Reč geotermalna potiče od kombinacije grčkih reči geo (zemlja) i therme (toplota). Geotermalna energija odnosi se na toplotu Zemljine unutrašnosti koja u samom središtu dostiže temperaturu između 4.000 i 7.000 °C što je otprilike jednako temperaturi površine Sunca. Čak i nekoliko kilometara ispod površine, temperatura može biti preko 250 °C. U principu, temperatura poraste za jedan stepen Celzijusa svakih 30 – 50 metara dubine nezavisno od lokacije. Ova toplota se može koristiti u vidu pare ili tople vode i upotrebiti se za zagrevanje objekata ili proizvode električne energije. Najpraktičnija za eksploataciju geotermalne energije su područja gde se vrela masa nalazi blizu površine naše planete.
Geotermalna energija je obnovljivi izvor energije jer se toplota neprekidno proizvodi unutar Zemlje različitim procesima. Na prvom mestu je prirodno raspadanje radioaktivnih elemenata (prvenstveno urana, torijuma i kalijuma), koji se nalaze u svim stenama i proizvodi ogromnu toplotnu energiju. Osim radioaktivnim raspadom, toplota u Zemljinoj kori se stvara i na druge načine: egzotermnim hemijskim reakcijama, kristalizacijom rastopljenih materijala i trenjem pri kretanju tektonskih masa.
Kada je u pitanju geotermalna energija stena, današnja tehnologija je ograničena na dubina bušenja do 10 km, i samim tim je moguća eksploatacija do tih dubina. Ako se računa sa većim dubinama ta je energija višestruko veća. U neposrednoj budućnosti i do časa kada bude ostvarena tehnologija koja će omogućiti iskorišćavanje ove energije, ostaje kao energetski izvor samo hidrogeotermalna energija. Nje ima mnogo manje, ali je njena tehnička upotrebljivost velika, kao i ekonomska opravdanost eksploatacije.
Ukoliko se računa sa iskorišćavanjem do dubine od 3 km, rezerve hidrogeotermalne energije su oko 2.000 puta više nego rezerve uglja. Najveći deo nosilaca energije ima temperature niže od 100 °C (oko 88%), a tek mali deo ima temperature iznad 150 °C (oko 3%). Procenjeno je da zalihe geotermalne energije daleko prevazilaze energetske zalihe uglja, nafte, prirodnog gasa i uranijuma zajedno.
Prednosti korišćenja geotermalne energije su:
- Korišćenje geotermalne energije uzrokuje zanemarljiv uticaj na životnu sredinu, i ne doprinosi efektu staklene bašte,
- Geotermalne elektrane ne zauzimaju mnogo prostora i samim tim malo utiču na životnu sredinu,
- U pitanju je ogromni energetski potencijal (obezbeđuje neograničeno napajanje energijom),
- Eliminisana je potreba za gorivom,
- Kada je geotermalna elektrana izgrađena, energija je gotovo besplatna, uz manju lokalnu potrošnju,
- Mogućnost višenamenskog korišćenja resursa (utiče na ekonomsku opravdanost eksploatacije).
Nedostaci korišćenja geotermalne energije su:
- Nema mnogo mesta gde je moguće graditi geotermalna postrojenja (uslovljenost položajem, dubinom, temperaturom, procentom vode u određenom geotermalnom rezervoaru),
- Ograničenja obzirom na sastav stena i mogućnost pristupa i eksploatacije,
- Izvor toplotne energije može biti iscrpljen usled neodgovarajuće eksploatacije,
- Prisustvo opasnih gasova i minerala predstavljaju poteškoću prilikom eksploatacije,
- Potrebne visoke početne investicije (početak korišćenja i razvoj) i visoki troškovi održavanja (izazvani korozijom, naslagama minerala i dr.).
Od januara 2009. godine primena toplotnih pumpi je definitivno uvršćena u obnovljive izvore energije. Ovo je značajno zbog toga što se sada primena toplotnih pumpi automatski uklapa u već uspostavljena pravila, propise i finansijske strukture koje se primenjuju za obnovljive izvore energije. Energetska zavisnost Evrope od uvoznih energenata posebno se iskazala u gasnoj krizi u januaru 2009. godine.
Preko 40% primarne energije u Evropskoj uniji se troši za grejanje i hlađenje. Prema tome, to je široka oblast u kojoj treba da se deluje i gde je neophodno da se postignu značajni rezultati.
Visokopostavljeni ciljevi za smanjenje potrošnje primarne energije za 20% do 2020. godine uz istovremeno smanjenje emisije ugljendioksida za 20% doveli su do toga da se obnovljivi izvori energije tretiraju kao okosnica ušteda. U tim uštedama primena toplotnih pumpi će uzeti značajno učešće od 22%.
Potencijal geotermalne energije određene oblasti može se prikazati gustinom geotermalnog toplotnog toka ( količina geotermalne toplote koja u svakoj sekundi kroz površinu od 1 m2 iz unutrašnjosti Zemlje dolazi do njene površine ). Prosečne vrednosti u Evropi su oko 60 mW/m2,dok su u Srbiji ove vrednosti znatno veće: preko 100 mW/m2. Tereni u Srbiji izgrađeni su od tvrdih stena i zbog tako povoljnih hidrogeoloških i geotermalnih karakteristika u Srbiji se nalazi oko 160 izvora geotermalnih voda sa temperaturom većom od 15°C. Najtopliji su izvori u Vranjskoj Banji gde temperatura iznosi do 96°C.
Procenjena ukupna količina toplote sadržane u nalazištima geotermalnih voda u Srbiji je oko dva puta veća od ekvivalentne količine toplote koja bi se dobila sagorevanjem svih naših rezervi uglja. U Vojvodini postoje i 62 veštačka geotermalna izvora (bušotine) ukupne izdašnosti od 550 l/s i toplotne snage od oko 50 MW. U delu Srbije južno od Save i Dunava nalazi se još 48 bušotina sa procenjenom snagom od 108 MW. Ovi podaci ukazuju na veliki potencijal za eksploataciju geotermalne energije u našoj zemlji, koji je trenutno gotovo u potpunosti neostvaren.
U Srbiji je veoma izražen problem nedovoljne energetske efikasnosti i neracionalnog korišćenja postojećih izvora ili bušotina koje se nalaze u eksploataciji. U termalnim banjama se ne posvećuje skoro nikakva pažnja energetskoj efikasnosti i velike količine tople vode se ispuštaju kao nekorisne, iako je iz njih primenom toplotnih pumpi moguće izvući dovoljno energije za zagrevanje prostora ili bazena. Istovremeno se prostor greje pomoću uglja , nafte ili električne energije. Ukoliko bi se izvršila racionalizacija korišćenja toplotne energije iz toplih izvora u banjama, onda bi iz istih izvora energijom mogli da se snabdevaju i novi atraktivniji sadržaji. Takođe, budući korisnici za sada zapečaćenih bušotina treba na vreme da se upoznaju sa načinima racionalnog korišćenja maksimuma energetskog potencijala čime će i finansijske analize pokazati povoljnije rezultate.
U Srbiji veliku zabunu izaziva i pojam “geotermalna energija” koji podrazumeva da se odnosi na hidrogeotermalnu energiju, tj. na izvore tople vode ili na bušotine sa toplom vodom temperature veće od 40°C. Ustaljeno je mišljenje da hladnije vode nisu geotermalne i da zbog toga nisu pogodne za korišćenje za grejanje. Ima se utisak da i Strategija razvoja energetike Republike Srbije do 2015. godine podrazumeva pod geotermalnom energijom samo prirodne i veštačke izvore tople vode. Korišćenje niskotemperaturne geotermalne energije pomoću toplotnih pumpi za zagrevanje i hlađenje stambenog i poslovnog prostora postalo je imperativ danas kada se planira smanjenje energetske zavisnosti i smanjenje emisije ugljendioksida. U bliskoj budućnosti približavanjem Evropskoj uniji primena toplotnih pumpi postaće obaveza. Procenjena snaga svih bušotina u Srbiji je oko 160 MW, a instalacijom samo 20.000 toplotnih pumpi kapaciteta 20 kW možemo iz zemlje da preuzmemo snagu od 300 MW, što sa potrebnom električnom energijom predstavlja 400 MW instalisane snage za grejanje uz investiciju od oko 100 miliona evra.