地熱発電
地下の温度や圧力が低いため地熱発電を行うことが不可能であり、熱水しか得られない場合でも、アンモニア、ペンタン、フロンなど水よりも低沸点の熱媒体を、熱温水で沸騰させタービンを回して発電させることが可能な場合がある。これをバイナリー発電(binary cycle)という。
蒸気を採取するための坑井(蒸気井・生産井)の深さは、地下の構造や水分量などによって異なり、数十mから3,000mを超えるものまで様々である。通常は1km以上3km以下である。掘削には油井と同様の設備、技術が多く用いられているが、石油井などではやっかいなトラブルとされる逸水という現象が、地熱井においては地熱貯留層との交錯を意味するため、掘削の方針や方法は必ずしも同様であるとは言えない。
蒸気発電およびバイナリー発電では、発電に使った蒸気(復水器で凝縮されて水になる)や余った熱水を地表に放出・放流させると地下の蒸気や熱水が枯渇してしまうおそれがある。また、熱水に含まれる金属などの成分が、河川や湖沼の水質に影響を与えることも懸念される。そのため、発電に使用した後の蒸気や熱水は坑井(井戸)を通じて地下に戻すことが行われる。これを還元という。還元用の井戸(還元井、かんげんせい)は蒸気井よりも浅いことが多い。還元井は当初から還元井として掘削される他に、勢いの衰えた蒸気井が転用されることもある。
一方、還元する量が多すぎたり場所が悪かったりすると、地中の温度を下げたり、地中の蒸気や熱水の流れを乱してしまい、発電に利用可能な蒸気や熱水が得られなくなることがあるため、還元の際は適切な場所や量を選定する必要がある。
さらに、将来において燃料電池で稼働する車両や船舶が一般にも普及した場合は、その燃料となる水素を調達するために地熱発電所を更に開発するとの国策が示されている。
ニュージーランドでは、原子力発電をしないことを国策としている。そのため、原発に代わる発電方法として地熱発電を推進している。
産油国であり、また500-600の火山が存在し、世界の地熱埋蔵量の4割を有しているインドネシアでは、化石燃料の枯渇後を見据え、2015年までに国内の電力のうち4.5GW(4,500MW)を地熱発電で賄い、2025年までに9.5GW(9,500MW)の地熱発電を実現させることで化石燃料を節約するエネルギー安全保障戦略を国として打ち出している。2014年にはスマトラ島北部のサルーラ地区で出力330MWの地熱発電所の建設が始まっている。
日本は地熱の埋蔵量は世界第3位であるが、2023年時点では地熱発電への利用は世界10位という状況なので、今後のやり方次第で、多いに状況を改善させ、大量に地熱発電を行える可能性がある。
水の代わりにCO2(二酸化炭素)を使う技術である。高温状態にあるが熱水量が不足しているために従来技術では発電に利用できなかった地熱貯留層にCO2を圧入し、高温により超臨界状態となったCO2を回収して発電する技術である。また、地下に圧入されたCO2の一部は炭酸塩鉱物などとして固定されるため、カーボンニュートラル化への貢献も期待できるとされる。この技術はJOGMECが行う地熱発電技術研究開発事業において、大成建設と地熱技術開発株式会社が共同で開発中である。
日本における地熱発電の発電設備容量は2019年度時点で約540MWであり、発電電力量は2,472GWhと他の発電を含めた総発電量のわずか0.2%である。地熱発電が比較的盛んな九州においても、総発電量の2%にすぎない。日本において地熱発電の普及が低迷してきたのは、石油価格の安定、エネルギー政策の転換、開発に際する国定公園、国立公園の規制と、温泉地からの反発が主な理由だと言われている(詳細後述)。
それでも日本列島は火山の多い環境のため、日本国内の地熱発電の埋蔵量は多く、約33GW(33,000MW)にもなると見積もられている。燃料の大部分を国外からの輸入に頼る日本としては貴重な国産エネルギーともなりうるため、地熱発電の開発を積極的に進めるべきとの指摘がなされている。
また地熱発電に関わる日系企業の技術は高く、140MWと1基としては世界最大出力の地熱発電プラント(ナ・アワ・プルア発電所(英語版))を富士電機システムズ、さらにそれを上回る166MWのタービン発電機(テ・ミヒ発電所(英語版))を東芝がニュージーランドに納入するなど、2010年の時点で、富士電機、東芝、三菱重工の日本企業3社が世界の地熱発電設備容量の70%のプラントを供給している。
一方、日本国内の地熱発電に関わる研究は長年冷遇されており、1997年の新エネ法で地熱発電が新エネルギーから除外され、国内での研究がほとんど行われない状態が続いていた。
温泉地からの反対は、地下熱源の利用を巡り、地熱発電所と周辺の温泉とを調停する仕組みが確立されていないため解決が難しくなっている、という指摘もある。例えば、利水に当っては、水争いといわれるような歴史があり、上流の地域が水利権を独占することはなく、上流と下流とが調停する習慣が古くからあった。しかし地下熱源に関しては、これまで温泉業者だけが地熱をいわゆる既得権益として独占してきた。(実際のところ日本では温泉に影響が出た例は無く、杞憂つまり「心配のしすぎ」なので、もう少し現実的になって、日本全体の利益も考慮して)地下熱源に関しても利水同様に、地熱発電と温泉地との間で協議できるうまい調停の仕組みが必要だとする指摘もある。