La température de 99 pourcents de la terre est supérieure à 1000 °C. Elle augmente avec la profondeur en moyenne de 3 °C pour 100 m. En certains endroits, comme dans le fossé rhénan, cette augmentation peut atteindre les 4°C pour 100 m. Une température de 100 °C sera ainsi atteinte entre 2200 et 3000 m de profondeur (en tenant compte de la température de surface). A une profondeur de 5000 m, les roches atteignent déjà une température de 150 °C à 200 °C, également dans des régions non-volcaniques. La technologie de production d’électricité à partir de couches géologiques profondes en est encore à un stade de développement précoce à l’échelle mondiale. La géothermie peu profonde est au contraire déjà exploitée intensivement : plus de 25% de toutes les nouvelles installations de chauffage en Suisse sont des pompes à chaleur géothermique. Pour ce faire, les sondes géothermiques sont installées à une profondeur variant entre 120 et 250 m.

Il est possible d’utiliser directement l’eau chaude de formations géologiques aquifères grâce à des systèmes géothermiques dits hydrothermaux. Pour ce faire, l’eau chaude est pompée en surface afin d’être utilisée dans des réseaux de chauffage à distance. Dans de nombreux cas toutefois, la perméabilité des roches est insuffisante. Il s’agit alors de l’augmenter par un procédé nommé stimulation hydraulique. On parle alors de systèmes EGS (Enhanced Geothermal Systems) ou pétrothermaux. Il est ensuite possible de faire circuler de l’eau au travers de cet échangeur de chaleur souterrain et de valoriser son énergie en surface.

Dans un système pétrothermal, l’eau est pompée au moyen d’un forage profond dans le sous-sol afin qu’elle s’y réchauffe. Elle est ensuite ramenée à la surface au moyen d’un second forage sous forme d’eau chaude ou de vapeur. Des turbines convertissent ensuite la vapeur en électricité. Pour ce faire, les températures doivent avoisiner les 150 °C. Une source d’énergie d’appoint peut ainsi être requise en fonction des besoins. La chaleur résiduelle après génération de l’électricité peut être ensuite acheminée à des utilisateurs de chaleur à des fins de chauffage.

Trois circuits fermés sont mis en œuvre dans une centrale géothermique : la chaleur est amenée à la surface au moyen d’un circuit primaire qui la transmet à deux circuits secondaires par le biais desquels la chaleur est convertie en énergie de chauffage et en électricité. Ces trois circuits sont fermés, ce qui signifie que des produits secondaires de l’exploitation géothermique comme par exemple des gaz ou des sels minéraux ne peuvent s’échapper en surface. Les centrales géothermiques sont ainsi exploitées sans émissions polluantes et ne nécessitent qui plus est qu’un emplacement modeste en surface.

La géothermie hydrothermale est déjà utilisée avec succès en Suisse depuis de nombreuses années pour le thermalisme ou pour le chauffage urbain, comme par exemple à Riehen (BS). L’utilisation de systèmes hydrothermaux pour la production d’électricité restera toutefois vraisemblablement marginale en Suisse, car peu de sites offrant les conditions requises sont connus. Le plus grand potentiel réside dans la technologie des systèmes géothermiques stimulés (EGS) ou pétrothermaux, qui exploitent directement la chaleur des roches. L’étude «Energy from the Earth» de la fondation pour l’évaluation des choix technologiques TA-Swiss, publiée en 2015 sous l’égide des académies suisses des sciences, arrive à la conclusion qu’ « à une profondeur située entre 3 et 10 kilomètres, les masses rocheuses accumulent de la chaleur dans un ordre de grandeur de 28 millions de térawattheures (ou 28 milliards de gigawattheures), soit cent mille fois la quantité d’énergie consommée en 2013. ». Quant aux estimations réalisées par l’Office fédéral de l’énergie dans le cadre de la stratégie énergétique 2050, elles montrent qu’entre 4 et 5 TWh de courant pourraient être produits chaque année au moyen de la géothermie d’ici à 2050. Cela représente tout de même 10% des besoins annuels de la Suisse.

Plusieurs membres fondateurs de Geo-Energie Suisse SA ont été directement impliqués dans les projets de Bâle et Zurich. Geo-Energie Suisse SA a ainsi accès à toutes les données, expertises et résultats de ces forages pilotes. Des mesures postérieures dans le puits de Bâle ont également montré que la création d'un réservoir souterrain perméable a été un succès. Bâle est ainsi l'un des projets les plus importants au monde dans lequel cette technologie a pu être testée avec des résultats concluants. A Bâle, le projet a été stoppé en raison de la sismicité induite. Quant au forage de Zurich, il avait rencontré une roche trop peu perméable. Le forage a ensuite été utilisé pour y installer une sonde géothermique profonde.

Les secousses sismiques de Bâle ont montré qu’il demeure des barrières technologiques à surmonter. 10 à 15 ans de travaux de développement ainsi que de nombreux projets-pilotes seront vraisemblablement nécessaires pour une application routinière et économique des systèmes géothermiques stimulés (EGS). Des recherches intensives sont actuellement en cours dans le monde pour développer des méthodes de stimulation « douce » limitant le risque de sismicité induite. Il s’agit là également d’un des points forts des recherches menées par Geo-Energie Suisse SA.