Das Design von Windkraftanlagen lässt sich in zwei Grundtypen einteilen: Turbinen mit horizontaler und vertikaler Achse. Horizontale Windkraftanlagen sind die bekanntesten und am häufigsten verwendeten. Das Design für Windturbinen mit vertikaler Achse ist im Gange und wird derzeit hauptsächlich von einzelnen Erfindern beschafft. Mit der Popularität von Windkraftanlagen wachsen auch die Gestaltungsmöglichkeiten.
Horizontale Windkraftanlagen sind am beliebtesten, weil sie effizient und kostengünstig sind. Im Gegensatz zu vertikalen Windturbinenkonstruktionen basieren horizontale Turbinen hauptsächlich auf alten Windmühlenkonstruktionen. Horizontale Turbinen variieren in der Größe, aber die größeren Modelle sind am effizientesten und produzieren mehr Energie.
Das Design für eine horizontale Turbine ist einfach. Die Turbine besteht aus zwei oder drei Blättern, die, wenn sie vom Wind angetrieben werden, ein Zahnrad bewegen. Das Getriebe treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Das Getriebe und der Generator werden in der Gondel gehalten, die oben auf der Turbinenwelle sitzt. Ein Gierantrieb bei bestimmten horizontalen Modellen stellt die Blätter ein, um die Position des Windes zu maximieren.
Obwohl vertikale Windkraftanlagen aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrades nicht so beliebt sind, werden ständig neue Designs und Modelle produziert. Eine der Grundideen für das Design vertikaler Windkraftanlagen besteht darin, die Lärmbelästigung und die potenzielle Schädigung von Vögeln durch die horizontale Windkraftanlage zu minimieren. Vertikale Windkraftanlagen haben Flügel und ihr Design variiert stark.
Ein vertikaler Windturbinenstil ist der Darrieus, der im Aussehen mit einem Schneebesen verglichen wird. Der Darrieus hat ein Tragflächendesign, das die Auftriebskräfte des Windes nutzt, um sich zu bewegen, ähnlich wie die Flügel eines Flugzeugs. Dieses vertikale Modell ist nicht selbststartend und benötigt einen Motor, um Geschwindigkeit zu erzeugen, bevor er selbst ein signifikantes Drehmoment erzeugt. Der Darrieus ist sehr ineffizient, genug Windenergie zu produzieren, um Strom zu produzieren.
Savonius ist ein weiteres vertikales Windturbinendesign. Obwohl er etwas effizienter als das Darrieus-Modell ist, wird der Savonius am besten für die Energieerzeugung im kleinen Maßstab verwendet. Der Savonius nutzt die Widerstandskraft, um sich zu bewegen, indem er den Wind in einer Form umhüllt, die einem halben Fass ähnelt. Dieses Modell ist außerdem extrem leise und hält starken Wind ohne Schaden aus.
Das Unternehmen Mariah Power hat den Windspire® entwickelt, ein Turbinenmodell, das ebenfalls ein Tragflächendesign verwendet. Die Windkraftanlage ist extrem hoch und schmal. Es besteht aus drei Tragflächen, die den Wind auffangen und auf einer großen vertikalen Achse drehen.
Neben dem Design großer Windkraftanlagen werden auch kleinere Modelle wie der Honeywell und der WindCube® für den Hausgebrauch entwickelt. Der Honeywell sieht aus wie ein Ventilator, während der WindCube® aus horizontalen Flügeln besteht, die sich innerhalb eines Würfels bewegen. Beide Modelle würden auf einzelnen Häusern oder Gebäuden funktionieren.