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Der größte Wärmespeicher der Erde ist die Erde selbst. Schon in einer Tiefe von 10 Metern beträgt die Temperatur in unseren Breitengraden durchschnittlich 12 Grad. Je tiefer es geht umso höher die Temperatur. In einem Kilometer Tiefe herrscht, fast weltweit, eine Temperatur von 30-34 Grad. Annähernd 99 Prozent der Erde sind über 1000 Grad heiß. Ein nahezu unerschöpfliche Potenzial vorhandener und nachwachsender Energie. Die Erdwärme, auch Geothermie genannt, im leicht zugänglichen Teil der Erdkruste kann zur Erzeugung von Wärme-, Kälteenergie und Strom genutzt werden. Nach Expertenschätzungen könnte der heutige Weltenergiebedarf für mindestens 30 Millionen Jahre durch Erdwärme gedeckt werden.
Die Geothermie unterscheidet zwischen oberflächennaher Nutzung bis zu 400 Meter Tiefe und der Nutzung tiefer liegender Erdschichten bis zu 5000 Meter Tiefe. Diese Unterscheidung basiert auf den unterschiedlich hohen Temperaturen und den daraus resultierenden Nutzungsmöglichkeiten. Die oberflächennahe Nutzung in einem Temperaturbereich um die 12-15 Grad eignet sich hauptsächlich zur Bereitstellung thermischer Energie. Für die Erzeugung von Strom ist die Erschließung tieferer Erdschichten erforderlich. Ab Temperaturen von 90-100 Grad Celsius ist eine wirtschaftliche Stromerzeugung möglich.

Damit Gebäude durch eine Erdwärmeheizung geheizt werden können, reichen die oberflächennahen Temperaturen aus. Mittels Wärmepumpen werden diese dann auf das erforderliche Temperaturniveau erhitzt. Die Erdwärme wird durch Flächenkollektoren, Erdwärmesonden oder Grundwasserpumpen angezapft. Die Erdwärmesonde ist die am häufigsten genutzte Technologie. Für die Sonde ist eine Bohrung in eine Tiefe von 50 bis 100 Metern notwendig, je nach geologischer Beschaffenheit und benötigter Heizleistung. In die Bohrlöcher wird ein geschlossenes Rohrsystem eingelassen. Dieses ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, meist Wasser mit Kälteschutz. Die zirkulierende Flüssigkeit nimmt die Wärme im Inneren auf und transportiert sie an die Wärmepumpe.
Der Vorteil von Erdwärmesonden ist ihre im Jahresverlauf konstante Wärmelieferung und Unabhängigkeit von Witterungseinflüssen. Als Alternative gibt es den Erdwärmekollektor. Dieses flächige Rohrsystem wird nur wenige Meter in die Erde gelassen, meist unterhalb des zu heizenden Gebäudes. Die Funktionsweise entspricht der einer Erdwärmesonde, allerdings wird für den Kollektor mehr Platz benötigt.
Ein Nachteil ist die Schwankung der Wärmeleistung im Jahresverlauf. Grabenkollektoren, Erdwärmekörbe oder Künettenkollektoren sind neuere spiralförmige Formen von Erdwärmekollektoren, basieren auf der gleichen Technologie, benötigen allerdings deutlich weniger Platz. Als dritte Alternative bietet sich eine Grundwasserwärmepumpe an. Diese entnimmt die Wärme dem Grundwasser und stellt sie der Wärmepumpe über einen Brunnen zur Verfügung. Das Grundwasser verfügt ebenfalls über konstante Temperaturen und ist dadurch weniger anfällig für Witterungseinflüsse.

Damit Erdwärme zur Stromerzeugung genutzt werden kann, sind Temperaturen von mindestens 90 Grad notwendig. Diese befinden sich allerdings in wesentlich tiefer liegenden Schichten. Meist sind Bohrungen in eine Tiefe von 3- 5 Kilometern notwendig. In einem Bohrloch wird Wasser nach unten geleitet und steigt als Wasserdampf in einem zweiten Bohrloch wieder an die Oberfläche, wo es in eine Turbine antreibt. Bei höheren Temperaturen von mindestens 150 Grad reicht die direkte Entnahme der Erdwärme zum Betrieb einer Turbine. Neue Technologien machen Erdwärme als Stromlieferant auch für Eigenheimbesitzer interessant. Sie können unterirdische Heißwasservorkommen in wesentlich geringeren Tiefen nutzbar machen. Dafür sind allerdings bestimmte geologische Gegebenheiten die Voraussetzung.