99 Prozent der Erde sind wärmer als 1000°C. Die Wärme nimmt im Schnitt mit 3°C pro 100 m zu. An einigen Orten wie im Rheingraben kann die Zunahmen über 4°C betragen. 100 ° C werden also zwischen etwa 2200 und 3000 m erreicht (Oberflächentemperatur berücksichtigt) und schon ab einer Tiefe von 5000 Metern sind die Gesteinsschichten – auch in nicht vulkanischen Gegenden – zwischen 150 und 200 ºC heiss. Die Technologie zur Stromproduktion aus tiefen geothermischen Schichten befindet sich weltweit noch im Anfangsstadium. Untiefe Geothermie wird dagegen bereits intensiv genutzt: Über 25 % aller neuen Heizungen in der Schweiz sind geothermische Wärmepumpen. Die Erdsonden werden dafür zwischen 120 und 250 Meter in den Boden abgeteuft.

Werden Wasser führende Gesteinsschichten angebohrt, lässt sich das natürliche Wasservorkommen je nach Temperaturniveau mit einem hydrothermalen System nutzen. Dazu wird das heisse Wasser hoch gepumpt und für die Fernwärmeversorgung nutzbar gemacht. In vielen Fällen ist die Durchlässigkeit der Gesteine jedoch nicht ausreichend. Es ist dann notwendig, sie durch einen Prozess zu erhöhen, der als hydraulische Stimulation bezeichnet wird. Dies wird als EGS (Enhanced Geothermal Systems) oder petrothermale Systeme bezeichnet. Es ist dann möglich, Wasser durch diesen unterirdischen Wärmetauscher zu zirkulieren und seine Energie an der Oberfläche zu verwerten.

Im petrothermalen System wird Wasser über ein tiefes Bohrloch in die Erdkruste gepumpt. Dort erhitzt es sich und wird danach – als heisses Wasser oder als Dampf – über ein anderes Bohrloch wieder an die Oberfläche gebracht. Turbinen erzeugen aus dem Dampf Strom. Die Temperaturen müssen dafür rund 150 ºC betragen, weshalb bei Bedarf zusätzlich Fremdenergie benötigt wird. Die Restwärme kann nach der Elektrizitätsgewinnung zu Heizzwecken an die Verbraucher weitergeleitet werden.

In einem Geothermie-Kraftwerk werden drei Kreisläufe betrieben: ein primärer Kreislauf, über den die Wärme an die Oberfläche geholt wird und zwei nach geschaltete Kreisläufe, mit denen diese Wärme in Heizenergie und Strom umgewandelt wird. Alle drei Kreisläufe sind in sich geschlossen. Das heisst, Nebenprodukte aus der Tiefe, wie zum Beispiel Gase oder Salze, können nicht an der Oberfläche entweichen. Geothermische Kraftwerke werden somit emissionsfrei betrieben und benötigen zudem nur eine geringe Standortfläche.

Die hydrothermale Geothermie wird in der Schweiz bereits seit vielen Jahren erfolgreich für Thermalbäder oder Fernwärme eingesetzt, wie zum Beispiel in Riehen (BS). Der Anteil hydrothermaler Systeme zur Stromerzeugung dürfte in der Schweiz jedoch marginal bleiben, da nur wenige Standorte mit den erforderlichen Bedingungen bekannt sind. Das größte Potenzial liegt in der Technologie der stimulierten geothermischen (EGS) oder petrothermalen Systeme, die die Wärme aus Gesteinen direkt nutzen. Die Studie "Energy from the Earth" der Stiftung für Technologiefolgen-Abschätzung TA-Swiss, die 2015 unter der Federführung der Akademien der Wissenschaften Schweiz veröffentlicht wurde, kommt zu dem Schluss, dass " in einer Tiefe zwischen 3 und 10 Kilometern speichern die Felsmassen Hitze in einer Grössenordnung von 28 Millionen Terawattstunden (oder 28 Milliarden Gigawattstunden); dies entspräche dem 100 000-fachen Energieverbrauch der Schweiz aus dem Jahr 2013. ». Die Schätzungen des Bundesamtes für Energie im Rahmen der Energiestrategie 2050 zeigen, dass bis 2050 jährlich zwischen 4 und 5 TWh Strom aus Geothermie erzeugt werden können. Das wären immerhin knapp 10 Prozent des Jahresbedarfs.

Mehrere Gründungsmitglieder der Geo-Energie Suisse AG sind am Projekt Basel respektive Zürich direkt beteiligt gewesen. Die Geo-Energie Suisse AG hat daher Zugang zu allen Daten, Expertenevaluationen und Erkenntnissen aus den Pilotbohrungen. Nachmessungen in der Bohrung Basel-1 zeigen zudem, dass die künstliche Erzeugung eines durchlässigen Reservoirs im Untergrund durchaus erfolgreich war. Basel ist damit eines der wichtigen Projekte weltweit, bei denen diese Technologie mit schlüssigen Resultaten erprobt werden konnte. In Basel ist das Projekt wegen der induzierten Seismizität sistiert. Die Bohrung in Zürich hatte ein ungenügend durchlässiges Gestein angetroffen. Die Bohrung wurde später als tiefe Wärmesonde umgesetzt.

Die Erdstösse in Basel haben gezeigt, dass noch wesentliche technologische Hürden zu überwinden sind. Es wird voraussichtlich weitere 10 bis 15 Jahre Entwicklungsarbeit und Pilotprojekte für die routinemässige, wirtschaftliche Anwendung von EGS-Systemen benötigen. An der Entwicklung von „sanften“ Stimulationsmethoden mit geringer induzierter Seismizität wird zurzeit weltweit intensiv gearbeitet. Dies ist auch ein Forschungsschwerpunkt der Geo-Energie Suisse AG.