Bei der Tiefengeothermie wird zwischen dem sogenannten Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR-Verfahren), den tiefen Erdwärmesonden und der
hydrothermalen Geothermie unterschieden.
Das HDR-Verfahren befindet sich im Forschungsstadium und ist ebenso wie die hydrothermale Geothermie im Anhang beschrieben, da diese derzeit nur für den Leistungsbereich >20 MWth sinnvoll ist.
Dagegen erlauben die tiefen Erdwärmesonden (1.000-2.500 m Tiefe) eine Anwendung im Nahwärmebetrieb, wenn beispielsweise nicht fündige Erdöl- oder Geothermiebohrungen genutzt werden können.
Die Sondenanlage besteht aus einem zementierten Sondenrohr, in dem sich ein wärmeisolierter Steigstrang befindet. Die Temperatur an der Wandung der Sonde nimmt mit zunehmender Tiefe zu, wodurch sich das nach unten transportierte Wasser im Ringspalt aufwärmt. Das erwärmte Wasser wird über das Steigrohr an die Oberfläche gefördert, wo es in einem Wärmetauscher seine aufgenommene Wärme abgibt.
Die Zirkulation wird durch eine Umwälzpumpe aufrechterhalten.
Bis auf den geringen Stromverbrauch der Umwälzpumpe wird keine zusätzliche Energie benötigt, so dass man von einer emissionsarmen Wärmeerzeugung sprechen kann.