انرژی زمین گرمایی، انرژی بالقوه بسیار زیادی که تامین کننده درصد بسیار زیادی از نیازهای انسان هاست در زیر زمین وجود دارد.

در زیر سطح زمین یک لایه سنگ داغ و مذاب به نام ماگما وجود دارد، که به طور مداوم حرارت در این لایه از مواد رادیواکتیو مانند اورانیوم و پتاسیم تولید می شود. این مقدار حرارت می تواند۵۰۰۰۰ برابر بیش تر از منابع نفت و گاز انرژی تولید کند.

مناطقی که درجه حرارت زمین به دلیل وجود آتشفشان ها و یا نازک بودن پوسته ی زمین بالاست، برای استفاده از انرژی زمین گرمایی مدنظر هستند. حاشیه اقیانوس آرام و حلقه آتشفشان ها را می توان جز بهترین گزینه ها معرفی کرد. از طریق ارتعاشات حاصل از زلزله ها ماگماها، سنگ های گرم و پوسته زمین اجازه حرکت آب به سمت بالا را داده و چشمه های آب گرم را به وجود می آورند، این چشمه ها از طریق حرارت زمین گرم شده و دمایشان تا حدود ۲۰۰ درجه سانتی گراد نیز می رسد.
وزارت انرژی آمریکا (DOE) با هدف امنیت انرژی، حفاظت از محیط زیست و افزایش منافع اقتصادی و اجتماعی به مسائلی همچون افزایش تولید برق از طریق مخازن زمین گرمایی، کاهش تولید دی اکسیدکربن، انتشار گازهای گلخانه ای و حفاظت آب آشامیدنی تحقیقاتی را جهت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی آغاز کرد.

بر اساس اطلاعات تاریخی، انرژی زمین گرمایی حدود ۱۰۰۰۰ سال پیش در شمال آمریکا توسط سرخپوستان استفاده شده است؛ آن ها از چشمه های آب گرم برای پخت و پز استفاده می کردند .اولین استفاده صنعتی از انرژی زمین گرمایی در نزدیکی شهر پیزا (ایتالیا) در اواخر قرن ۱۹ انجام شد، امروزه این مناطق را به نام زمین های لاردرلو (Larderllo) می شناسند.
درسال ۱۹۰۴، دانشمندی ایتالیایی، پیرو چنین تجربه ای اولین نیروگاه برق زمین گرمایی که از بخار برای تولید برق استفاده می شد را طراحی و بهره برداری کرد. بعد از آن اولین کارخانه زمین گرمایی در آمریکا در سال ۱۹۲۲ با ظرفیت KW 220 شروع به کار کرد. این نیروگاه خروجی بسیار کمی داشت و به دلیل مشکلات فنی از بهره برداری خارج شد، با این حال، در سال ۱۹۴۶ اولین پمپ حرارتی در کشورهای مشترک المنافع در پورتلند نصب شد.

در طول سال ۱۹۶۰ بعد از بحران نفت و گاز کشورهای بیشتری به سمت تحقیقات در این زمینه روی آوردند. در سال ۱۳۵۴ به منظور شناسایی پتانسیل های ایران در محدوده شمال و شمال غرب، که شامل محدوده ای به مساحت۲۶۰ هزار کیلومتر مربع بود، تحقیقاتی انجام گرفت و نتیجه آن انتخاب مشکین شهر برای احداث اولین نیروگاه زمین گرمایی در ایران بود. در سال ۱۳۷۷ این نیروگاه تاسیس و در سال ۱۳۸۳ اولین فاز آن نیز بهره برداری شد.
تا به امروز ۱% از انرژهای جهان از این طریق تامین می شود ولی نگاه محققین بر این است که تا سال ۲۰۵۰ این عدد به ۲۰ درصد نیز افزایش پیدا خواهد کرد.

چگونه یک نیروگاه زمین گرمایی کار می کند؟
بسیاری از نیروگاه های فسیلی، ذغال سنگ، گازی، هسته ای و زمین گرمایی _ یک ویژگی دارند: آن ها گرما را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این انرژی توسط یک حفاری بسیار شبیه به حفاری نفت برای رسیدن به منابع مرکزی زمین انجام می شود.
نیروگاه های زمین گرمایی ویژگی های بسیار مشترکی با نیروگاه های سنتی دارند، از این جهت که آن ها نیز شامل توربین، ژنراتور، انتقال دهنده و دیگر تجهیزات استاندارد تولید برق هستند.

حفر چاه:

چاه های مورد نظر در مناطق زمین گرمایی شناخته شده، حفر می شوند، عموما یک چاه برای تزریق مایعات و بازگشت به مخزن زمین گرمایی نیز حفر می شود، مایعات خارج شده برای تولید برق به نیروگاه فرستاده می شود.

بخارها توربین ها را به حرکت در می آورند:

سیال حاصل از انرژی زمین گرماییتحت فشار بخار داغ یا یک سیال ثانویه می تواند سریعا متصاعد شود و انرژی مکانیکی یا چرخشی را به وجود آورد تا تیغه های توربین ها را در یک محور بچرخاند.

توربین ژنراتور را به حرکت در می آورد:

انرژی چرخشی از حرکت میله توربین به طور مستقیم آهن ربایی را درون سیم پیچ می چرخاند و الکتریسیته تولید می شود. توربین و ژنراتور قطعات اولیه مورد استفاده برای تبدیل انرژی زمین گرماییبه برق هستند.

انتقال خطوط برق، الکتریسیته را تولید می کند:

جریان الکتریکی از ژنراتور گام به گام تا خارج نیروگاه فرستاده می شود، ولتاژ افزایش یافته و این جریان از طریق خطوط برق به مصرف کنندگان منتقل می شود.

سه نوع نیروگاه زمین گرمایی وجود دارد:

1. بخار خشک
2. فلش 
3. باینری
   

بخار خشک:

قدیمی ترین نیروگاه های زمین گرمایی است که بخاری که از ترک های درون پوسته زمین به سطح زمین خارج می شود، مستقیما توربین ها را به حرکت در می آورد.

فلش:

آبی را که که در اعماق زیاد تحت تاثیر فشار و حرارت زیاد است را به آبی با دمای پایین تر و فشار کم¬تر تبدیل می کند. بخار حاصل از این فرایند توربین ها را به حرکت درمی آورد.

باینری:

در این نیروگاه ها، آب گرم توسط یک سیال ثانویه که نقطه جوش بسیار پایینی دارد در لایه ها عبور داده می شود، این باعث می شود مایع ثانویه بخار شده، توربین را به حرکت درمی آورد.
در آینده، بیش تر نیروگاه ها باینری خواهند شد.

مزایای استفاده از انرژی زمین گرمایی:

تجدیدپذیری:

از طریق مدیریت مناسب مخازن، درواقع سرعت استخراج باید با سرعت شارژ مخازن یکی باشد.

تقاضامحوری:

نیروگاه های زمین گرمایی تولید برق به طور مداوم در تمام روزها و ساعت ها بدون درنظر گرفتن شرایط آب و هوایی قابل بهره برداری هستند.

زیست محیطی:

منابع زمین گرمایی را می توان بدون استفاده از سوخت های فسیلی تولید و تحت کنترل درآورد. نیروگاه های زمین گرمایی حلقه بسته هیچگونه گاز گلخانه ای تولید نمی کند و میزان کربن دی اکسید تولید شده توسط سایر نیروگاه های زمین گرمایی نیز یک ششم دیگر نیروگاه هاست.

معایب استفاده از انرژی زمین گرمایی:
خروج مایعات و بخار آب از زیرسطح زمین سبب بروز تعدادی از مشکلات زیست محیطی است:۱٫ عامل اصلی انتشار سولفید هیدروژن (در غلظت پایین)، که بوی تخم مرغ فاسد می دهد و ۲٫ دیگر نگرانی، انتشار مواد سمی داخل زمین بر روی زمین است.