地热能指的是地壳中的热能，并不是指地球内部的热能，但是地壳中的热能主要是来源于地球内部放射性元素的衰变，最终温度在地球内部积累并使得岩石融化，固体地幔也会表现出可塑性，因为它比周围的岩石轻，这导致部分地幔向上对流。核幔边界的温度可以达到4000°C以上，这个源源不断的热源不断的将热量传导到地壳中来，也就成了能够被人类所利用的地热能。
地球内部的热能正在以44.2太瓦(TW)的速率通过传导流到地表，并由放射性元素的放射性衰变以30太瓦(TW)的速率补充。这些功率速率是人类当前所有主要来源的能源消耗的两倍多，但大部分能量流是不可利用的。除了内部热流外，10m深度的地表顶层在夏季被太阳能加热，并在冬季释放能量并冷却，也是另类的储能方式。
除季节性变化外，在世界大部分地区，地壳温度的地热梯度为每公里深度25-30°C。传导热通量平均为0.1MW/平方公里。这些值在地壳较薄的构造板块边界附近要高得多。它们可以通过流体循环进一步增强，通过岩浆管道、温泉、热液循环或这些的组合。
根据投资规模，对地热能发电潜力的估计值相差六倍，从0.035到2TW。地热资源的上层估计假设强化的地热井深达10公里，而现有地热井的深度很少超过3公里。这种深度的井现在在石油工业中很常见。世界上最深的研究井是科拉超深钻井，深12公里。
地热发电指的是利用地热能来发电，使用的技术包括干蒸汽发电站、闪蒸汽发电站和二元循环发电站。地热发电目前在26个国家使用，而地热供暖在70个国家使用。
截至2019年，全球地热发电容量达到15.4吉瓦(GW)，其中23.86%或3.68吉瓦安装在美国。国际市场在截至2015年的三年间以年均5%的速度增长。根据目前的地质知识和技术，GEA公开据披露，地热能协会(GEA)估计，迄今为止，全球总潜力仅6.9%已被开发，而IPCC报告地热发电潜力在35吉瓦至2TW之间。地热能是一种关键的可再生能源，覆盖了冰岛、萨尔瓦多、肯尼亚、菲律宾和新西兰等国家电力需求的很大一部分，以及冰岛90%以上的供暖需求。
地热能被认为是一种可持续的可再生能源，因为与地球的热量相比，地热提取的热量很小。地热发电站的温室气体排放量平均为每千瓦时45克二氧化碳，或不到传统燃煤电厂的5%。
作为电力和供暖的可再生能源，地热有可能在2050年前满足全球3-5%的需求。通过经济激励措施，预计到2100年将有可能满足全球10%的需求。
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