Geoterminis gręžimas yra procesas, kurio metu šiluma paimama iš Žemės ir produktyviai panaudojama energijos poreikiams tenkinti. Šiluma gali būti tiesiogiai naudojama tam tikriems poreikiams, pavyzdžiui, patalpų šildymui, tačiau tikroji vertė masinei rinkai atsiranda dėl to, kad ši šiluma gali būti paversta kitomis formomis. Elektros generavimas yra viena iš labiausiai paplitusių geoterminio gręžimo pramoniniu mastu priežasčių.
Geoterminė energija yra vienas iš didžiausių nepanaudotų išteklių daugelyje vietų visoje Žemėje. Fizika moko, kad didžioji visatos energijos dalis yra šilumos pavidalu ir kad žmonės paprastai nesugeba tinkamai panaudoti turimos šilumos. Net ir konvertuojant energiją kitomis formomis, efektyvumo praradimo priežastis yra konversijos metu gaunama šiluma, kuri niekada nenaudojama jokiems tikslams.
Geoterminis gręžimas siekia tai pakeisti. Išgręžus skylutes giliai į Žemės plutą, ypač tam tikruose pasaulio regionuose, pavyzdžiui, Ramiojo vandenyno pakrantėje, atsiranda galimybė pasiekti didžiules energijos atsargas. Geoterminių gręžinių gręžimas gali būti svarbus procesas, nes šie gręžiniai gali nusileisti tris mylias (5 km) ar daugiau, priklausomai nuo to, kurioje pasaulio vietoje jie yra. Nors šilumos yra visose pasaulio dalyse, kai kuriose vietose tektų kasti daug giliau, todėl sunku gauti geoterminę energiją. Taigi geoterminio gręžimo išlaidos tose srityse greičiausiai viršytų naudą.
Išgręžus gręžinį, energijos tiekiama praktiškai be galo. Geoterminių gręžimo operacijų nauda yra dar ir tai, kad pakyla šiluma, o tai reiškia, kad, sukūrus trasą, reikia labai mažai mechanizacijos, kad energija būtų iškelta į paviršių. Tačiau procesas nesibaigia tik geoterminiu gręžimu. Ji vis tiek turi būti paversta naudinga energija.
Kai kuriais atvejais energijos konvertuoti nereikia. Tai dažniausiai pastebima, kai energija naudojama patalpų šildymui. Tačiau tai visiškai kitokia situacija nei komercinis geoterminis gręžimas. Šiuo atveju geoterminis gręžinys neturi būti beveik toks pat gilus. Vos kelios pėdos žemiau žemės, Žemėje beveik visose vietose išlieka beveik pastovi temperatūra nuo 50 iki 60 laipsnių pagal Farenheitą (10–15.5 laipsnių Celsijaus). Todėl orą tereikia pašildyti dar maždaug 10 laipsnių, kad būtų patogu.
Jei reikia konvertuoti, tai paprastai atliekama gaminant garą. Kai kurie šuliniai tai jau daro natūraliai, dar labiau supaprastindami procesą. Kitais atvejais garai sukuriami naudojant turimą šilumą. Tada tie garai sukasi turbinas, kurios gamina elektros energiją. Išgręžus geoterminius gręžinius, jie yra labai švarus energijos šaltinis, kuriame nėra teršalų ar šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Kaip naudojimo pastabą, geoterminis kartais gali būti parašytas dviem žodžiais: geoterminis.