степенот на истраженост, односно потврденост на лежиштето;
-според видот на лежиштето;
-според температурата на медиумот (топла или врела вода или пареа).
Според степенот на истраженост на лежиштето, познавањето на хемискиот состав и физичките својства на медиумот (вода или пареа), со параметрите потребни за нивно утврдување и можностите за искористување, геотермалните извори се делат на:
-утврдени: билансни (кои можат исплатливо да се искористуваат со досега познатите технички средства) и вонбилансни (кои се уште не можат исплатливо или воопшто не можат да се искористуваат со познатите технички средства);
-потенцијални.
Геотермалните извори во однос на видот на геотермални лежишта се делат според:
-напојувањето, односно начинот на влегување на медиумот во лежиштето и излегувањето од него: со природно влегување (напојувалиште) и излегување (извор или извор на вода), со природно влегување и вештачко излегување на водата, низ дупка, како и со вештачко влегување и излегување на водата (дупка);
-термодинамичките и хидролошките својства: извори на топла или врела вода (гејзири), извори на сува водена пареа, лежишта на вода и гасови под висок притисок и врели и суви карпи (магма).
Изворите на топла или врела вода (некаде ги нарекуваат гејзири) се најчест и најпрепознатлив начин на доаѓање на загреана вода од длабочините на површината на Земјата. Потекуваат од врела вода или пареа која се наоѓа заробена во распукани и шупливи (порозни) карпи на помали или средни длабочини (од 100 м до 4.500 м). Притоа, медиумот во најголем дел е во течна фаза, а само во помал дел во форма на пареа (како меурчиња). Кога температурата е доволно висока (> 170 °C), водата при излегување на површината се претвора во пареа која може да се користи за погон на парна турбина, а кога температурите се пониски редовно се користи секундарен преносник на топлина (тн. бинарни геотермални електрани). Инаку, изворите на врела вода засега претставуваат единствен геотермален извор кој во светот се искористува комерцијално.
Лежиштата на сува водена пареа на светот се сразмерно ретки, но се сметаат за наједноставни и најисплатливи за искористување оти природната сува водена пареа може директно да се користи за погон на парна турбина.
Лежиштата на вода и гасови под висок притисок се наоѓаат на големи длабочини (од 3.000 м до 6.000 м). Притоа, водата е со умерена температура (помеѓу 90 и 200 степени Целзиусови) и содржи растворен метан. Благодарение на мошне високите притисоци би било можно да се искористува како механичка, топлинска, па и хемиска енергија, но со досегашната технологија се уште не се смета за исплатливо.
Врелите и суви карпи, односно магмата, се наооѓаат во непропустливите слоеви на големи длабочини и имаат висока температура, помеѓу 700 и 1.200 степени Целзиусови. За нивно искористување би била потребна сложена технолгија (доволно длабока дупка), што е се уште неисплатливо ниту технолошки целосно разработено, а засега постојат само неколку испитни постројки (на пример во Лос Аламос во САД и во Велика Британија).
Според температурата на геотермалниот медиум (вода или пареа, односно нивните смеси), геотермалните извори можат да бидат:
-нискотемпературни (со горна граница на температурата помеѓу 90 и 150 степени Целзиусови), среднотемпературни (во подрачја на температури од најмалку 90 до најмногу 225 степени Целзиусови) и високотемпературни (со долна граница на температура помеѓу 150 и 225 степени Целзиусови).
Геотермалната енергија денес се користи во многу земји за потребите на лечење и рекреација, за греење и топла вода, за производство на електрична енергија, за потребите на земјоделството (на пример, загревање на стакленици, рибници, земјиште) и за потребите на индустријата.
