Geotermalna energija je energija dobijena toplotom Zemlje. Ispod Zemljine kore leži širok pojas užarenog kamenja iznad kojih se nalaze ogromni rezervoari vode. Ova voda ponekad dopre do površine u obliku vrućih vrela. Do ove vode moguće je doći i bušenjem. Ovako zagrjena voda može da se koristi praktično kao besplatan izvor energije, bilo direktno kao topla voda ili kao sredstvo generisanja energije. Prednosti prirodne tople vode prepoznate su hiljadama godina. Ljudi su koristili vrela za kupanje, medicniske tretmane i za grejanje domova. Topla voda može da se koristi u u poljoprivredi, industriji i u druge svrhe. Geotermalna energija može da se koristi i za dobijanje električne energije. Ovaj vid korišćenja postaje veoma značajan i od njega se mnogo očekuje. Geotermalna energija ne zagađuje, nije skupa i u većini slučajeva je obnovljiva.

Znanje o geotermalnoj energiji postoji dosta dugo. Antički Kinezi i Japanci kupali su se u vrelima i koristili su ovu vodu za kuvanje. Drevni Rimljani koristili su vodu iz vrela za lečenje kožnih oboljenja. Indijanci su pravili naselja pored vrela više od 10.000 godina. Tokom srednjeg veka u Evropi, ljudi su putovali u gradove u Nemačkoj i Francuskoj koja imaju izgrađene banje oko prirodnih izvora tople vode.

Tokom 19. veka evropski naseljenici kretali su se ka zapadu Severnoameričkog kontinenta. Oni su primetili postojanje izvora tople vode i naseljavali su se u blizini njih.

Amerikanci su počeli eksperimente sa grejanjem pomoću geotermalne energije 1864. godine izgradnjom hotela „Hot Lake“ u Oregonu.

Prva geotermalna elektrana za proizvodnju električne energije sagrađena je u Larderelu, Toskana, Italija 1904. godine. Ovo područje je veoma geološki aktivno i korišćeno je u vreme starih Rimljana kao banja. Ova lokacija se pokazala idealnom za eksperimentisanje sa geotermalnom energijom. Prva elektrana  mogla je da napaja pet sijalica i koristila je vodenu paru iz pukotina u zemlji. 1911. godine veća eletrana izgrađena je u blizini i bila je jedina geotermalna elektrana sve do posle Drugog svetskog rata. Elektrana je uništena tokom Drugog svetksog rata, ali je ubrzo, uz pomoć inženjera sa Novog Zelanda, obnovljena i danas snadbeva strujom više od milion domaćinstava u Italiji.

Džon Grant je 1922. godine sagradio prvu geotermalnu elektranu u SAD. Tokom 1920-tih i 1930-tih u SAD izgrađeno je više elektrana i nastavljeno sa daljim istraživanjima. Elektrana snage 11 megavata izgrađena je 1960.

Geotermalna energija koristi  topolotu Zemlje za dobijanje električne energije i toplote. Ovaj oblik energije funkcioniše zato što je unutrašnjost Zemlje mnogo toplija nego površina.

Temperatura Zemlje raste za oko 5,4 ° C na svakih 100 m kada se krećemo od površine ka jezgru. Na oko 3 km ispod površine, temperature su toliko visoke da voda može da proključa. Temperatura unutrašnjeg jezgra može iznositi  preko 4.900 ° C. Ova toplota stalno se kreće ka površini zagrevajući omotač jezgra, koji toplotu prenosi dalje do kore.

Stene u kori pune su pukotina i malih džepova koje voda može da popuni. Ova voda vremenom postaje sve toplija, čak iznad temperature ključanja, ali ne može da ispari jer se nalazi u zatvorenom prostoru. Voda ponekad nađe svoj put do površine u obliku vrela. Većina tople vode se nalazi u zemlji u džepovima koji se nazivaju geotermalni rezervoari.

Postoji nekoliko načina kojima se ova vrsta energije može iskoristiti. Najosnovniji način je korišćenje tople vode na površini. Voda se dalje može usmeriti na različite lokacije za zagrevanje domova. Inženjeri mogu bušiti toliko duboku u Zemlji da dosegnu do geotermalnih rezervoara i onda upotrebe toplu vodu, vodenu paru ili toplotu za pokretanje generatora za proizvodnju električne energije. Naučnici su razvili tehnike za lako pronalaženje geotermalne vode. Kada pronađu rezervoar buši se do njega i onda se topla voda ili para transporuju do površine gde se dalje koriste za različite upotrebe.

Jedan od najvažnijih načina iskorišćenja geotermalne energije je za generisanje električne energije. Kod geotermalne elektrane, vodena para izvučena iz geotermalnih rezervoara okreće turbinu generatora i tako nastaje električna energija. Iskorišćena voda vraća se nazad u geotermalni rezervoar  injekcionim kanalom nakon čega se ova voda ponovo zagreva i održava pritisak u rezervoaru. Ukoliko se sva voda ukloni i ne zameni, rezervoar će se ohladitit i u njemu neće biti više vode, čineći ga beskorisnim. Podzemna voda mora biti veoma topla da bi generisala elektricitet. Voda hladnija od 121 ° C trenutno se ne koristi u ove svrhe.

Postoje tri tipa geotermalnih elektrana:

1. Elektrane sa isparavanjem imaju rezervoare u kojima je voda temperature od 148 do 371 ° C. Ova voda izbija na površinu i onda se brzo pretvara u paru koja pokreće turbinu.
2. Binarne elektrane imaju rezervoare sa vodom temperature između 121 i 182 ° C, koja nije dovoljno topla da stvori paru koja će pokretati turbinu. Ove elektrane koriste toplotu vode da zagreju drugi fluid sa nižom tačkom ključanja, koji se naziva binarna tečnost. Pare ove tečnosti pokreću turbinu.
3. Elektrane sa suvom parom imaju rezervoare u kojima se nalazi vodena para, koja se cevima transportuje do elektrane i pokreće turbine.

Sve vrste geotermalnih elektrana nemaju štetnih emisija i proizvode velike količine energije. Geotermalna energija je naročito privlačna zbog mogućnosti da se naprave elektrane bilo kojeg kapaciteta, od malih (100 kW) do znatno većih (100 MW). Obično rade neprekidno tokom godine, ali njihov način rada može da se izmeni u skladu sa potrebama.

Neke od najčešćih upotreba tople/vrele vode su:

• Korišćenje vrela (toplih izvora) za kupanje (balneologija).
• Uzgajanje biljaka u stakleniku tokom zime.
• Zagrevanje zemlje na kojoj rastu usevi koji se time štite od smrzavanja.
• Uzgoj riba i školjki za komercijalnu upotrebu.
• U industriji za pasterizaciju mleka ili pranje vune.
• Zagrevanje građevina ili gradova putem podzemnih kanala. Rejkjavik na Islandu ima najveći sistem grejanja na geotermalnu energiju.
• Postavljanjem cevi ispod ulica i trotoara.
• Geotermalne toplotne pumpe koji koriste toplotu od samo nekoliko metara dubine ispod površine umesto toplote iz geotermalnih rezervoara. Ovaj vid korišćenja se može primeniti u domovima, za zagrevanje ili hlađenje bilo gde, ne samo u područjima sa geotermalnom aktivnošću.

Svaka upotreba geotermalne vode štedi energiju. Zagrevanje vode zahteva energiju i svaki litar koji ne mora da se zagreva štedi naftu, ugalj, drvo, … Direktna upotreba geotermalne energije obezbeđuje više 10.000 MW energije u 35 država širom sveta.

Postoje mnoge koristi upotrebe geotermalne energije. Čista je i ne zagađuje. Ne zahteva potrošnju fosilnih goriva i time smanjuje zavisnost od nafte, a pritom i umanjuje štetne emisije koje nastaju sagorevanjem ovih goriva. Geotermalne elektrane ne zahtevaju veliku površinu. One su efikasne. Geotermalna elektrane su i pouzdane. Pošto ne zavise od eksternih izvora energije, mogu da rade 24 časa na dan, svaki dan u godini. Ovo nije slučaj kod elektrana koje zavise od transporta uglja ili nafte.

Geotermalne elektrane su, na mnogo nivoa, fleksibilne. Moguće je sastaviti ih od modularnih komponenti i kasnije dodati ili prilagoditi komponente po potrebi. Geotermalne elektrane su veoma značajne u područjima sa malom energetskom mrežom. Fleksibilna geotermalna elektrana može obezbediti dodatnu snagu.

Geotermalna energija je generalno održiva i obnovljiva. Planeta Zemlja stalno emituje toplotu. Padavine i topljenje snega stalno dopunjuju rezervoare.

Glavno ograničenje geotermalne energije je njena  primena samo u područjima gde ima geotermalne vode. Ovo ograničava upotrebu samo na geološki aktivna područja kao što su Kalifornija, Island, Japan i ostatak pacifičkog grebena i u drugim područjima sa tankom korom, aktivnim omotačem jezgra i sa džepovim podzemne vode.

Samo najtoplija voda može biti iskorišćena za generisanje elektriciteta. Neka mesta imaju prirodno zagrejanu podzemnu vodu koja je dovoljno topla za proizvodnju pare koja pokreće turbine. Voda može da se koristi i za druge upotrebe, ali ne i za generisanje električne energije.

Naravno da je moguće uništiti rezervoar ukoliko se icrpi sva voda ili postane previše hladan. Ovo uništenje može da traje decenijama pa čak i vekovima. Iz ovog razloga, neki stručnjaci tvrde da geotermalna energija nije zapravo obnovljiv izvor.

Početkom 21. veka bilo je malo područja na kojima je bilo lako izgraditi elektranu koja bi mogla da parira sa cenom struje ostalim izvorima, ali stalni napredak tehnologije omogućava širenje i na druga područja.

Geotermalna energija je kao i solarna i energija vetra čista. Geotermalne elektrane ne sagorevaju fosilna goriva i ne emituju štetne supstance. One, ipak, emituju malu količinu ugljen dioksida, oko 4% od količine koju emituju fosilna goriva. Binarne elektrane nemaju  nikakve emisije. Područja sa geotermalnim elekrtanama imaju znatno čistiji vazduh u odnosu na područjka oko kojih su termoelektrane.

Ove elektrane mogu biti male u poređenju sa drugim vrstama elektrana pa ne remete pejzaž. Može biti izgrađena odmah pored geotermalnog izvora. Nema potrebe za branom, kopanjem rudnika, sečom stabala ili odlaganjem otpada. Moguće je čak izgraditi elektranu na sred šume bez uništenja okruženja.

Čak i u područjima u kojima geotermalna energija nije dovoljno jaka da proizvodi elektrcitet ljudi i dalje mogu da iskoriste toplu vodu za kupanje ili zagrevanje. Ovo znači da ne moraju da koriste električnu energiju iz drugih izvora da bi zagrejali vodu, što stedi dosta novca i goriva.

Ipak, usled upotrebe geotermalnih izvora postoje neki manji uticaji na životnu sredinu. Rezervoari ponekad sadrže gas vodonik sulfid, čiji miris podseža na pokvarena jaja i moze biti toksičan u vežim koncentracijama. Ovaj gas se u elektranama uklanja pomoću specijalnih prečistača. Geotermalna voda sadrži i visoke koncentracije minerala tako da geotermalni izvor mora imati nekoliko slojeva cevi i omotača da bi se sprečio kontakt sa običnom vodom. Pošto se kod geotermalnih elektrana voda vraća nazad u rezervoar, u većini slučajeva, geotermalna voda ne dolazi u dodir sa vodom na kopnu i ne šteti akvatičnom svetu.

Područja oko geotermalnih elektrana imaju  pojačanu seizmičku aktivnost, kao što su manji zemljotresi, a postoji opasnost i od odrona.

Geotermalna energija se proizvodi lokalno, na istom području na kojem se i koristi. Ovo znači da države ne moraju da plaćaju za uvoz goriva, kao sto je to slučaj sa fosilnim. Sve ekonomske prednosti iz elektrane ostaju u području na kojem se proizvodi ta energija. Korišćenje geotermalne vode štedi novac ili druga goriva. Tokom kasnih 90-tih upotrebom geotermalne energije uštedelo se 830 miliona galona ili 4,4 miliona tona uglja.

Većinu geotermlane energije na svetu koriste zemlje u razvoju koje ne mogu da priušte skupa fosilna goriva ili, možda, nemaju druge izvore energije. Tajland, Indonezija, Filipini i Azorska ostrva koriste geotermalnu energiju još od 1980-tih i 1990-tih.

Geotermalna energija je dobra, nezagađujuži način za zemlje u razvoju da izgrade svoju infrastrukturu bez uništavanja prirode ili zagađenja vode i vazduha. Pošto je ova energija jeftina, nacije je mogu koristiti za svoje regionalne razvojne projekte, kao što je pumpanje vode za irigaciju. Lokalne zajednice mogu potpuno kontrolisati svoje izvore energije čineci ih manje zavisnim od vlade ili strane pomoći.

Mnoge zemlje u razvoju su sačinile energetske politike tako da podstiču uporebu lokalnih izvora energije, ohrabrujući investitore i proširujući dobijanje energije na udaljena područja.  Geotermalna energija je veoma kompatibilna sa ovim ciljevima jer može da radi lokalno i upotrebaljava se lokalno.