Γεωθερμία ή γεωθερμική ενέργεια είναι η ενέργεια με τη μορφή θερμότητας που είναι αποθηκευμένη στο εσωτερικό της γης με τη μορφή θερμού νερού, ατμών και θερμών πετρωμάτων ή υπεδάφους και έχει θερμοκρασίες από 22 ̊C έως 350 ̊C. Η γεωθερμία περιορίζεται σε βάθος 3 km από την επιφάνεια της γης. Η γεωθερμική ενέργεια ανήκει στις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας και μπορεί να αξιοποιηθεί στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, στις ιχθυοκαλλιέργειες, σε θερμοκήπια, στα θερμά λουτρά, σε βιομηχανικές εφαρμογές κ.α.

Η συνήθης έννοια του όρου όμως αφορά στην θερμική ενέργεια με θερμοκρασία μικρότερη των 25 ̊C. Η γεωθερμία αυτή ονομάζεται αβαθής γιατί το βάθος εκμετάλλευσής της είναι μικρό, μέχρι 150 μέτρα και οφείλεται κυρίως στην αποθηκευμένη θερμότητα στο έδαφος από την ακτινοβολία του ήλιου. Η αβαθής γεωθερμία χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο στην παραγωγή θέρμανσης και ψύξης σε κτιριακά συγκροτήματα. Η θερμοκρασία κάτω από την επιφάνεια της γης είναι σε γενικές γραμμές σταθερή. Το Χειμώνα η θερμοκρασία του υπεδάφους είναι μεγαλύτερη από την εξωτερική, άρα μπορούμε να αντλήσουμε θερμότητα. Το δε καλοκαίρι, το υπέδαφος είναι δροσερό οπότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη γεωθερμία για εφαρμογές ψύξης ή κλιματισμού. Το βασικό πλεονέκτημα της αβαθούς γεωθερμίας είναι ότι είναι ευρέως διαθέσιμη και εύκολη στο να αξιοποιηθεί.

Ο εξοπλισμός που απαιτείται για την εκμετάλλευση της αβαθούς γεωθερμίας αποτελείται από τρία βασικά μέρη: τη γεωθερμική αντλία θερμότητας, το γεωεναλλάκτη και την εσωτερική εγκατάσταση ψύξης θέρμανσης του κτηριακού συγκροτήματος που συνήθως είναι είτε fan coil είτε ενδοδαπέδιο σύστημα. Το σύστημα αυτό μεταφέρει τη θερμότητα από το υπέδαφος στο χώρο που θέλουμε να κλιματίσουμε.

Η γεωθερμία περιλαμβάνει επίσης και τη χρήση υπόγειων υδάτων με την ίδια αρχή. Η εκμετάλλευση της θερμότητας του εδάφους απαιτεί γεωθερμικό εναλλάκτη κλειστού κυκλώματος, όπου το υγρό που κυκλοφορεί στο δίκτυο σωληνώσεων του εναλλάκτη είναι ένα μίγμα νερού-γλυκόζης. Στην περίπτωση του υδάτινου ορίζοντα, απαιτείται γεωθερμικός εναλλάκτης ανοιχτού κυκλώματος, όπου το υγρό που κυκλοφορεί στις σωληνώσεις του εναλλάκτη είναι το ίδιο το νερό που μετά την απαγωγή της θερμικής του ενέργειας αποβάλλεται.

Το χειμώνα, το υγρό που κυκλοφορεί στο κλειστό κύκλωμα του γεωθερμικού εναλλάκτη απορροφά τη θερμική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο έδαφος με θερμοκρασία έως και 22 ̊C. Η γεωθερμική αντλία θερμότητας παίρνει αυτή την ενέργεια και την ανεβάζει για να επιτευχθούν θερμοκρασίες 35-45 ̊C. Οι θερμοκρασίες αυτές είναι ικανές για τη λειτουργία του ενδοδαπέδιου συστήματος θέρμανσης ή των fan coils. Το καλοκαίρι γίνεται η αντίστροφη διαδικασία δηλαδή απάγεται η θερμότητα από το κτίριο και μεταφέρεται στο γεωθερμικό εναλλάκτη.

Το πλεονέκτημα της χρήσης συστήματος θέρμανσης ή ψύξης που εκμεταλλεύεται τη γεωθερμία σε σχέση με την απλή μονάδα air condition είναι το εξής: Στο air condition το χειμώνα, η αντλία θερμότητας είναι αναγκασμένη να αυξήσει τη θερμοκρασία σε ένα υγρό που επικοινωνεί με το εξωτερικό περιβάλλον εκεί που οι θερμοκρασίες είναι χαμηλές, άρα έχει κι αυτό χαμηλή θερμοκρασία.

Αντίστοιχα το καλοκαίρι να μειώσει τη θερμοκρασία ενός υγρού που επικοινωνεί με ένα πολύ θερμό εξωτερικό περιβάλλον, άρα έχει κι το ίδιο υψηλή θερμοκρασία. Η διαφορά θερμοκρασίας δηλαδή είναι μεγάλη άρα η κατανάλωση ενέργειας θα είναι επίσης μεγάλη. Με την εκμετάλλευση της γεωθερμίας, η αντλία θερμότητας δεν επικοινωνεί με το εξωτερικό περιβάλλον αλλά με το υπέδαφος που η θερμοκρασία είναι σταθερή στους 20-22 ̊C, δροσερή για το καλοκαίρι και θερμή για το χειμώνα. Οπότε οι διαφορές θερμοκρασιών που η αντλία θερμότητας έχει να καλύψει είναι μικρές και άρα η κατανάλωση ενέργειας ελάχιστη. Η εκμετάλλευση λοιπόν της γεωθερμίας παρέχει μια σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και χρημάτων.

Για την εκμετάλλευση λοιπόν της γεωθερμικής ενέργειας, απαιτείται γεώτρηση για τη διάνοιξη οπής κατάλληλης διαμέτρου και βάθους ώστε με κατάλληλη προετοιμασία και τεχνική να τοποθετηθούν σε αυτή την οπή οι σωληνώσεις του γεωθερμικού εναλλάκτη που θα μεταφέρουν την ενέργεια του υπεδάφους στο σύστημα θέρμανσης ή ψύξης.