L'energia geotermica è quella fonte di energia dovuta al calore immagazzinato nella crosta terrestre. Quest'ultimo, per arrivare in superficie, si propaga attraverso le rocce o tramite fluidi vettori, quali I'acqua e il gas. La parte di tale calore che si trasmette attraverso le rocce arriva in superficie sotto forma di flusso di calore o flusso geotermico.
Il flusso geotermico è pari a 0,065 W/m. Ad una profondità superiore ai .f 0O m, la conduttivitá del terreno si considera in genere costante è pari a 2,2 W/m. Con tali valori, il gradiente di temperatura risulta 3'C/100 m. Procedendo in profondità, dunque, la temperatura aumenta in media di 3"C ogni 100 m, a meno di anomalie termiche.
ll sistema geotermico tradizionale consiste nel raffreddamento degli strati superficiali del suolo che cedono calore ad un livello termico sufficiente per l'evaporatore della pompa di calore ai fini del riscaldamento. Per ottenere questo scambio termico esistono varie tecniche, la più diffusa e la maggiormente studiata in letteratura consiste nella realizzazione di pozzi geotermici di profondità limitata, dell'ordine dei 100 m.
Per realizzare un impianto geotermico si eseguono una o piú perforazioni verticali in base alle esigenze di potenza termica dell'edificio e si inserisce in ognuna un sistema chiuso composto da tubi di mandata e di ritorno al cui interno si fa scorrere del fluido composto da acqua e antigelo.
La terra per conduzione cede calore alla sonda (di conseguenza al fluido che torna in superficie riscaldato) che, a sua volta, lo trasmette alla pompa di calore, tornando così nel pozzo ad una temperatura inferiore a quella del terreno. ln genere Ie perforazioni hanno una profonditá tra gli 80 e i 150 metri, a secondo del tipo di terreno e di utilizzo.
A tali condizioni la temperatura del sottosuolo non è influenzata dalle variazioni climatiche esterne e si mantiene grossomodo costante durante I’arco dell'anno, intorno ai 15° C. Effettuando però lo scambio termico con il fluido esterno, il terreno va raffreddandosi, questo processo può essere invertito durante l'estate facendo circolare nei tubi acqua piú calda derivante da processi di raffrescamento.