Windkraftanlagen wandeln die Energie des Windes in Strom um. Eine Windkraftanlage besteht aus zwei grundlegenden Komponenten: Rotorblättern, die vom Wind bewegt werden, sowie dem mechanischen Getriebe und dem Stromgenerator. Während der Wind die Turbinenblätter bewegt, bewegt die Rotorwelle die Zahnräder im Getriebe. Diese Bewegung erzeugt Energie, die vom Stromgenerator aufgenommen und in das Stromnetz eingespeist wird. Es gibt zwei Arten von Windkraftanlagen: horizontale Achse und vertikale Achse.
Eine Horizontalachsen-Windturbine (HAWT) ist im Aussehen einer Windmühle sehr ähnlich. Der elektrische Generator und die Hauptrotorwelle befinden sich an der Spitze des Turms. Windsensoren und Servomotoren werden häufig verwendet, um Windkraftanlagen automatisch nach der vorherrschenden Windrichtung auszurichten. Das Getriebe wandelt die große, langsame Drehung in die zur Stromerzeugung notwendige Drehzahl um.
Die Rotorblätter von Windkraftanlagen sind sehr steif und bestehen aus einer Kombination aus harten Kunststoffen und Leichtmetallen. Die Rotorblätter werden vor dem Turm installiert und sind in der Regel gegen den Wind gerichtet. Dies geschieht, um ein Zurückdrücken der Schaufeln in den Turm zu verhindern und Turbulenzkräfte aufzunehmen
Normalerweise gibt es drei Rotorblätter an einer Windkraftanlage. Sie sind zwischen 65 und 130 Meter lang und hell gefärbt. Bei hohen Windgeschwindigkeiten verfügen alle Windenergieanlagen über eine Abschaltfunktion. Diese Funktion wird verwendet, um Schäden an der Windturbinenausrüstung zu vermeiden.
Eine Vertikalachsen-Windturbine (VAWT) unterscheidet sich geringfügig von der HAWT. Bei diesem Modell befinden sich Generator und Getriebe am Boden, am Fuß der Turbine. Diese Verschiebung ermöglicht eine größere Flexibilität und macht es überflüssig, die Turbine direkt in den Wind zu richten. Die Anordnung der mechanischen Ausrüstung am Boden der Turbine macht sie für Reparaturen und Wartungsarbeiten besser zugänglich.
VAWTs werden normalerweise auf dem Boden oder auf einem Gebäudedach installiert. Die Windgeschwindigkeit in dieser Höhe ist normalerweise langsamer und erzeugt daher weniger Energie. Eine mögliche Lösung besteht darin, eine sehr lange Achse zu erstellen, was erhebliche Ressourcen und Materialien erfordert.
Auf dem Dach montierte Geräte nehmen Wind auf, der durch die Gebäudeform über das Dach geleitet wurde. Diese Funktion kann die Windgeschwindigkeit erheblich erhöhen. Eine Dachturbine sollte so installiert werden, dass die Rotorblätter mindestens die halbe Gebäudehöhe vom Dach entfernt sind. Dies ist die ideale Entfernung, um die meiste Windenergie einzufangen.