Η γεωθερμική γεώτρηση είναι μια διαδικασία κατά την οποία η θερμότητα λαμβάνεται από τη Γη και χρησιμοποιείται με παραγωγικό τρόπο για τις ενεργειακές ανάγκες. Η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για ορισμένες ανάγκες, όπως η θέρμανση χώρων, αλλά η πραγματική αξία για τη μαζική αγορά προέρχεται από την ικανότητα αυτής της θερμότητας να μετατρέπεται σε άλλες μορφές. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους για γεωθερμικές γεωτρήσεις σε βιομηχανική κλίμακα.
Η γεωθερμική ενέργεια είναι ένας από τους μεγάλους αναξιοποίητους πόρους σε πολλές τοποθεσίες γύρω από τη Γη. Η Φυσική διδάσκει ότι μεγάλο μέρος της ενέργειας του σύμπαντος έχει τη μορφή θερμότητας και ότι οι άνθρωποι τυπικά έχουν αποτύχει να χρησιμοποιήσουν σωστά τη θερμότητα που έχουν. Ακόμη και στην ενεργειακή μετατροπή άλλων μορφών, ο λόγος για την απώλεια της απόδοσης είναι η θερμότητα που παράγεται από τη μετατροπή που δεν χρησιμοποιείται ποτέ για κανένα πρακτικό σκοπό.
Η γεωθερμική γεώτρηση επιδιώκει να αλλάξει αυτό. Με τη διάνοιξη οπών βαθιά στον φλοιό της Γης, ειδικά σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, όπως το χείλος του Ειρηνικού, υπάρχει η δυνατότητα πρόσβασης σε τεράστιες αποθήκες ενέργειας. Η γεώτρηση γεωθερμικών πηγαδιών μπορεί να είναι μια σημαντική διαδικασία, καθώς αυτά τα πηγάδια μπορεί να κατέβουν τρία μίλια (5 km) ή περισσότερο, ανάλογα με το πού στον κόσμο βρίσκονται. Ενώ υπάρχει διαθέσιμη θερμότητα σε όλα τα μέρη του κόσμου, ορισμένα μέρη θα έπρεπε να σκάψουν πολύ πιο βαθιά από αυτό, καθιστώντας δύσκολη τη γεωθερμική ενέργεια. Έτσι, το κόστος για τις γεωθερμικές γεωτρήσεις σε αυτές τις περιοχές πιθανότατα θα υπερέβαινε τα οφέλη.
Μετά τη διάνοιξη του φρέατος, υπάρχει ουσιαστικά ατελείωτη παροχή ενέργειας. Περαιτέρω όφελος των εργασιών γεωθερμικής γεώτρησης είναι το γεγονός ότι η θερμότητα αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει πολύ λίγος τρόπος μηχανοποίησης που απαιτείται για να βγει η ενέργεια στην επιφάνεια, μόλις δημιουργηθεί η διαδρομή. Ωστόσο, η διαδικασία δεν τελειώνει απλώς με τη γεωθερμική γεώτρηση. Πρέπει ακόμα να μετατραπεί σε χρήσιμη ενέργεια.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η μετατροπή ενέργειας δεν χρειάζεται. Αυτό παρατηρείται πιο συχνά όταν η ενέργεια χρησιμοποιείται για θέρμανση χώρου. Ωστόσο, αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική κατάσταση από τις εμπορικές γεωθερμικές γεωτρήσεις. Σε αυτή την περίπτωση, το γεωθερμικό πηγάδι δεν χρειάζεται να πάει τόσο βαθιά. Μόλις λίγα πόδια κάτω από το έδαφος, η Γη παραμένει σχεδόν σταθερή θερμοκρασία μεταξύ 50 και 60 βαθμών Φαρενάιτ (10 έως 15.5 βαθμούς Κελσίου) σχεδόν σε όλες τις τοποθεσίες. Επομένως, ο αέρας χρειάζεται μόνο να θερμανθεί περίπου 10 ακόμη βαθμούς για να είναι άνετος.
Εάν απαιτείται μετατροπή, αυτό συνήθως επιτυγχάνεται με την παραγωγή ατμού. Ορισμένα φρεάτια το κάνουν ήδη αυτό φυσικά, απλοποιώντας περαιτέρω τη διαδικασία. Σε άλλες περιπτώσεις, δημιουργείται ατμός χρησιμοποιώντας τη διαθέσιμη θερμότητα. Αυτός ο ατμός στη συνέχεια περιστρέφει τους στρόβιλους, οι οποίοι παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια. Μετά τη διάνοιξη, τα γεωθερμικά πηγάδια προσφέρουν μια πολύ καθαρή πηγή ενέργειας χωρίς ρύπους ή αέρια θερμοκηπίου. Ως σημείωση χρήσης, το geothermal μπορεί μερικές φορές να γραφτεί ως δύο λέξεις: geo thermal.