La generazione di energia geotermica funziona estraendo energia dal calore nelle profondità della Terra. In alcuni luoghi, come le isole dell’Islanda, delle Filippine e del Giappone, le sorgenti termali geotermiche sono comuni, rendendo l’energia facilmente accessibile. In altri luoghi, il calore sufficiente si trova solo a più di un miglio (1.6 km) sotto la superficie, rendendo impraticabile l’estrazione di energia geotermica. I fori scavati fino a questo livello ovunque possono essere solitamente utilizzati per produrre energia geotermica.
La prima centrale per la produzione di energia geotermica è stata costruita il 4 luglio 1904, presso il giacimento di vapore secco di Larderello in Italia e testata dal principe Piero Ginori Conti, sfruttando una produzione geotermica vecchia di poco più di un secolo. Tuttavia, la generazione di energia geotermica non è una delle principali fonti di energia in tutto il mondo, rappresenta solo lo 0.1% della potenza globale o una capacità di circa 100 gigawatt. L’energia geotermica è ampiamente utilizzata solo dai paesi delle Filippine e dell’Islanda, dove costituiscono il 15-20% della produzione di elettricità.
Il metodo più comune di funzionamento di un impianto geotermico è il ciclo binario, per cui acqua moderatamente calda proveniente da fonti di calore geotermico poco profonde viene fatta passare su tubi, chiamati scambiatori di calore, contenenti un fluido secondario – tipicamente butano o idrocarburo pentano – con un punto di ebollizione molto inferiore all’acqua. Il calore fa lampeggiare il fluido secondario in vapore, che aziona le turbine che generano elettricità. Il fluido viene quindi ricondensato e utilizzato per più cicli. La pressione del fluido secondario è solitamente piuttosto elevata, intorno ai 500 PSI.
L’energia geotermica a roccia calda e secca è un altro tipo di generazione di energia geotermica; questo metodo pompa l’acqua in profondità nella Terra, mettendola in contatto con la roccia calda e secca che dà il nome al metodo. La roccia riscalda l’acqua, che viene poi pompata e utilizzata direttamente con turbine a vapore, o pompata attraverso un sistema a ciclo binario. Conosciuto anche come Enhanced Geothermal Systems, queste piante hanno una vita utile di circa 20-30 anni prima che la roccia si raffreddi troppo perché l’impianto sia economico. Recupero completo del calore in 50-100 anni.
Un altro tipo di generazione di energia geotermica sono gli impianti a vapore flash. Queste piante estraggono acqua calda e ad alta pressione dalle profondità della Terra in serbatoi, dove la caduta di pressione fa esplodere l’acqua in vapore, che viene quindi utilizzato per azionare le turbine. Uno dei tipi più antichi è il calore diretto, che aspira l’acqua calda vicino alla superficie terrestre nei tubi da utilizzare per riscaldare gli edifici, riscaldare l’acqua per l’allevamento ittico, coltivare piante in serra, pastorizzare il latte, ecc. l’acqua è disponibile vicino alla superficie.