Pojem geotermalna energija se nanaša na toplotno energijo, ki je proizvedena in shranjena v podpovršju. Geotermalna energija iz Zemljine skorje izvira iz prvotnega nastanka našega planeta (okoli 30 %) in iz radioaktivnega razpada mineralov v Zemljini notranjosti (okoli 70 %). V Zemljinem jedru, ki predstavlja več kot 15 % celotne prostornine Zemlje, se predpostavlja, da se temperature gibljejo med 4800 in 7700 °C. Hkrati pa se predpostavlja, da je okoli 98 % vse Zemljine notranjosti toplejše od 1000 °C. Razlika med temperaturo v Zemljinem jedru in površino, t.i. geotermalni gradient, poganja kontinuirano prevajanje (kondukcijo) toplote iz jedra do površja in advekcijo toplote s pomočjo fluidov ali talin. V povprečju temperature naraščajo okoli 30 do 40 °C na kilometer, v primeru anomalij kot so npr. vulkansko aktivna območja so lahko temperature veliko višje in dosegajo nekaj sto °C v globini dveh ali treh kilometrov, in tvorijo visokoentalpijske geotermalne vire. Na območjih, ki jih obsega GeoMol – Molasni bazen in Padski bazen, takih visokoentalpijskih sistemov ni. Termalne vode se tako nahajajo le v velikih globinah, vendar lahko pritekajo v plitvejše dele s pomočjo globokih prelomov.

Plitve geotermalne sisteme, ki segajo do globin manj kot 400 m, se običajno uporablja za toplotne črpalke za ogrevanje ali hlajenje prostorov. Njihova učinkovitost je odvisna predvsem od zelo lokaliziranih geoloških pogojev, ki niso predmet projekta GeoMol. Projekt je osredotočen na globoke termalne sisteme, ki se jih lahko uporabi za daljinsko ogrevanje in proizvodnjo električne energije, in se nahajajo v globinah večjih od 400 m.

Globoke geotermalne sisteme se običajno izkorišča s pridobivanjem globokoležečih hidrotermalnih virov. Termalna voda se steka na površje preko globokih vrtin, njeno toploto se odvzema na toplotnih izmenjevalcih in se nato ohlajeno vrača v isti geotermalni vodonosnik. Tako toploto pridobljeno iz zaprtega sistema se lahko uporabi za daljinsko segrevanje ali pa v primeru, da temperatura vode presega 100 °C, za ekonomsko pridobivanje električne energije.

Predpogoj za implementacijo uporabe hidrotermalne energije je prisotnost in zadostna količina razpoložljive podzemne vode. V primerih visokih temperatur in pomanjkanjem vode, se lahko energijo pridobiva iz vročih suhih kamnin (ang. Hot Dry Rocks), poznano tudi pod pojmom izboljšani geotermalni sistemi (ang. Enhanced / Engineered Geothermal System), kjer se vodo najprej pod tlakom vtiska v slabo prepusten toplotni rezervoar za stimulacijo prepustnosti kamnin s formiranjem sistema razpok in kanalov. Tak izboljšan podpovršinski toplotni izmenjevalec omogoča kroženje vode in pridobivanje toplote shranjene v suhi kamnini. Z uporabo ene ali več vrtin se segreto vodo proizvede na površje za proizvodnjo energije, podobno kot pri hidrotermalnih sistemih.

Za učinkovito obratovanje geotermalne elektrarne in hkratno preprečevanje vzajemnih vplivov drugih podpovršinskih rab, je potrebno temeljito poznavanje temperaturne porazdelitve v globini, poznavanje prelomnih struktur, geometrije in prepustnosti rezervoarja ter zapornih kamnin na regionalni ravni. Geološki in geofizikalni podatki, ki bodo zbrani in interpretirani v sklopu projekta GeoMol, bodo služili kot osnova za presojo geotermalnega potenciala regije. Ti bodo nato služili kot orodje za načrtovanje trajnostne rabe geotermalnih virov. Vendar pa rezultati tega projekta ne bodo zadostovali za vrednotenje individualnih projektov in določevanje načinov izrabe. Lokalne specifične študije izvedljivosti bodo še vedno nepogrešljive.