Si la géothermie comporte des techniques qui ne sont pas très innovantes, et que le coût de son exploitation est très faible, les infrastructures dont elle nécessite représentent un investissement très important. Il faut ainsi prendre en compte le coût des forages, qui augmentent très fortement avec la profondeur (et peuvent aller jusqu’à plus de 3000 mètres) et le coût des réseaux de distribution. Ce dernier explique le fait que les raccords au réseau géothermique au sein des villes soient limités (il faudrait multiplier les réseaux d’acheminement) ; les bâtiments raccordés sont donc encore peu nombreux.

Les exploitations géothermiques sont également confrontées aux difficultés suscitées par le transport de la chaleur. En effet, le rendement diminue considérablement au-delà de quelques kilomètres, et l’utilisation de réseaux hautement isolés afin de maintenir la chaleur représente un coût très élevé. L’énergie géothermique n’est donc pas exportable, contrairement aux énergies fossiles, et les exploitations géothermiques se limitent à desservir leur environnement proche.

D’autres préoccupations sont liées à la gestion et à la variabilité thermique de l’eau qui est puisée. En effet, l’exploitation des stocks de chaleur contenus dans l’écorce terrestre nécessite une circulation d’eau, qui sert de fluide caloporteur (permettant de transporter la chaleur). Souvent, la circulation d’eau est naturelle (circulation hydrothermale) ; or, l’eau prélevée dans la nappe par des systèmes de pompage, doit être évacuée. Et s’il n’y a pas de rivière à proximité, il faut, comme nous l'avons vu, réaliser un second forage pour réinjecter l’eau prélevée dans la nappe phréatiques (coûts financiers supplémentaires). Et par ailleurs, les puits de restitution d’eau doivent être positionnés de façon à éviter de refroidir l’eau qui est puisée (donc éviter de réinjecter l’eau à l’endroit où elle a été puisée).

Une centrale géothermique nécessite un puits de production et un puits de ré-injection                         Source : mtaterre.fr

Un autre risque existant est lié au forage en lui-même : le percement de puits peut mettre en communication des nappes d’eau souterraines avec d’autres couches géologiques. Ces dernières sont susceptibles soit de gonfler avec l’eau, occasionnant alors des soulèvements de terrain, soit de se dissoudre avec l’eau (couches de sel géologique par exemple), occasionnant alors des affaissements de terrain. Dans les deux cas, cela peut entraîner des désordres à la surface du sol, et générer d’importantes fissures au niveau des bâtiments.

De plus, la géothermie n’est que lentement renouvelable : le stock de chaleur est souvent exploité à une vitesse supérieure à celle de son renouvellement. Cela limite la durée de vie de l'exploitation géothermique, qu’on l’on estime généralement à une vingtaine d’années. La géothermie est donc considérée comme une énergie renouvelable mais sous condition : pour que celle-ci soit en capacité de renouvellement, il faut que le rythme d’exploitation n’excède pas le rythme de renouvellement.

On peut considérer qu’il n’y a pas de surexploitation dans deux cas : lorsque l’on se trouve dans une zone géothermique au flux intense (à proximité d’un volcan par exemple), et lorsque l’on limite le nombre de puits : la chaleur perdue est ainsi compensée par le renouvellement naturel.

Un dernier inconvénient correspond à la corrosion des tuyaux de captage, au point que certains puits ont dû être fermés. C’est un phénomène bien connu en région parisienne, où plusieurs centrales géothermiques exploitent les eaux chaudes de la couche géologique du Dogger, particulièrement chargées en sulfures. La corrosion ronge les tuyaux composés d’acier, et créent des dépôts qui les rétrécissent et affaiblissent de fait le débit d’eau capté.

Et enfin, si le risque de pollution atmosphérique est quasi-inexistant, le sel et les métaux lourds présents dans l’eau géothermale peuvent cependant polluer les rivières si l’eau est rejetée dans la nature après avoir été exploitée pour sa chaleur. De plus, le rejet massif de l’eau géothermale dans les rivières peut générer une pollution thermique (puisque l’eau sortant des exploitations géothermales est froide). D’où la nécessité de réaliser des puits de restitution d’eau.