La Tierra está constantemente irradiando cantidades gigantescas de calor. Se estima que el flujo de calor total de la superficie de la Tierra está en el rango de 47 teravatios , que es tres veces más alto que el consumo total de energía de toda la población mundial en 2019 . Este calor proviene del calor acumulado durante la formación de la Tierra (Calor Primordial), de la desintegración radiactiva en el manto y de la absorción del calor generado por los rayos solares entrantes. El calor de las dos primeras fuentes profundas se transfiere lentamente hacia la superficie de la Tierra a través de movimientos de convección y conducción. En la actualidad, solo una pequeña parte de esta energía es utilizada por plantas geotérmicas para producir electricidad.

Algunos de los desafíos detrás de nuestras dificultades para aprovechar esta tremenda cantidad de energía son el costo relativamente alto de instalación de las plantas individuales, que incluyen la perforación de varios kilómetros en la corteza terrestre y la identificación de sistemas geotérmicos relativamente poco profundos, incluidas rocas permeables en un área con gradiente geotérmico elevado. Un problema importante para capturar el calor de fuentes profundas radica en la ubicación de las principales fuentes de calor en el centro de los océanos de la Tierra a lo largo de las llamadas dorsales oceánicas. Allí, el magma se expulsa bajo el agua y empuja las placas tectónicas y los continentes para separarlos.

Uno de los únicos lugares en el mundo donde una Dorsal Medio-Oceánica aflora sobre el nivel del mar es Islandia, un límite de placa divergente que se formó ca. Hace 64-58 millones de años en las épocas del Paleoceno-Eoceno durante la apertura del Océano Atlántico Norte . Allí, las bolsas de magma ocurren a una profundidad relativamente baja y son objetivos ideales para las plantas geotérmicas. Los avances recientes han llevado a los científicos ya la industria geotérmica a perforar el magma . Desafortunadamente, las dificultades técnicas impidieron la conexión del pozo asentado en magma a una planta geotérmica activa. Se necesita más trabajo, pero los resultados preliminares son alentadores.

Las dorsales oceánicas no son los únicos lugares del mundo donde se producen bolsas de magma poco profundas. Por ejemplo, los límites de placas convergentes, como la Cordillera de los Andes en América del Sur, albergan numerosos volcanes activos que son alimentados por dichos cuerpos de magma. La aparición de volcanes en los Andes y alrededor de todo el Océano Pacífico en países como Nueva Zelanda y Japón en realidad está relacionada con la subducción de la placa oceánica del Pacífico bajo placas continentales más ligeras. Durante la subducción, el agua absorbida por los sedimentos depositados en el fondo del océano y por el basalto extruido en Mid-Ocean Ridges se libera en la placa continental superior. Esto da como resultado el derretimiento parcial tanto de la placa oceánica en subducción como de la placa continental superior y, eventualmente, en el ascenso del magma a través de la corteza. Desafortunadamente, la contaminación del magma (compuesto inicialmente por minerales pesados y oscuros como el olivino y el piroxeno) por material continental (en su mayoría compuestos por minerales ligeros como el cuarzo y el feldespato potásico) aumenta la viscosidad y, por lo tanto, ralentiza el ascenso del magma. . Esto a menudo conduce a una cristalización profunda de los cuerpos de magma, es decir, fuera del alcance de la explotación geotérmica.

Otros desafíos en los límites de placas convergentes incluyen la naturaleza relativamente más gruesa de la corteza continental (promedio de 35 a 70 kilómetros de espesor) en comparación con la corteza oceánica como en Islandia (6 a 10 kilómetros de espesor), la ocurrencia de frecuentes terremotos de gran magnitud, que puede interrumpir los pozos geotérmicos y la lejanía de los sistemas geotérmicos potenciales en estas áreas.

A diferencia de los sistemas geotérmicos profundos, el calor absorbido por los rayos solares entrantes se almacena brevemente en las capas superiores del suelo antes de disiparse. Este calor se puede usar fácilmente a un costo relativamente bajo para calentar edificios y hogares a través de bombas de calor geotérmicas. Existen varios modelos , de los cuales las bombas de calor horizontales de circuito cerrado son generalmente la alternativa más rentable, siempre que haya suficiente terreno disponible para albergar la bomba de calor (alrededor de 700 a 900 m ² o el equivalente a un cuadrado con lados de 25 a 30 metros). La bomba de calor vertical requiere menos terreno, pero puede requerir la perforación de pozos de hasta 100 metros y, por lo tanto, tener un costo más alto.

Las bombas de calor geotérmicas también pueden actuar como un sistema de enfriamiento en los meses de verano y evacuar el exceso de calor en una casa o edificio y transferirlo al suelo. Este sistema aprovecha la temperatura relativamente constante del subsuelo de la Tierra durante todo el año (es decir, más cálido que el aire de la superficie en los meses de invierno y más frío durante el verano).

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