Cálculo Dinâmico de Espaçamento Adjacente em Usinas Solares de Rastreio de Eixo Único Leste-Oeste: Um Novo Modelo Geométrico de Sombras para Minimizar Perdas de Energia

RESUMO A sombra intra-fileira entre rastreadores adjacentes em sistemas fotovoltaicos de rastreamento de eixo único leste-oeste permanece não modelada na literatura. Este estudo desenvolve um modelo geométrico analítico baseado na teoria da interseção plano-linha para quantificar a área sombreadas como uma função da rotação do rastreador, espaçamento lateral, posição do sol e dimensões do array. O modelo proposto calcula a pegada da sombra modelando cada canto do painel como uma barra vertical, determinando o comprimento da sombra e seus componentes utilizando relações geométricas explícitas derivadas do método de interseção plano-linha. O modelo é validado usando um sistema de rastreamento leste-oeste dedicado de 20 kW. Os resultados mostram que reduzir o espaçamento lateral entre rastreadores adjacentes de 6 para 0 m aumenta as perdas de sombreamento de 2,59% para 15,46%, diminuindo a produção anual de 17.488 kWh para 15.176 kWh, enquanto as emissões de CO2 evitadas anualmente aumentam de 9,11 para 10,49 toneladas. Além disso, as perdas de sombreamento aumentam com a latitude, de 9,94% a 10° até 18,29% a 70°, devido a ângulos de inclinação maiores e sombras mais longas. O modelo é agnóstico em relação à entrada, aceitando qualquer ângulo de rotação do rastreador, garantindo ampla aplicabilidade em diferentes estratégias de controle. Essas descobertas ressaltam a necessidade de incorporar sombreamento intra-fileira no design dos rastreadores e fornecem uma base geométrica para avaliação econômica e otimização de layout.