Geotermalno vrtanje je proces, pri katerem se toplota odvzame iz Zemlje in se na produktiven način uporablja za energetske potrebe. Toplota se lahko uporablja neposredno za nekatere potrebe, kot je ogrevanje prostorov, vendar prava vrednost za množični trg izhaja iz sposobnosti te toplote, da se pretvori v druge oblike. Proizvodnja električne energije je eden najpogostejših razlogov za geotermalno vrtanje v industrijskem obsegu.
Geotermalna energija je eden od velikih neizkoriščenih virov na številnih lokacijah po Zemlji. Fizika uči, da je velik del energije vesolja v obliki toplote in da ljudje običajno niso uspeli dobro izkoristiti toplote, ki jo imajo. Tudi pri pretvorbi energije drugih oblik je razlog za izgubo učinkovitosti toplota, ki nastane pri pretvorbi, ki se nikoli ne uporablja za noben praktičen namen.
Geotermalno vrtanje želi to spremeniti. Z vrtanjem lukenj globoko v zemeljsko skorjo, zlasti v določenih regijah sveta, kot je pacifiško obod, obstaja možnost dostopa do velikih zalog energije. Vrtanje geotermalnih vrtin je lahko pomemben proces, saj se te vrtine lahko spustijo tri milje (5 km) ali več, odvisno od tega, kje na svetu se nahajajo. Čeprav je toplota na voljo povsod po svetu, bi morali nekateri kraji kopati veliko globlje od tega, kar otežuje pridobivanje geotermalne energije. Tako bi stroški za geotermalno vrtanje na teh območjih verjetno presegli koristi.
Ko je vrtina izvrtana, je zaloga energije praktično neskončna. Nadaljnja korist geotermalnega vrtanja je dejstvo, da se toplota dviga, kar pomeni, da je zelo malo mehanizacije, ki je potrebna za dvig energije na površje, ko je pot ustvarjena. Vendar se proces ne konča preprosto z geotermalnim vrtanjem. Še vedno se mora pretvoriti v koristno energijo.
V nekaterih primerih pretvorba energije ni potrebna. To se najpogosteje opazi, ko se energija uporablja za ogrevanje prostorov. Vendar je to povsem drugačna situacija kot komercialno geotermalno vrtanje. V tem primeru geotermalni vrtini ni treba iti niti približno tako globoko. Le nekaj metrov pod tlemi je Zemlja skoraj konstantna temperatura med 50 in 60 stopinj Fahrenheita (10 do 15.5 stopinj Celzija) na skoraj vseh lokacijah. Zato je treba zrak segreti le še približno 10 stopinj, da je udoben.
Če je potrebna pretvorba, se to običajno doseže s proizvodnjo pare. Nekatere vrtine to že počnejo naravno, kar dodatno poenostavi postopek. V drugih primerih se para ustvari z uporabo razpoložljive toplote. Ta para nato vrti turbine, ki proizvajajo električno energijo. Ko so izvrtane, geotermalne vrtine ponujajo zelo čist vir energije brez onesnaževal ali toplogrednih plinov. Kot opombo o uporabi lahko geotermalno včasih zapišemo kot dve besedi: geotermalno.