Die potentielle Energie wurde erstmals im 19. Jahrhundert vom schottischen Physiker William Rankine definiert. Er erklärte es als in einem System gespeicherte Energie, die in Arbeit umgewandelt werden könnte. In Bezug auf Windenergie kann dies als die Menge an nutzbarer Energie verstanden werden, die durch Windströmungen erzeugt werden kann. Solche Windenergie wird durch solche Mittel wie Windturbinen, Windmühlen, Windpumpen und die Segel von Schiffen in kinetische Energie umgewandelt. Die Menschheit nutzt seit langem die potenzielle Energie des Windes für ihre eigenen Zwecke: um Windmühlen anzutreiben, Getreide zu mahlen, Segelschiffe über das Meer zu schieben und neuerdings Strom zu produzieren.
Die potentielle Windenergie wird in Joule gemessen. Ein Joule ist definiert als die Arbeit, die benötigt wird, um ein Watt Leistung für einen Zeitraum von einer Sekunde zu erzeugen. Die grundlegende Theorie der Windenergie besagt, dass Wind mit einer bestimmten Geschwindigkeit und Stärke genügend Joule Energie erzeugen kann, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen. Wenn beispielsweise eine stetige Brise die Rotorblätter einer Windkraftanlage 10 Umdrehungen pro Sekunde dreht und jede Umdrehung 1.5 Joule erzeugt, dann würde die resultierende potenzielle Windenergie 15 Joule betragen. Dies bedeutet, dass es jede Sekunde vernünftigerweise 15 Watt Energie produzieren könnte.
Wenn der Wind im gleichen Beispiel eine Stunde lang mit derselben stetigen Brise weiter weht, würde er 54 Kilowatt Strom produzieren. Die potentielle Energie der Brise würde 54,000 Joule pro Stunde betragen. Eine solche Zahl könnte eine 100-Watt-Glühbirne 540 Stunden lang ununterbrochen mit Strom versorgen, bevor sie aufgebraucht ist.
Die Formel zur Ermittlung des Windenergiepotenzials wird auch verwendet, um die wirtschaftliche Machbarkeit von Windkraftanlagenfeldern und anderen Windenergiegewinnungsmethoden zu bewerten. In Gebieten mit konstantem Wind kann es eine wirtschaftlich sinnvolle Entscheidung sein, seine Kraft zu nutzen. In Gebieten, in denen die Luftbewegung nicht konstant ist, können jedoch die Kosten für die Einrichtung und Wartung von Windturbinen und anderen Geräten zur Energiegewinnung alle möglichen Vorteile aufwiegen.
Um die Wirtschaftlichkeit zu ermitteln, wird die Formel zur Ermittlung der Windenergiepotenziale aus dem vorherigen Beispiel verwendet und dann mit der Anzahl der vorgeschlagenen Windenergieanlagen multipliziert. Wenn im vorherigen Beispiel eine einzelne Windkraftanlage 54,000 Joule elektrische Energie pro Stunde erzeugt, kann vernünftigerweise davon ausgegangen werden, dass zehn Windkraftanlagen eine potenzielle Windenergie von 540,000 Joule pro Stunde haben. Nach dieser Schätzung hat die potenzielle Windenergie eines solchen Windturbinenfeldes das Potenzial, 540 Kilowattstunden Strom pro Stunde zu produzieren, solange der Wind anhält.