Tại thời điểm hiện nay, giá xăng, dầu ngày càng tăng, việc bảo về môi trường cũng được chú trọng hơn, việc triển khai hệ thống khai thác năng lượng địa nhiệt trong lớp vỏ trái đất trở nên hấp dẫn hơn. Trong khi các công nghệ về năng lượng mặt trời, phong điện phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết thì nguồn năng lượng này lại cực kỳ ổn định, có thể cung cấp điện 24/7 với sản lượng cao hơn các nhà máy nhiệt điện. Cơ sở vật chất cho các hệ thống khai thác địa nhiệt cũng rẻ hơn so với phong điện & năng lượng mặt trời, đồng thời nó không gây nguy hiểm cho cuộc sống của các loài động vật hoang dã. Công nghệ này dựa vào việc nước được làm nóng ở sâu dưới lòng đất, tạo ra nguồn hơi nước làm quay tur-bin. Trong khi các nhà máy nhiệt điện xả vào không khí rất nhiều khói làm ô nhiễm môi trường thì chất thải của hệ thống địa nhiệt này chủ yếu là hơi nước. Mỹ là 1 nước có nhiều núi lửa, mạch nước nóng, do vậy nhà máy địa nhiệt là 1 lựa chọn khả thi để sản xuất điện năng.
Hiện nay, Mỹ và Ai-len đã lên kế hoạch xây dựng những nhà máy địa nhiệt lớn, xu hướng này đã lan sang Pháp & Đức. Phần lớn những trở ngại trong việc đẩy mạnh khai thác địa nhiệt là ở việc trang bị thêm cơ sở hạ tầng, chi phí sản xuất và việc chế tạo các máy bơm có khả năng xử lý khối lượng nước khổng lồ. Hiện nay chi phí sản xuất điện từ địa nhiệt vào khoảng từ 10 cent đến 1 đô la Mỹ / KW, phụ thuộc vào quy mô & địa hình khu vực khai thác, trong khi đó giá điện từ than đá là 6 cent/KW. Khoảng cách này sẽ ngày càng giảm bớt nhờ vào các chính sách can thiệp của chính phủ. Nếu xem xét đến tác hại của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch đến môi trường, các chi phí phải trả cho y tế và khắc phục thiên tai do biến đổi khí hậu thì việc sửdụng điện từ địa nhiệt lại rẻ hơn nhiều.
Nhà máy điện địa nhiệt
Trước tiềm năng phát triển mạnh mẽ của khai thác địa nhiệt trong vòng 40 năm tới, Google đã cam kết chi 11 triệu đô la Mỹ cho việc phát triển công nghệ. California và Nevada là nơi có nhiều tiềm năng phát triển nhà máy điện địa nhiệt trong tương lai gần.
Lượng nhiệt của Trái Đất vào khoảng 1031 Jun. Lượng nhiệt này trồi lên mặt đất một cách tự nhiên bởi sự truyền nhiệt với tốc độ 45 TW, hay gấp 3 lần lượng nhiệt con người tiêu thụ từ tất cả các nguồn năng lượng nguyên thủy. Tuy nhiên, phần lớn dòng nhiệt này bị khuếch tán do các điều kiện địa lý (trung bình 0.1 W/m2) nên khó thu hồi. Vỏ Trái Đất ứng xử một cách hiệu quả như là một lớp cách ly dày mà các ống dẫn dung dịch (mácma, nước và các dạng khác) có thể xuyên qua để giải phóng nhiệt trong lòng đất.
Cùng với lượng nhiệt có nguồn gốc từ dưới sâu trong lòng đất, còn có lượng nhiệt từ năng lượng mặt trời được tích tụ trong lớp đất dày 10 từ mặt đất trong mùa hè, và giải phóng chúng trong mùa đông. Năng lượng theo mùa được dự trữ theo cách này thì rất nhỏ, nhưng tốc độ dòng nhiệt thì rất lớn, dễ tiếp cận hơn, và thậm chí phân bố trên toàn cầu. Bơm nhiệt địa nhiệt có thể tách đủ lượng nhiệt từ nguồn nhiệt nông trên toàn cầu để cung cấp cho việc sưởi vào mùa đông.
Sản xuất điện địa nhiệt đòi hỏi các nguồn có nhiệt độ cao mà chỉ có thể khai thác từ dưới sâu. Nhiệt phản được mang lên bề mặt bởi dòng nước tuần hoàn, hoặc từ các ống dẫn mácma, suối nước nóng, dòng tuần hoàn nhiệt dịch, giếng dầu, giếng nước khoan, hoặc kết hợp các cách trên. Dòng tuần hoàn này đôi khi tồn tại một cách tự nhiên trong hầu hết các khu vực có triển vọng, nơi mà vỏ Trái Đất mỏng: các ống dẫn mácma mang nhiệt lên gần bề mặt, và xuất lộ một cách tự nhiên ở các sối nước nóng. Nếu không có suối nước nóng, người ta sẽ khoan một giếng vào tầng chứa nước nóng để lấy nhiệt. Ở xa các ranh giới mảng kiến tạo gradient địa nhiệt vào khoảng 25-30 °C/km sâu trên toàn thế giới, và các giếng phải khoan ở độ sâu hàng km mới có thể lấy được nhiệt độ đủ lớn để phát điện. Số lượng và chất lượng các nguồn có thể thu hồi nhiệt càng tăng khi độ sâu khoan giếng tăng và đặc biệt ở những khu vực thuộc rìa của các ranh giới mảng kiến tạo.
Đối với những nơi nền đất nóng nhưng khô hoặc áp lực nước yếu, người ta có thể bơm nước vào để kích thích dòng nhiệt dịch. Tại vị trí dự định khai thác, người ta sẽ khoan 2 lỗ khoan, và các đá nằm dưới sâu giữa hai lỗ khoan này sẽ bị làm nứt nẻ bằng phương pháp nổ vỉa (ví dụ như dùng mìn để làm nứt đá) hoặc bơm nước áp lực cao. Nước được bơm xuống từ một lỗ khoan và hơi nước sẽ được thu hồi từ lỗ khoan còn lại. Người ta cũng có thể sử dụng cacbon điôxít lỏng thể thay thế cho vai trò của nước. Phương pháp này được gọi là năng lượng địa nhiệt đá nóng-khô ở châu Âu, hoặc hệ thống địa nhiệt tăng cường ở Bắc Mỹ.
Tiềm năng phát điện từ năng lượng địa nhiệt dự tính thay đổi rất lớn từ 35 đến 2000 GW, tùy thuộc vào mức độ đầu tư tài chính cho việc thăm dò và phát triển kỹ thuật này. Số liệu trên không bao gồm lượng nhiệt không dùng để phát điện được thu hồi từ tổ hợp phát điện và nhiệt, các bơm nhiệt địa nhiệt và sử dụng trực tiếp khác. Theo báo cáo năm 2006 của MIT, nếu tính cả việc sử dụng hệ thống địa nhiệt tăng cường thì mức đầu tư ước tính vào khoảng 1 tỷ đôla Mỹ cho việc nghiên cứu và phát triển trong vòng 15 năm và điều này có thể cho phép tăng thêm 100 GW trữ lượng điện cho đến năm 2050 của riêng Hoa Kỳ. Báo cáo MIT cũng tính rằng hơn 200 ZJ có thể
chiết tách với khả năng tăng lượng này vượt hơn 2,000 ZJ cùng với các cải tiến công nghệ (đủ để cung cấp cho nhu cầu năng lượng hiện tại trên toàn thế giới trong trong vài thiên niên kỷ.
Hiện nay, các giếng địa nhiệt rất hiếm có giếng nào sâu hơn 3km. Ước tính nên ở trên thì tính cả những giếng địa nhiệt có độ sâu đạt khoảng 10 km. Việc khoan giếng đạt đến độ sâu như trên là hoàn toàn có thể thực hiện được trong ngành dầu khí, tuy nhiên chi phí thực hiện thì rất đắt. Ví dụ, Exxon thông báo đã khoan một hố khoan đạt đến độ sâu 11 kilômét (7 mi) ở mỏ Chayvo,Sakhalin và giếng 12 km ở bán đảo Kola. Các giếng được khoan đến độ sâu lớn hơn 4 kilômét (2 mi) nhìn chung có chi phí khoan khoảng 10 triệu đôla Mỹ.[cần dẫn nguồn] Những thách thức về mặc công nghệ là khoan các giếng có đường kính lớn với chi phí thấp và phá nhiều đá hơn.
Điện địa nhiệt được xem là bền vững vì sự tách nhiệt chỉ là một phần nhỏ so với lượng nhiệt của Trái Đất, nhưng việc chiết tách này cũng phải được theo dõi để tránh sự suy giảm nhiệt khu vực. Mặc dù, các địa điểm có tiềm năng địa nhiệt có thể cung cấp nhiệt trong vài thập kỷ, nhưng các giếng riêng lẻ có thể nguội đi hoặc cạn nước. Ba vị trí khai thác địa nhiệt trước đây ở Larderello, Wairakei, và Geysers đều giảm về sản lượng so với thời kỳ đạt đỉnh điểm của nó. Có một điều chưa được làm rõ là liệu các nhà máy tại đây chiết tách nhiệt nhanh hơn lượng nhiệt được cung cấp từ dưới sâu hay không, hoặc các tầng chứa nước cung cấp cho chúng đang bị cạn kiệt. Nếu sản lượng giảm, và nước được bơm trở lại, về mặc lý thuyết thì các giếng này có thể hồi phục lại tiềm năng như trước kia. Các kịch bản này cũng đã được triển khai ở một vài vị trí. Sản lượng khai thác năng lượng địa nhiệt bền vững lâu dài đã được chứng minh tại vỉa Lardarello ở Ý từ năm 1913, vỉa Wairakei, New Zealand từ năm 1958, và viar Geysers, California từ năm 1960.