L’énergie géothermique se présente sous forme de réservoirs de vapeur ou d’eau chaude, ou encore, de roches chaudes, et la chaleur utilisable par l’homme est inégalement répartie à la surface de la planète. Elle dépend pour l’essentiel des mouvements tectoniques, et du volcanisme.

Les techniques employées dépendent de la température de l’eau disponible. On distingue les géothermies :

• haute énergie : elle utilise des aquifères, où l’eau est à des températures supérieures à 150 °C ;
• moyenne : entre 80 et 150 °C ;
• basse énergie : entre 60 et 80 °C. La source de chaleur est à faibles profondeurs (moins de 200 m). Ce dernier type est le plus répandu.

L’utilisation de la géothermie passe par l’exploitation de l’énergie calorifique de l’eau présente dans des réservoirs (eau liquide ou vapeur d’eau).

Les réservoirs sont de natures différentes :

• eaux d’infiltration : l’eau de pluie se réchauffe selon on gradient géothermique qui est en moyenne de 3 °C tous les 100 m. L’eau réchauffée remonte ensuite le long d’un plan de faille, et forme un Geyser ou une source chaude ;
• nappe d’eau fossile : il faut alors effectuer un forage ;
• nappes de vapeurs volcaniques : elles peuvent être exploitées par forage.

Les réservoirs sont de natures différentes. Pour géothermie de :

• faible énergie : la chaleur est utilisée pour chauffer les bâtiments ;
• moyenne énergie : les plus fortes températures permettent un usage industriel ;
• haute énergie : la vapeur, au dessus de 150 °C, peut-être utilisée pour produire de l’électricité grâce à des turbines.

Face au réchauffement planétaire, l’urgence des efforts à accomplir pour changer les modes de production et de consommation énergétiques, a conduit à des efforts technologiques importants en géothermie.

Jusqu’à présent, de nombreux défis techniques et économiques ont limité l’exploitation de l’énergie géothermique aux régions du globe présentant une forte activité volcanique et tectonique (en Islande notamment).

Une nouvelle approche consiste à envoyer de l’eau dans un trou de forage profond de plus de 2 kilomètres de profondeur. L’eau, une fois réchauffée est pompée jusqu’à la surface où des turbines convertissent la chaleur en électricité. En 2023, un prototype est testé.

L’utilisation de cette forme d’énergie renouvelable permet de limiter les émissions de dioxyde de carbone (CO₂), mais elle peut être aussi très rentable économiquement.

Cette énergie décarbonée est utilisable de manière continue, en permanence, et dans de nouvelles régions du monde.