A prelude to the utilization of surface geothermal energy in the climatization of the constructed environment in the City of Naviraí, Mato Grosso do Sul State, Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i10.8864

Keywords:

Surface geothermal energy; Thermal stability; Source/Dissipator of heat.

Abstract

Population growth has accelerated the consumption of electricity, generated mainly from non-renewable sources of energy. The imminent scarcity of these sources, together with the intensification of the emission of greenhouse gases has led to concern about meeting the country’s energy needs. Investing in renewable sources of energy is essential to modifying this energy matrix and improving the country’s electrical grid. This work seeks to expand studies of Surface Geothermal Energy, which remains relatively unknown in Brazil, by monitoring the ground temperature of the city of Naviraí, MS at depths of 0.0 m (ambient temperature), 2.0 m, 4.0 m, and 6.0 m. The measurements were made using our own methodology, and the results show that the ground temperature tends to be stable as depth increases, which illustrates its great capacity to store heat, making it useful in dissipating heat in the summer and also as a source of heat in winter. Our studies show a stable temperature of 25.6ºC at a depth of 6.0 meters, thermal diffusivity of 0.468 x 10-6 m2 x s-1, and a temperature wave propagation velocity of 0.744 x 10-6 m x s-1 to the red oxisol soil in the analyzed region.

References

Barbier, E. (2002). Geothermal energy technology and currentstatus: an overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6(1), 3-65. Recuperado de https://doi.org/10.1016/S1364-0321(02)00002-3.

EPE. Empresa de Pesquisa Energética - Brasil. (2020a). Balanço Energético Nacional 2020: Relatório Síntese / Ano base 2019. Rio de Janeiro: EPE. Recuperado de https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/ publicacao-479/topico-521/Relato%CC%81rio%20Si%CC%81ntese%20BEN%202020-ab% 202019_Final.pdf. Acesso em: 4 set. 2020.

EPE. Empresa de Pesquisa Energética - Brasil. (2020b). Balanço Energético Nacional 2020: Ano base 2019/ Empresa de Pesquisa Energética. Rio de Janeiro: EPE. Recuperado de https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/ publicacao-479/topico-528/BEN2020_sp.pdf. Acesso em: 30 set. 2020.

Ferreira, F. F. (2013). Energias renováveis e novas tecnologias: sustentabilidade energética nos museus (Tese de Doutorado). Universidade Lusófona da Humanidade e Tecnologias, Lisboa, Portugal. Recuperado de http://recil.grupolusofona.pt/jspui/bitstream/10437/4979/1/TESE%20Volume%20I.pdf.

Florides, G. & Kalogirou, S. (2005). Annual Ground Temperature Measurements at Various Depths. Proceedings of CLIMA 2005 on CD-ROM, Lausanne, Switzerland. Recuperado de https://ktisis.cut.ac.cy/bitstream/10488/844/3/C78-CLIMA2005.pdf. Acesso em: 16 jun. 2020.

Galiano, J. R. (2014). Estudio de la energía geotérmica en la eficiencia energética de las viviendas unifamiliares (Trabalho de Conclusão de Curso). Universidad de Alicante, Escuela Politécnica Superior, Espanha. Recuperado de https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/39809/1/Estudio_de_la_energia_geotermica_en_la_eficiencia_ener_RIERA_GALIANO_JORGE.pdf.

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2020). Geociências. Recuperado de https://www.ibge.gov.br/geociencias/downloads-geociencias.html. Acesso em: 05 jun. 2020.

IBGE-BDIA. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - Banco de Dados de Informações Ambientais. (2020). Pedologia. Recuperado de https://bdiaweb.ibge.gov.br/#/consulta/pedologia. Acesso em: 05 jun. 2020.

IDAE. Instituto para la Diversificácion y Ahorro de la Energía - Espanha (2012). Área Tecnológica: Geotermia. Mapa Tecnológico: Calor y Frío Renovables. Observatorio tecnológico de la energia. Recuperado de https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_Calor_y_Frio_Renovables_Geotermia_30012012_global_196afed7.pdf. Acesso em: 16 jun. 2020.

INMET. Instituto Nacional de Meteorologia (2019a). Precipitação total anual. Recuperado de http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/page&page=desvioChuvaAnual. Acesso em: 16 jun. 2020.

INMET. Instituto Nacional de Meteorologia (2019b). Temperatura média anual. Recuperado de http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/page&page=anomaliaTempMedia Anual. Acesso em: 16 jun. 2020.

IPCC. The Intergovernmental Panel on Climate Change. (2018). Summary for Policymakers. In: Global Warming of 1.5°C.An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, and T. Waterfield (eds.)]. In Press. Recuperado de https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/05/SR15_SPM_version_report_LR.pdf. Acesso em: 15 jun. 2020.

IRENA. International Renewable Energy Agency (2017). Rethinking Energy 2017: Accelerating the global energy transformation. International Renewable Energy Agency. Abu Dhabi. Recuperado de https://www.irena.org/documentdownloads/publications/irena_rethinking_energy_2017.pdf. Acesso em: 18 jun. 2020.

Kanbur, R., Calvo, C. M., Das Gupta, M., Grootaert, C., Kwakwa, V. & Lustig, N. (2001). Relatório sobre o Desenvolvimento Mundial 2000/2001 - Luta Contra a Pobreza. Relatório de desenvolvimento mundial, 1, 22684. Oxford University Press. Recuperado de http://documents.worldbank.org/curated/pt/927161468164645652/Relatorio-sobre-o-desenvol vimento-mundial-2000-2001-luta-contra-a-pobreza. Acesso em: 16 jun. 2020.

Maciel Neto, J. de A., Antonino, A. C. D., Lima, J. R. de S., De Souza, E. S., Soares, W. de A., Alves, E. M., De Almeida, C. A. B.& Da Silva Neto, A. (2015). Caracterização Térmica de Solos no Agreste Meridional do Estado de Pernambuco, Brasil. Revista Brasileira de Geografia Física, 8(1), 167-178. Recuperado de: https://periodicos.ufpe.br/revistas/rbgfe/article/view/233510.

Márquez, J. M. A., Bohórquez, M. A. M.& Melgar, S. G. (2016). Ground Thermal Diffusivity Calculation by Direct Soil Temperature Measurement. Application to very Low Enthalpy Geothermal Energy Systems. Sensors, 16(3) 306. Recuperado de https://doi.org/10.3390/s16030306.

Martinazzo, C. A. & Orlando, T. (2016). Comparação entre três tipos de sensores de temperatura em associação com arduíno. Perspectiva, 40(151), 93-104. Recuperado de http://www.uricer.edu.br/site/pdfs/perspectiva/151_587.pdf.

Naviraí. Prefeitura Municipal (2018). Aspectos geográficos. Recuperado de https://www.navirai.ms.gov.br/conheca/. Acesso em: 18 jun. 2020.

Omido, A. R., Barboza, C. S.& Moreira Júnior, O. (2017). Energia Geotérmica: Uma Aliada Na Busca Da Eficiência Energética. In: VIII Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental - CONGEA, Campo Grande, MS. Anais (on-line). Recuperado de http://www.ibeas.org.br/congresso/Trabalhos2017/X-005.pdf. Acesso em: 15 jun. 2020.

Omido, A. R., Barboza, C. S., Sanches, É. S. & Sanches, Í. S. (2019). Uso da Energia Geotérmica na Construção Civil: Um Panorama da Sua Aplicação em Edificações Brasileiras. In: III Encuentro Latinoamericano y Europeo de Edificaciones y Comunidades Sostenibles - EURO ELECS, pp. 294-303, Santa Fé - Paraná, Argentina. Recuperado de https://euroelecs2019.frsf.utn.edu.ar/actas-del-evento/libro-de-actas. Acesso em: 15 jun. 2020.

Pereira, A. O. K., Horn, L. F. D. R. & Dos Santos, D. M. (2010). Relações de consumo: globalização. Caxias do Sul, RS: Educs, 268 p. Recuperado de https://www.ucs.br/site/midia/arquivos/RC_GLOBALIZACAO_EBOOK.pdf. Acesso em: 15 jun. 2020.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Recuperado de https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa -Cientifica.pdf?sequence=1. Acesso em: 30 set. 2020.

Pilkington, B., Roach, R. & Perkins, J. (2011). Relative benefits of technology and occupant behaviour in moving towards a more energy efficient, sustainable housing paradigm. Energy Policy, 39(9), 4962-4970. Recuperado de https://doi.org/10.1016/j.enpol.2011.06.018.

Rabelo, J. L., De Oliveira, J. N., De Rezende, R. J. & Wendland, E. (2002). Aproveitamento da Energia Geotérmica do Sistema Aquífero Guarani - Estudo de Caso. In: XII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas - ABAS, Florianópolis, Santa Catarina. Recuperado de https://aguassubterraneas.abas.org/asubterraneas/article/view/22057. Acesso em: 17 jun. 2020.

Rao, T. V. R., Da Silva, B. B. & Moreira, A. A. (2005). Características térmicas do solo em Salvador, BA. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 9(4), 554-559. Recuperado de https://doi.org/10.1590/S1415-43662005000400018.

Rio, J. P. T. E. (2011). Geotermia e implicações nas tecnologias da construção: estudo de casos (Dissertação de Mestrado). Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP, Porto, Portugal. Recuperado de file:///D:/Downloads/000149855%20(8).pdf.

Santa, G. D., Galgaro, A., Sassi, R., Cultrera, M., Scotton, P., Mueller, J., Bertermann, D., Mendrinos, D., Pasquali, R., Perego, R., Pera, S., Di Sipio, E., Cassiani, G., De Carli, M.& Bernardi, A. (2020). An updated ground thermal properties database for GSHP applications. Geothermics, 85, 101758. Recuperado de https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2019.101758.

Soares, W. de A., Antonino, A. C. D., Lima, J. R. S. & Lira, C. A. B. O. (2014). Comparação de Seis Algoritmos para a Determinação da Difusividade Térmica de um Latossolo Amarelo. Revista Brasileira de Geografia Física, 7(1), 146-154. Recuperado de https://periodicos.ufpe.br/revistas/rbgfe/article/view/233133/27045?fbclid=IwAR1s2HSETZm5j6fekjEfX_XyZHVmtVxuHu_JvSmlKgnG4RswzwyTt9M-hR0.

Verhoef, A., Van Den Hurk, B. J. J. M., Jacobs, A. F. G. & Heusinkveld, B. G. (1996). Thermal soil properties for vineyard (EFEDA-I) and savanna (HAPEX-Sahel) sites. Agricultural and Forest Meteorology, 78(1), 1-18. Recuperado de https://doi.org/10.1016/0168-1923(95)02254-6.

Vilela, M. M. (2004). Estudo de método experimental para determinar a potencialidade do uso de energia geotérmica a baixa profundidade. (Tese de Doutorado). Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil. Recuperado de https://docplayer.com.br/79725593-Estudo-de-metodo-experimental-para-determinar-a-potencialidade-do-uso-de-energia-geotermica-a-baixa-profundidade.html.

Vosgueritchian, A. B. (2006). A abordagem dos sistemas de avaliação de sustentabilidade da arquitetura nos quesitos ambientais de energia, materiais e água, e suas associações às inovações tecnológicas (Dissertação de Mestrado). Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo - FAUUSP, São Paulo, SP, Brasil. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/16/16132/tde-08092010-100635/publico/ABVos gueritchian_Mestrado.pdf.

Wada, K., Akimoto, K., Sano, F., Oda, J. & Homma, T. (2012). Energy efficiency opportunities in the residential sector and their feasibility. Energy, 48(1), 5-10. Recuperado de https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.01.046.

Webb, P. B. & Freitas, T. M. B. (2012). Considerações geotécnicas no dimensionamento e exploração de fundações com aproveitamento geotérmico. In: XIII Congresso Nacional de Geotecnia, Lisboa, Portugal. Anais (On-line). Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/303340243_Consideracoes_geotecnicas_no_dimensionamento_e_exploracao_de_fundacoes_com_aproveitamento_geotermico_The_geotechnics_of_ground_source_energy_systems. Acesso em: 18 jun. 2020.

Published

04/10/2020

How to Cite

SANCHES, Ítalo S.; SANCHES, Édipo S.; OMIDO, A. R.; BARBOZA, C. S.; JORDAN, R. A. A prelude to the utilization of surface geothermal energy in the climatization of the constructed environment in the City of Naviraí, Mato Grosso do Sul State, Brazil . Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 10, p. e4909108864, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i10.8864. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/8864. Acesso em: 28 jun. 2022.

Issue

Section

Engineerings