Bumi diselimuti oleh atmosphere terdiri dari lapisan-lapisan yang disebut sebagai Crust, Mantle, Liquid core, Inner core. Temperatur serta massa jenis meningkat semakin mendekati pusat bumi. Hanya lapisan terluar bumi yang sangat dikenal manusia, terdiri dari Continental crust, Ocean Crust serta lapisan es pada kutub bumi. Dalam pengertian Geothermal energi hanya dipelajari tentang panas yang terdapat pada kerak bumi (Crust) dan bagian atas mantle.
Plate Tectonic
Crust atau kerak bumi merupakan lempengan-lempengan yang terpisah dan diperkirakan terdiri dari 6 lempengan besar dan beberapa lempeng yang lebih kecil. Lempengan-lempengan tersebut bergerak dengan kecepatan rata-rata beberapa cm/tahun, lempengan yang bergerak menjauhi akan membentuk rongga saling mendekat akan berbenturan dan salah satu akan terdesak turun, pada daerah-daerah ini sering terjadi gempa dan disebut sebagai Seismic belt dan terdapat daerah-daerah gunung berapi, pada daerah-daerah tersebutlah daerah panas bumi terletak.
1) Daerah Panas Bumi
Pada kenyataannya tidak semua daerah Seismic belt merupakan daerah panas bumi (Geothermal field) yang potensial, hal ini disebabkan persyaratan geologi, hidrologi yang tak terpenuhi. Persyaratan dasar yang harus dipenuhi untuk suatu daerah panas bumi yang potensi untuk di explotasi sebagai pembangkit listrik, adalah : Daerah panas bumi berdasarkan gradient temperatur dipermukaan tanah diklasifikasikan menjadi 2 group yaitu :
a) Non thermal area (grad temp 10-40oC Km depth)
b) Thermal area yang terdiri :
- Semi thermal area (70-80oC Km of depth)
- Hyperthermal area (lebih besar dari semi thermal area)
1) Semi thermal fields, mampu memproduksi air panas dengan temperatur sampai dengan 100oC
2) Wet fields, memproduksi air panas yang berdekatan dengan o temperatur diatas 100 C hingga bila tekanan diturunkan , uap dapat dipisahkan dengan air panas.
3) Dry fields, memproduksi uap jenuh, atau superheated tekanan di atas atmosphere.
2) Klasifikasi Sumber Energi Panas Bumi
a) Hot Water System
Model dasar dari reservoir dengan temperatur air yang tinggi diperkirakan terletak pada daerah dataran rendah. Tanda panah menunjukkan arah aliran zat cair yang menuju permukaan tanah yang berasal dari resevoir. Pengendapan mineral yang menjadi ciri utama terjadi tidak hanya disekitar reservoir tetapi juga dilapisan dekat permukaan tanah. Seluruh perpindahan panas secara alami terjadi pada bagian atas reservoir.
b) Two Phase System
Model dasar temperatur tinggi untuk system dua phasa ini di perkirakan terletak didaerah pegunungan dengan aliran air yang sangat besar (ditujukkan pada gambar yang di arsir warna hitam) sumber panas adalah pluton dingin. Aliran air kepermukaan tanah ditandai dengan adanya pengendapan mineral pada permukaan tanah.
Sebagian besar dari perpindahan panas secara alami dari pluton melalui reservoir adalah timbulnya aliran air panas pada permukaan tanah.
c) Vapor Dominated System
Model dasar dari Vapor Dominated System ini diperkirakan terletak pada daerah yang moderat. pada sistem ini dapat dilihat dengan adanya proses condensasi (ditunjukkan pada daerah yang diarsir warna hitam) pada lapisan dari fluida diaphasa.
Sedikit sekali air permukaan yang dipanasi. Hanya dalam reservoir uap panas dari bagian bawah reservoir bergerak ke permukaan. Perpindahan panas dalam reservoir adalah dengan mengalirkanya condensat dan uap menuju permukaan tanah akibat konduksi Hot Rock ke air resapan.
d) Volcanic Geothermal system
Sistem ini agak sukar dipahami, hanya menurut ahli geothermal bernama Henley diperkirakan pada daerah gunung berapi ini terdapat gas dan oxidasi yang menghasilkan sulfat atau asam chorida seperti yang terjadi didaerah Sibayak dan Tangkuban Prahu.