thumb|Windturbines op de rechter havendam in Zeebrugge thumb|Een van de vier windturbines (2005) uit Lanaken industriepark. Met tandwielkast. thumb|Windturbines in opbouw voor het windmolenpark voor de Noord-Hollandse kust thumb|Opbouw van windturbine te ArcelorMittal Gent thumb|Onderdelen van een windturbine thumb|Tonmolen met verticale as te Paasloo. Deze molen wordt gebruikt om een waterpomp aan te drijven, maar met hetzelfde principe kan een generator aangedreven worden. Een windturbine is een turbine die de energie van de wind omzet in elektriciteit door middel van een generator. Moderne windturbines onderscheiden zich hiermee van traditionele windmolens, die direct gebruikmaken van de mechanische energie om bijvoorbeeld graan te malen (korenmolen) of water te pompen (poldermolen). Windturbines worden vaak toegepast in windmolenparken. Ook boeren hebben soms een windturbine op hun erf staan, zodat ze zelf windenergie kunnen opwekken om hun boerderij van stroom te kunnen voorzien.
Indeling en vermogen Windturbines kunnen naargelang de bouw en het geleverde vermogen ingedeeld worden volgens grootte: kleine windturbines, soms ook mini-windturbines genoemd: maximaal 15 m masthoogte (hier gemeten vanaf het maaiveld waarop de windturbine wordt geplaatst), en een vermogen van 0,5 tot 10 kW (kilowatt). middelgrote windturbines: vanaf 15 m masthoogte en een vermogen van 10 tot maximaal 300 kW. grote windturbines: vermogen groter dan 300 kW; moderne windturbines halen vermogens tot 12 MW (megawatt).
Horizontale of verticale as De twee hoofdtypes windturbines zijn de horizontale-asturbine en de verticale-asturbine. Windturbines met een horizontale as worden wereldwijd het meest toegepast. Verticale-aswindturbines (VAWT) zijn onafhankelijk van de windrichting. Voor toepassing in bebouwde omgeving of op gebouwen zijn verticale-asturbines zeer geschikt.
Onderdelen Een windturbine bestaat uit een fundering, een mast, een gondel met daarin de elektrische generator en zo nodig de versnellingsbak en een voor de gondel geplaatste naaf, waaraan turbinebladen zijn bevestigd. Verder is er een gelijkrichter, die de door de generator opgewekte spanning gelijkricht, en een gelijkspanning-naar-driefasenomzetter, waarmee het opgewekte vermogen aan het elektriciteitsnet geleverd wordt. Bij kleine vermogens (1 tot 3 kW) 1 fase 230 volt.
De feitelijke turbine bestaat in meer dan 99% van de horizontale-asturbines uit drie bladen, ook wieken of vleugels genoemd). Oude Lagerwey-ontwerpen, nu nog door WES Energy Solutions gefabriceerd, hebben twee bladen.
Fundering Een windturbine moet goed verankerd worden met de grond waarop hij staat. Op land wordt uit kostenoverweging vaak een ondiepe fundering gebruikt. De fundering is gemaakt van beton, en is voorzien van doorvoeren waar de elektriciteitskabel doorheen kan.
Bij offshorewindparken zijn er drie gangbare funderingstypen, een driebenige voet (tripod), een bucket-fundament of een rechte mast (monopile). Het laatste type wordt het meeste toegepast. Er wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om windturbines met drijflichamen te maken waarbij geen directe verankering meer is met de zeebodem. Hierdoor zou plaatsing van windturbines in dieper water mogelijk worden. Deze zijn echter nog in de testfase.
Omdat moderne windturbines groter zijn dan oudere versies, is het doorgaans niet mogelijk om de fundering daarvan te gebruiken voor nieuwe windturbines.
Mast Een mast van een windturbine moet veel belasting kunnen verdragen. Groter nog dan de belasting van de gondel, generator en bladen is de windbelasting die de mast te verduren krijgt. Daarom is de regel: hoe hoger de mast, hoe breder de voet. De masthoogte van windturbines is met de jaren ook sterk gestegen. Waren de windturbines rond 1980 ongeveer 15 meter hoog, midden jaren 1990 hadden ze al een hoogte van 50 meter. Tegenwoordig (2022) zijn turbines te verkrijgen met tiphoogte tot 260 meter. (General Electric Halide X) 12 MW, bedoeld voor off-shore.
De mast kan gemaakt zijn van beton of staal. Afhankelijk van de grootte ervan kan deze door middel van lieren opgetakeld worden. Grotere exemplaren moeten met behulp van een kraan in elkaar gezet worden. Binnen in de mast bevinden zich een ladder, eventueel een lift en de stroomkabels.
Het transport van masten van de productielocatie naar de bouwplaats is een grote logistieke uitdaging. Omdat een mast in een stuk qua gewicht en omvang niet te transporteren valt, wordt de mast in onderdelen getransporteerd en op locatie in elkaar gezet. De verschillende onderdelen zijn zo groot mogelijk. Een stalen mast bestaat uit twee tot vier secties die met flensverbindingen aan elkaar bevestigd worden. De wanddikte bedraagt 20 tot 60 millimeter.
Gondel In de gondel bevindt zich een generator, en in sommige types ook de tandwielkast (Vestas, GE, Nordex, Siemens Gamesa Renewable Energy). Aan een windturbine is meestal direct te zien of er met een tandwielkast (die het toerental van de wieken opvoert naar waardes die gunstig zijn voor de generator 2000...8000 tpm) en normale generator gewerkt wordt (gondel klein, meestal rechthoekig) of met direct drive (gondel groter, eivormig of cilindervormig) waar aan de voorkant een rotor met permanente Neodymiummagneten (Lagerwey, Darwind/XEMC, Siemens Gamesa Renewable Energy, Goldwind, mogelijk ook deels Vesta, GE Halide X) of een met gelijkstroom bekrachtigde multipool (>100) rotor (Enercon), die direct met de hoofdas ronddraait. Soms is ook een ronde stator van buitenaf zichtbaar, die vóór de overigens rechthoekige gondel is geplaatst. Ook dan hebben we te maken met direct drive. De direct drive generator met gelijkstroom bekrachtigde rotor heeft Enercon vanaf 1993 in al haar windturbines toegepast. De mechanische en magnetische eigenschappen van de polen van een bekrachtigde rotor hebben veel kleinere toleranties dan die van permanente neodymiummagneten, wat in een rustige loop van de generator met bekrachtigde rotor resulteert. Nadeel van de bekrachtigde rotor is extra verlies in de rotor, voordeel is dat het veld geoptimaliseerd kan worden voor minimaal totaalverlies (generator en omvormer) en dat te hoge spanning bij hoge snelheden kan worden voorkomen, dit ter bescherming van de genoemde omzetter. De generator levert wisselstroom met variabele frequentie en amplitude, die gelijkgericht wordt en daarna omgezet (in Europa) in 3 fasen 50 Hz wisselspanning. Voor grotere vermogens (> 300 kW) wordt deze op het middenspanningsnet aangesloten. Bij particulier gebruik zal meestal het vermogen tussen 1 en 3 kW liggen. Dan 1 fase 230 V 50 Hz. Grotere vermogens particulier of klein bedrijf: 3 fasen 400 volt.
Wieken De wieken van een windturbine zijn belangrijke onderdelen. Moderne wieken zijn gemaakt van met glasvezel of koolstofvezel versterkte kunststof. De maximale bladlengte van moderne windturbines ligt rond de 65 meter bij turbines op het land en rond de 85 meter bij offshore turbines. De naaf is het punt waar de wieken bij elkaar komen. De wieken zijn getordeerd, immers de snelheid van een wiek is afhankelijk van de afstand tot het hart van de hoofdas van de gondel. Dicht bij de naaf lopen de bladen bijna loodrecht op het vlak waarin de turbine draait en aan de buitenkant maken ze maar een heel kleine hoek met dat vlak. Daarnaast wordt de hele wiek afhankelijk van de windsnelheid geroteerd voor maximaal vermogen bij de op dat moment heersende windsnelheid. Dit wordt gedaan met kleine in de naaf gemonteerde motoren. Eigenlijk zouden de bladen daarbij ook meer of minder moeten kunnen torderen voor een optimaal profiel bij iedere windsnelheid. Het Duitse Fraunhofer instituut is bezig met proeven op dat gebied.https://www.deingenieur.nl/artikel/windturbine-efficienter-door-vervorming-blad
Kleur thumb|Duitse windturbines nabij de Limburgse grens Windturbines zijn doorgaans geheel wit. In de jaren 1980 werd in Denemarken onderzoek gedaan naar het visueel reduceren van windturbines, waarbij bleek dat wit vanaf de grond het minst opviel, terwijl het boven vanuit de lucht wel goed zichtbaar was. Voor de kleur wit zijn zelfs standaardkleuren in gebruik: RAL 9010 voor witte turbines, of RAL 7035 voor lichtgrijze turbines. Voor omstandigheden in slecht weer worden soms rode strepen of punten op de wieken aangebracht, en Duitse turbines hebben een rode streep als ze binnen vijf kilometer van een vliegveld staan, of twee strepen bij grotere afstand. In gebieden met veel sneeuw wordt de mast soms rood/wit gestreept.
Hoewel eerdere studies op Smøla in Noorwegen aantoonden dat het zwart verven van één wiek van een windturbine het aantal vogelbotsingen aanzienlijk kan verminderen, liet een driejarig veldonderzoek in de Eemshaven (2021–2024) zien dat dit daar geen opvallend effect had. Het onderzoek, uitgevoerd in opdracht van de provincie Groningen en energiebedrijf RWE en in samenwerking met verschillende windenergiebedrijven, overheden en Vogelbescherming Nederland, suggereert dat de effectiviteit van een zwarte wiek kan variëren afhankelijk van de lokale omgeving en soortenrijkdom.
Onderhoud en einde levensduur Bij windturbines wordt er gemiddeld vier keer per jaar gepland onderhoud verricht: visueel, smering, elektrisch en het mechanische onderhoud. Dit probeert men zoveel mogelijk uit te voeren op windluwe dagen, zodat er zo min mogelijk productieverlies is. Dit geldt voor alle windturbines. Mogelijk is door de grote diameter van een direct generator een veelvuldige correctie van de luchtspleet tussen rotor en stator nodig. En bij Enercon zullen de borstels voor het aanvoeren van de rotorbekachtigingsstroom regelmatig vervangen moeten worden, tenzij men het vermogen transformatorisch overdraagt.
Windturbines komen ook aan het eind van hun levensduur. De afgedankte wieken werden in Nederland oorspronkelijk begraven maar in 2025 mocht dat niet meer. Rijkswaterstaat deed een proef om de afgedankte wieken als geluidsscherm toe te passen.
Karakteristieke afmetingen Masthoogte Mastdiameter onder Mastdiameter boven Turbineashoogte is de afstand van het maaiveld tot het hart van de hoofdas van de turbine, waarop de naaf met daaraan de turbinebladen zijn bevestigd. Rotordiameter is de diameter van de cirkel, die de punten van de rotorbladen beschrijven. Turbinetiphoogte is de afstand van maaiveld tot de punt van een turbineblad, dat verticaal omhoog staat. Is gelijk aan turbineashoogte plus de helft van de rotordiameter.
Voor- en nadelen thumb|Windenergie is een van de energiebronnen die het minst doden veroorzaakt en het minst broeikasgassen uitstoot. thumb|Kosten windenergie ten opzichte van andere energiebronnenDe belangrijkste voordelen van windenergie zijn: Vermindering van het gebruik van fossiele brandstoffen als steenkool, aardolie en aardgas Relatief lage exploitatiekosten (wind is gratis) Minder luchtvervuiling (fijnstof) en CO2-uitstoot ten opzichte van andere energiebronnen Verminderde afhankelijkheid van andere energiebronnen en hun leveranciers (olie- en gasproducerende landen) Lokale energieopwekking bij het ontbreken van de aansluiting op een regionaal distributienetwerk voorkomt netcongestie; (Lokale) werkgelegenheid vanwege productie, installatie en onderhoud Uit Brits onderzoek blijkt dat de meeste windturbines na 25 jaar nog steeds economisch rendabel zijn.Windturbines blijven tenminste 25 jaar productief, NU.nl, 22 februari 2014 Economisch voordeel voor omwonenden. In toenemende mate worden er coöperaties opgericht om met name bewoners rond de molens te laten meeprofiteren van de opbrengsten van windenergie. Het delen in de opbrengst kan soms ook plaatsvinden als compensatie voor schade of de nadelen van de windmolens.
De belangrijkste nadelen van windenergie zijn: