Die Erdwärme kann entweder direkt zu Heizzwecken oder zur Stromerzeugung genutzt werden. In beiden Fällen muss dafür zunächst die Wärme aus der Erde "gewonnen" werden. Wie man auf diese Wärme zugreifen kann und wie leicht das ist, hängt von der Art der Lagerstätte ab.

Der einfachste Fall sind die in vulkanischen Gegenden vorkommenden natürlich austretenden Heißwasser- und Dampfvorkommen. In Aquiferen vorliegende Heiß- oder Warmwasservorkommen müssen künstlich angebohrt werden. Die Bohrungen müssen zwischen 500 Metern und drei Kilometern tief sein. Alle Wärme, die man in Form von Wasser oder Wasserdampf gewinnt, fasst man unter dem Begriff hydrothermaler Geothermie zusammen.

Die Energie des heißen, trockenen Gesteins in der Tiefe ist nicht so einfach zu erschließen wie hydrothermale Energie, da man ein Medium benötigt, um die Wärme aus der Erde zu transportieren. Dafür steht sie aber an jedem Ort der Erde zur Verfügung. Durch die Entwicklung des Hot-Dry-Rock-Verfahrens ist man auf dem Wege diese Energiequelle nutzbar zu machen.

Geothermischer Bohrturm © DOE

Das Verfahrensprinzip klingt einfach. Das in der Tiefe vorhandene heiße Gestein wird durch Bohrungen erschlossen. Durch Wasserdruck wird zwischen den Bohrungen im Gestein ein künstlicher Riss erzeugt oder vorhandene Fließwege weiter aufgebrochen. Die so erzeugten nur wenige Millimeter dicken Rissflächen dienen als unterirdische Wärmeaustauscher. Bei einem Durchmesser von 250 bis 300 Metern ergibt das gerissene Gestein eine Überträgerfläche von 30.000 bis 70.000 Quadratmetern. Kaltes Wasser wird in den Riss gepumpt, erhitzt sich dort und wird wieder nach oben geführt. Dort wird seine Wärme auf eine Kühlflüssigkeit übertragen und direkt zur Wärmeerzeugung oder zur Betreibung eines Kraftwerkes genutzt. Das abgekühlte Wasser wird wieder in den Boden gepumpt.

In Soultz-sous-Forêts im Elsass beschäftigt sich ein Projekt mit der Entwicklung der Hot-Dry-Rock-Technologie, sodass die Energie des heißen Gesteins in Zukunft zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Schließlich kann auch das Erdreich als Wärmequelle dienen, man nennt dies oberflächennahe Geothermie. In ein bis zwei Metern Bodentiefe sinken die Temperaturen auch im Winter gewöhnlich nicht unter 5°C. Diese "Wärme" kann mit Hilfe von Wärmepumpen zur Heizung von Räumen verwendet werden. Im Sommer kann sie zur Kühlung dienen. Dieses Prinzip wurde in vereinfachter Form schon lange beim Bau von Erdhäusern und der Lagerung von Lebensmitteln im kühlen Keller angewendet.