Diep in de Aarde is een enorm energiepotentieel, men noemt dit wel geothermische energie. Deze geometrische energie komt in de aarde voor als warmte en wordt ook wel aardwarmte genoemd. Deze zit zowel in de bodem als dieper in de aarde . Deze bron van energie noemt men ook wel omgevingsenergie. Energie uit de Aarde en bodem is zowel bruikbaar voor verwarming en koeling. De bovenste laag van de Aarde, de bodem, wordt verwarmd door de zon. Dit noemen we bodemwarmte. Met een warmtepomp kan de temperatuur nog eens extra worden verhoogd tot bruikbare warmte. Na enkele honderden meters diepte komt de warmte van onderen: uit het binnenste van de aarde. Een deel van die aardwarmte verwarmt het grondwater. In Nederland is het grondwater op een diepte van 500 meter warm genoeg om in te zetten als verwarming. In sommige landen is aardwarmte zichtbaar, in de vorm van vulkanen en geisers. Geothermische energie heeft een cruciaal voordeel boven andere vormen van hernieuwbare energie zoals wind, water en zon: het is niet onderhevig schommelende weersomstandigheden. Reden genoeg dus om technieken te ontwikkelen die deze bron van aardwarmte energie in de toekomst te kunnen gebruiken.
De opbouw van de aarde
Wetenschap gaat ervan uit dat de Aarde bestaat uit vier lagen: de aardkorst, de mantel en de buitenste en de binnenste kern van de Aarde. De precieze aard en opbouw van de afzonderlijke lagen is er echter slechts vermoedens, want tot dusver is het nog niet gelukt, dieper dan 15 kilometer in de aarde opdringen. De reden: te h
oge temperaturen en hoge druk. Temperaturen tot 6000 graden De vaste aarde aardkorst bestaat uit de bovenste en de onderste laag. Het is in de oceanen gemiddeld vijf kilometer en in het vasteland 40 kilometer dik. De temperatuur van de bovenste aardkorst is 25 graden Celsius, de bottom-up tot 900 graden Celsius. De aardkorst is de vaste mantel. Deze is in een onderste en een bovenste laag verdeeld met een diepte van maximaal 2900 kilometer. Tot hier is het ongeveer 2.500 graden Celsius. Onder de mantel komen we bij de vloeibare buitenste aarde kern, van de ongeveer 2200 kilometer dik, en waar temperaturen tot 3000 graden Celsius heersen De diameter van de binnenste aardkern is 2600 kilometer. Men denk dat hier een temperatuur van 6000 graden Celsius kan worden bereikt.
Permanente aardwarmte en energie uit de aarde
In het binnenste de Aarde wordt door het natuurlijke verval van radioactieve isotopen continu warmte geproduceerd. 70 procent van deze warmte wordt door de aarde zelf geproduceerd, 30 procent kan worden toegeschreven aan de warmtebron die onze planeet al heeft vanuit haar bestaan. Deze warmte stroom is minimaal en dit is te wijten aan de lage thermische geleidbaarheid van de rotsen. Vergeleken met een goede warmte geleiders zoals sommige metalen is de thermische geleidbaarheid een factor 500 lager. De warmte die naar de oppervlakte stroomt is veel te laag en vertegenwoordigt slechts ongeveer 0,1 procent van de warmte, veroorzaakt door zonlicht dat op het aardoppervlak schijnt Als men effectief gebruik wil maken van geothermische energie dan moet men in grotere diepten doordringen om de energie naar de oppervlakte te halen. Voor elke kilometer diepte neemt de temperatuur rond de 30 graden Celsius toe. Dit kan dmv warmtepompen.