지하에 있는 고온층으로부터 증기 또는 열수(熱水)의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식. 화산대(火山帶)에 있는 지역에서는 비교적 열을 얻기 쉽지만, 그래도 수백 또는 천 수백 m나 되는 우물을 팔 필요가 있다.

우물로부터 고온의 건조증기를 얻을 수 있으면, 이것을 증기터빈에 유도하고, 고속으로 터빈을 회전시켜서 이와 직결된 발전기에 의해 발전을 할 수 있다. 우물로부터 분출하는 증기가 습기가 적으면 그대로 터빈에 보내는 형식으로 할 수 있으나, 열수로서 분출하는 경우는 그 열을 열교환기에 보내어 물을 증발시켜서 보내는 방식을 취한다.

지열발전은 이탈리아의 랄데렐로 지역의 발전이 유명하며, 이미 30만 kW 이상의 발전을 하고 있다. 이 밖에 뉴질랜드에서 약 20만 kW, 미국에서 8만 kW, 일본에서 2만 kW, 러시아에서 5,000 kW, 멕시코에서 3,000 kW의 발전을 하고 있다.

【발전방식】 천연의 증기를 그대로 쓰는 것, 열수를 쓰는 것, 열수 또는 천연증기로 다른 작동유체(作動流體)의 증기를 만드는 것의 3가지 방법이 있다. 또 일본에서는 화산의 분화구 또는 그 하부에 있는 용암의 1,100 ℃에 달하는 고온을 이용하는 화산발전의 가능성에 대해서 연구를 하고 있다.

⑴ 천연증기를 이용하는 방법:천연증기란 분정(噴井) 또는 분기공(噴氣孔)으로부터 분출하는 수증기이지만, 이 증기에는 과열상태의 것, 포화상태의 것, 수분을 포함한 습한 상태의 것 등이 있다. 과열증기를 얻을 수 있는 경우는 편리하고 이용사이클도 간단하지만, 습증기(濕蒸氣)의 경우에는 그 습한 정도에 따라서는 열수를 이용하는 경우와 같은 방식으로 하는 편이 유리할 때도 있다.

가장 간단한 방식은 천연증기를 직접 터빈에 끌어들이는 것으로, 이 때 배기는 대기 속으로 방출된다. 배압식(背壓式) 터빈을 이용하기 때문에 천연증기열량의 일부만을 이용하는 데 불과하여 열효율이 낮다. 그러나 증기 속에 포함된 가스분(分)이 많을 경우에는 이 방식이 유리하다.

또 복수식(復水式) 터빈을 이용하는 방식도 있다. 이 경우는 천연증기를 직접 터빈에 공급하고, 가스분은 펌프로 대기 속에 방출하거나, 또는 가스 속에 이용이 가능한 성분(황화수소·메탄·질소 등)이 있을 때는 이것을 공장에 보내어 화학 제품을 정제하기도 한다.

⑵ 열수를 이용하는 방법:고온의 열수를 플래시 탱크에 이끌어, 감압증발시켜 발생한 증기만을 터빈에 보낸다. 천연증기를 그대로 이용하는 방식에 비해 증기 속에 포함된 불순물이 비교적 적기 때문에 터빈깃이 부식되는 등의 영향이 적다.

습증기를 이용하는 경우는 원리적으로는 열수의 경우와 별 차이가 없다. 분정으로부터의 습증기를 기수분리기(氣水分離器)로 증기와 수분으로 분리하여 증기만 터빈에 공급한다.

⑶ 물, 기타의 작동유체에 의한 방법:고온의 천연증기 또는 열수의 열량을 열교환기에 의해서 별도의 작동유체에 주어 발생한 증기를 터빈에 보낸다.

이 경우 작동유체로는 물, 또는 끓는점이 낮은 물질, 예를 들면, 프레온가스와 같은 것을 사용하면 유리하다.