Orang zaman dahulu telah lama menggunakan tenaga daripada bendalir, seperti angin dan air untuk tujuan pengangkutan. Kapal layar umumnya menggunakan angin untuk bergerak dengan lebih laju di lautan. Arus sungai juga membantu manusia untuk bergerak dari satu tempat ke satu tempat yang lain. Barangkali idea untuk mencipta mesin bagi mengekstrak tenaga daripada bendalir ini timbul daripada manfaat yang ada pada air dan angin untuk kehidupan.
Sejarah penggunaan turbin dalam kehidupan seharian dapat dilihat menerusi penciptaan kincir angin dan kincir air. Kincir angin befungsi dengan menggunakan bilah-bilah yang digabungkan dan akan berputar apabila ada pergerakan angin. Bilah-bilah ini akan disambungkan pada sebuah aci untuk memidahkan tenaga angin kepada tenaga mekanikal. Kincir angin digunakan secara meluas di Eropah dan Asia bagi tujuan pengairan tanaman, pengepaman air serta pemprosesan gandum. Teknologi kincir angin telah melalui pelbagai revolusi dan kini penggunaannya dapat dilihat pada sektor penjanaan tenaga elektrik. Turbin angin adalah salah satu teknologi masa hadapan kerana potensi yang ada pada angin masih belum diterokai sepenuhnya. Menurut American Wind Energy Association, potensi tenaga angin adalah bersamaan dengan kira-kira 10 kali ganda kadar penggunaan tenaga elektrik di seluruh Amerika Syarikat. Namun demikian, hanya sebahagian kecil sahaja yang dimanfaatkan untuk tujuan penjanaan tenaga. Dianggarkan pada tahun 2012, bahawa tenaga angin mewakili 3.5% daripada jumlah penjanaan tenaga elektrik di negara itu. Amerika Syarikat turut berazam untuk meningkatkan lagi angka tersebut bagi mengurangkan kesan pencemaran karbon dioksida dan mengurangkan pergantungan kepada minyak.
Berbanding angin, air dilihat mempunyai potensi yang lebih besar kerana sumber air yang banyak dan tidak putus-putus. Sumber angin yang tidak menentu dan arah tiupan yang sentiasa berubah-berubah mengikut musim menyebabkan teknologi kincir angin hanya terhad kepada kawasan-kawasan yang tertentu. Oleh yang demikian, orang dahulu lebih bergantung kepada air sebagai sumber tenaga memandangkan wujudnya sungai-sungai yang banyak dikawasan penempatan. Kincir air dikatakan mula wujud pada zaman tamadun Greek dan Rom. Kebanyakan kincir air digunakan untuk mengisar hasil pertanian dan malah turut digunakan dalam teknologi pemprosesan besi dan perkayuan. Berikutan potensi besar yang ada pada air, kincir air, sepertimana kincir angin kini telah berkembang sebagai salah satu cara untuk menjana tenaga elektrik. Pada hari ini, kita dapat lihat betapa banyaknya empangan-empangan yang dibina bagi menjana tenaga elektrik daripada sumber hidro. Kincir air diinovasikan menjadi turbin hidro bagi membolehkan tenaga elektrik dijana dengan lebih cekap. Malaysia turut mempunyai beberapa empangan hidroelektrik seperti Empangan Kenyir di Terengganu dan Empangan Bakun di Sarawak.
Revolusi perindustrian di Eropah turut memainkan peranan dalam merancakkan perkembangan teknologi turbin. Revolusi perindustrian telah meningkatkan permintaan terhadap tenaga kerana sumber-sumber tenaga lazim seperti air,angin dan haiwan dilihat tidak mampu menampung permintaan tersebut. Pada kurun ke-18, James Watt telah berjaya memperkenalkan enjin stim dan ini telah memainkan peranan penting dalam mengubah landskap sosio-ekonomi benua Eropah. Penggunaan enjin stim telah merancakkan pertumbuhan kilang-kilang baharu serta dapat meningkatkan produktiviti. Stim atau wap air telah mengubah cara orang Eropah bergerak. Hasil daripada penciptaan enjin stim, lokomotif stim telah diperkenalkan dan membolehkan orang ramai bergerak ke tempat lain dengan lebih selesa dan cepat. Sebelumnya, orang ramai bergantung kepada kenderaan haiwan seperti kereta kuda untuk bergerak.
Turbin stim mula diperkenalkan pada kurun ke-19 oleh seorang jurutera British bernama Sir Charles Parson. Turbin stim mula mendapat perhatian masyarakat apabila bermulanya era penggunaan tenaga elektrik pada kurun yang sama. Kejayaan eksperimen Thomas Edison untuk menghidupkan mentol menggunakan elektrik telah memberikan sinar baharu kepada perkembangan sektor tenaga di Eropah. Turbin stim yang diperkenalkan Sir Charles Parson disambungkan kepada sebuah dinamo untuk menghasilkan tenaga elektrik.
Turbin stim menggunakan konsep yang berbeza dengan enjin stim. Turbin stim tidak mempunyai lejang, sebaliknya mempunyai bilah-bilah yang bersifat aerodinamik. Konsep turbin stim datang dari konsep yang sama dengan kincir angin, cuma stim menggantikan angin untuk menggerakkan bilah-bilah tersebut. Bilah-bilah yang bergerak ini lazimnya disebut sebagai rotor dalam istilah kejuruteraan. Jadi, perbezaan yang paling ketara antara enjin stim dan turbin stim adalah cara bagaimana kedua-dua mesin ini berfungsi. Kuasa mekanikal enjin stim datangnya daripada lejang manakala kuasa mekanikal turbin stim adalah hasil daripada pergerakan rotor secara membulat. Turbin stim mempunyai lebih banyak kelebihan apabila melibatkan keperluan penjanaan tenaga secara besar-besaran. Turbin stim juga mempunyai kecekapan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan enjin stim. Enjin stim dikatakan hanya mampu menghasilkan 10-15% tenaga mekanikal daripada jumlah tenaga haba yang ada pada stim. Pada hari ini, turbin stim pula boleh menghasilkan lebih kurang 40-50% kecekapan
Oleh yang demikian, turbin stim telah dibangunkan kepada skala yang lebih besar untuk digunakan bagi menjana tenaga elektrik. Majoriti stesen-stesen janakuasa pada hari ini bergantung kepada teknologi turbin stim untuk menghasilkan elektrik. Bagi memenuhi keperluan stim untuk menjana tenaga elektrik, berbagai jenis bahan bakar diperlukan. Antara bahan bakar yang digunakan bagi menghasilkan stim adalah arang batu, gas semulajadi, dan bahan bakar berasaskan bio seperti tenaga biomass. Malaysia mempunyai beberapa stesen janakuasa menggunakan turbin stim seperti di Stesen Janakuasa Jimah dan Stesen Janakuasa Manjung.
Penemuan teknologi nuklear turut merancakkan lagi perkembangan teknologi turbin stim. Tentunya ramai yang tidak mengetahui bahawa turbin stim adalah salah satu komponen yang diperlukan dalam penjanaan tenaga elektrik berasaskan tenaga nuklear. Sebenarnya, apa yang dimaksudkan dengan penjaanaan tenaga menggunakan tenaga nuklear adalah tenaga nuklear menggantikan bahan bakar lazim bagi penghasilan stim. Ini adalah kerana potensi besar yang ada pada kuasa nuklear. Selain kos bahan bakar yang lebih murah, tenaga nuklear boleh menghasilkan stim pada suhu yang lebih tinggi. Selain digunakan dalam sektor penjanaan tenaga elektrik, teknologi turbin stim turut menyumbang kepada perkembangan teknologi perkapalan dan ketenteraan. Contohnya, Amerika Syarikat mempunyai kapal-kapal pengangkut jet pejuang yang dijana oleh kuasa nuklear. Kapal pengangkut ini bukan sahaja dapat mengangkut muatan yang banyak, malah bahan bakarnya tidak perlu diisi ganti (refueling) untuk jangka masa yang lama.
Menjelang abad ke-20, dunia telah melangkah ke suatu era yang hitam apabila berlakunya Perang Dunia Pertama dan Perang Dunia Kedua. Percaya atau tidak, keduadua perang ini telah merancakkan lagi perkembangan teknologi pesawat. Peperangan antara kuasa-kuasa besar dunia telah menuntut kepada keperluan memiliki senjatasenjata yang canggih serta berkesan untuk memenangi kempen peperangan. Berikutan daripada itu, berlakunya perlumbaan senjata yang mendorong kepada kebangkitan industri aeroangkasa. Pesawat-pesawat pengebom dan pesawat pengangkut diperlukan bagi membolehkan pasukan tentera melaksanakan misi dengan lebih berkesan. Teknologi turbin gas lahir daripada desakan oleh negara-negara yang terlibat dalam perang untuk memenangi dan menguasai petempuran di langit. Pihak Nazi dan Pihak Bersekutu (diketuai oleh British) berlumba untuk menghasilkan enjin jet yang pertama. Enjin jet yang menggunakan teknologi turbin gas lebih berkuasa tinggi berbanding enjin sedia ada. Ini membolehkan pesawat terbang lebih jauh dan melakukan misi-misi yang lebih mencabar.
Jika stim diperlukan bagi menggerakkan rotor di dalam turbin stim, turbin gas hanya memerlukan udara untuk beroperasi. Ini adalah kelebihan yang paling nyata yang dimiliki oleh turbin gas berbanding turbin stim. Turbin stim memerlukan sebuah pendidih(boiler) bagi penghasilan stim daripada air. Oleh yang demikian, turbin stim tidak sesuai untuk digunakan sebagai enjin jet kerana saiz yang besar dan berat. Sebaliknya, turbin gas digerakkan oleh gas yang dibakar pada suhu tinggi yang boleh mencecah sehingga 1,000 darjah Celcius! Tenaga ini kemudiannya diekstrak menggunakan rotor yang mempunyai daya ketahanan haba yang tinggi. Kapal terbang memerlukan enjin yang ringan dan mampu menghasilkan daya tujah yang kuat bagi membolehkannya terbang. Turbin gas adalah teknologi yang sesuai untuk memenuhi kehendak industri aeroangkasa kerana mempunyai nisbah kuasa kepada berat yang tinggi. Ini bermaksud turbin gas boleh menghasilkan kuasa yang besar jika dibandingkan dengan keberatannya.
Setelah tamatnya Perang Dunia Kedua, dunia menyaksikan perang dingin yang berlaku di antara Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet. Fasa ini turut menjadi pemangkin kepada kemajuan teknologi turbin. Kedua-dua kuasa besar dunia masing-masing cuba untuk menonjolkan kecanggihan teknologi yang ada pada negara masing-masing. Bertitiktolak daripada itu, pada tahun 1961, Kesatuan Soviet telah berjaya menghantar manusia yang pertama ke angkasa lepas. Ini dikatakan sebagai salah satu pencapaian terulung sepanjang ketamadunan manusia. Kejayaan Yurin Gagarin ini telah memulakan perlumbaan untuk meneroka angkasa lepas. Pada tahun 1969, Amerika Syarikat mendakwa telah berjaya menghantar sepasukan angkasawan ke bulan sebagai tindak balas ke atas kejayaan Kesatuan Soviet dalam program angkasa lepasnya.
Kejayaan penerokaan angkasa lepas ini ialah hasil daripada penguasaan dalam teknologi turbin. Turbin merupakan salah satu komponen yang diperlukan untuk melancarkan sebuah roket ke angkasa lepas. Turbopam merupakan sebuah turbin yang membekalkan tenaga agar bahan pembakar dapat disalurkan ke enjin bagi tujuan pembakaran.
Selain kejayaan manusia meneroka angkasa lepas, kita turut menyaksikan kejayaan British dan Perancis memperkenalkan perkhidmatan kapal terbang kelajuan supersonic Concorde. Concorde memasuki pasaran kapal terbang penumpang pada tahun 1976. Kebolehan pesawat Concorde dalam mencapai halaju dua kali ganda bunyi merupakan sebuah manifestasi bahawa teknologi teknologi turbin gas adalah teknologi yang sudah berkembang kepada tahap yang memberansangkan. Concorde telah berjaya memendekkan masa perjalananan bagi penerbangan jarak jauh. Contohnya, penerbangan dari London ke New York hanya mengambil masa 3-4 jam dengan pesawat Concorde berbanding 7-8 jam dengan pesawat biasa. Namun demikian, Concorde terpaksa menamatkan perkhidmatannya pada 2003 atas pelbagai isu, antaranya ialah isu keselamatan. Kemuncak kepada penerbangan supersonik menerusi teknologi turbin gas dapat kita saksikan melalui penciptaan jet-jet pejuang. Jet-jet pejuang ini mampu bergerak melangkaui halaju bunyi dan turut mampu melakukan aksi-aksi akrobatik di udara. Malaysia juga memiliki beberapa jet pejuang sebegini yang dibeli daripada Rusia.
Menerusi penulisan diatas, tidak dapat dinafikan lagi bahawa teknologi turbin memiliki kepentingan yang strategik untuk sesebuah negara. Turbin merupakan alat penjana tenaga yang sangat penting kepada kehidupan manusia. Turbin membolehkan kita menikmati tenaga elektrik yang kita kecapi pada hari ini. Turbin juga telah membantu merevolusikan cara pengangkutan manusia menerusi penciptaan kapal laut dan kapal terbang.
Minat penulis terhadap bidang turbin ini lahir daripada kesedaran penulis terhadap kepentingan sesebuah negara dalam memiliki teknologi ini. Ini turut mendorong penulis untuk melanjutkan pengajian dalam bidang turbomesin iaitu bidang yang mengkaji ilmu berkaitan turbin. Bidang kajian penulis meliputi aspek rekaan serta cara bagaimana untuk meningkatkan kecekapan turbin gas. Kecekapan turbin yang lebih baik membolehkan turbin menjana tenaga dengan bahan bakar yang lebih sedikit dan menjimatkan.
Malaysia seharusnya mampu untuk memiliki dan mengeluarkan teknologi turbin tersendiri tanpa perlu bergantung kepada negara-negara lain. Teknologi untuk menjana elektrik secara besar-besaran seharusnya dimiliki oleh Malaysia kerana teknologi ini menjamin keselamatan tenaga elektrik di negara kita. Di zaman digital ini, tenaga elektrik adalah keperluan asasi bagi manusia dan seharusnya Malaysia mampu untuk menjana tenaga elektrik tanpa bergantung kepada teknologi luar. Di samping penjanaan tenaga, teknologi turbin turut boleh memartabatkan industri aeroangkasa. Penguasaan teknologi ini membolehkan Malaysia memiliki pesawatnya yang tersendiri tanpa bergantung kepada pihak lain. Kos pemilikan pesawat adalah sangat tinggi dan melibatkan rundingan diplomatik yang kadang-kalanya rumit dan perbelanjaan untuk operasi dan penyelenggaraan tempoh masa panjang. Amerika Syarikat sebagai contoh telah menyenaraikan teknologi turbin sebagai salah satu teknologi yang terkawal dan pembeliannya tentu melibatkan rundingan diplomatik.
Teknologi turbin telah melalui proses penyelidikan, pembangunan serta inovasi dalam tempoh masa yang amat panjang. Keupayaan untuk memiliki teknologi ini sudah tentu tidak dapat diraih dalam tempoh semalaman. Akan tetapi, penulis berharap kejayaan negara kita memiliki teknologi tentu dapat direalisasikan melalui sokongan dari pelbagai pihak. Kejayaan Malaysia membangunkan industri automotifnya mencerminkan bahawa teknologi turbin bukanlah suatu yang mustahil bagi Malaysia. Penulis yakin bahawa suatu hari Malaysia turut mampu memiliki teknologi turbinnya yang tersendiri seandainya ada usaha dan kesungguhan yang beterusan daripada pihak kerajaan, universiti, pemain industri serta rakyat Malaysia umumnya.
Biodata
Penulis merupakan seorang graduan ijazah sarjana dari Korea Selatan dalam bidang kejuruteraan mekanikal. Bidang kajian penulis tertumpu kepada bidang penghasilan tenaga menggunakan tenaga bendalir. Penulis bakal melanjutkan pengajian ke peringkat PhD dalam bidang aerodinamik mesin turbo (turbomachinery aerodynamics). Penulis kini merupakan seorang pembantu penyelidik di sebuah universiti awam di Malaysia. Penulis gemar menghabiskan masa lapang dengan bersiar-siar dan menikmati kopi.
