Gagasan pusat data AI di luar angkasa terdengar meyakinkan karena panel surya di orbit bisa menghasilkan listrik jauh lebih besar daripada panel di Bumi. Project Suncatcher milik Google bahkan menempatkan keunggulan itu hingga delapan kali lipat, dan angka serupa juga dipakai sejumlah startup untuk menarik minat investor.
Masalahnya, perbandingan itu tidak sesederhana membandingkan dua panel dengan ukuran sama. Di orbit, panel bisa nyaris terus-menerus mendapat sinar Matahari, sementara panel di Bumi harus berhadapan dengan malam, awan, panas, dan musim yang terus berubah sepanjang tahun.
Dasar perhitungannya ada pada cahaya Matahari
Pada jarak Bumi, Matahari mengirim energi tetap sebesar 1.361 watt per meter persegi, menurut NASA Goddard Space Flight Center dan NOAA Total Solar Irradiance Climate Data Record. Itu adalah input maksimum sebelum ada gangguan, tetapi atmosfer Bumi memangkas sekitar 25% sampai 30% energi tersebut sebelum mencapai panel.
Di permukaan, kondisi terbaik seperti langit cerah, permukaan laut, dan posisi Matahari tepat di atas kepala hanya menghasilkan sekitar 1.000 watt per meter persegi. Angka itu adalah batas terbaik sistem surya darat, tetapi kondisi seperti itu jarang bertahan sepanjang tahun penuh.
Di Bumi, rata-rata tahunan jauh di bawah siang cerah
Ukuran yang lebih adil untuk membandingkan pembangkit adalah capacity factor, yaitu perbandingan antara produksi nyata dan produksi jika pembangkit bekerja penuh sepanjang waktu. Badan Energi AS mencatat utility-scale solar di Amerika Serikat rata-rata hanya sekitar 25% pada 2014 hingga 2017.
Artinya, instalasi berkapasitas 1.000 watt hanya rata-rata menghasilkan 250 watt sepanjang tahun. Sekitar separuh kehilangan itu datang dari malam, sementara sisanya berasal dari awan, debu, hujan, salju, sudut panel, dan perubahan musim.
Panas juga memotong output panel
Contoh nyata terlihat pada Topaz Solar Farm di California. Fasilitas 550 megawatt itu memiliki capacity factor 26,6% pada 2015 hingga 2018, lalu turun menjadi 19,8% antara Januari 2023 dan Desember 2025.
Panas ikut menggerus performa panel silikon kristalin. Menurut 8MSolar, panel jenis ini biasa kehilangan 0,3% sampai 0,5% efisiensi untuk setiap kenaikan satu derajat Celsius di atas 25°C.
Pada hari panas ketika suhu panel mencapai 60°C, output bisa turun 10% sampai 15%. Karena itu, wilayah yang paling cerah tidak selalu memberi hasil terbaik, sebab panas dapat mengurangi keuntungan dari sinar Matahari yang melimpah.
Orbit memberi satu keuntungan besar
Panel surya di orbit punya keunggulan utama: ia bisa tetap terkena sinar Matahari hampir terus-menerus. Pada orbit yang tepat, panel dapat mengikuti batas antara sisi siang dan malam Bumi, sehingga tidak harus masuk dan keluar dari bayangan seperti panel di darat.
Di ketinggian 600 sampai 800 kilometer di atas Bumi, batas itu cukup stabil untuk mempertahankan paparan hampir konstan sepanjang tahun. Dalam skenario seperti ini, perbandingan dengan panel darat bisa mendekati delapan kali lipat, tetapi angka itu tidak otomatis berlaku di semua lokasi.
Ada biaya dan kehilangan di sisi ruang angkasa
Keunggulan orbit tetap punya batas. Bahkan orbit terbaik mengalami periode gerhana singkat di sekitar titik balik matahari musim dingin, sehingga baterai masih dibutuhkan untuk menjembatani jeda itu.
Panel di ruang angkasa juga mengalami degradasi akibat radiasi, meski pengukuran NASA terhadap array surya di International Space Station menunjukkan penurunan yang lebih rendah dari perkiraan. Laju itu secara umum sebanding dengan penurunan median 0,5% per tahun yang dicatat NREL untuk instalasi di permukaan.
Jika listrik harus dikirim kembali ke Bumi, angka keunggulannya menyusut lagi. Eksperimen NASA-JPL pada 1975 tentang transmisi gelombang mikro dari antariksa ke Bumi mencapai efisiensi ujung-ke-ujung 54%, sehingga hampir separuh energi hilang sebelum sampai ke permukaan.
Karena itu, manfaat terbesar muncul saat daya dipakai di tempat ia dihasilkan. Untuk pusat data orbital, konteks itulah yang membuat klaim lima sampai delapan kali lipat tetap masuk akal setelah dihitung dengan lebih hati-hati.