Turbina wiatrowa to duże urządzenie obrotowe, które zamienia energię wiatru na energię mechaniczną. Ta energia mechaniczna może być następnie wykorzystana do prostych zadań mechanicznych, takich jak obracanie dużych kół w celu mielenia ziarna, w którym to przypadku turbina wiatrowa nazywana jest wiatrakiem. Może być również wykorzystywany jako źródło energii elektrycznej, zarówno do zastosowań w pobliżu, jak i po przekazaniu liniami wysokiego napięcia do centralnej rozdzielni, w tym przypadku określany jest mianem generatora wiatrowego.
Turbina wiatrowa jest używana od wieków w formie wiatraka. W wielu częściach świata nadal intensywnie używa się turbin do mielenia ziarna i pompowania wody. Wiatraki umożliwiają ludziom bez dostępu do pomp elektrycznych pobranie wody z głębin gruntu, zapewniając dostęp do czystej wody i chroniąc przed chorobami przenoszonymi przez wodę.
W ostatnich latach turbina wiatrowa jako generator prądu zaczęła być wykorzystywana jako znaczące źródło wytwarzania energii na całym świecie. W globalnym odchodzeniu od energii z paliw kopalnych na rzecz bardziej zrównoważonych form energii, energia wiatrowa stała się ważnym graczem. Jest stosunkowo niedrogi, może być używany w wielu różnych regionach świata i może być dość wydajny. Chociaż istnieją pewne obawy środowiskowe związane z generatorami wiatrowymi, są one na ogół niewielkie, a na całym świecie dzięki wykorzystaniu energii wiatrowej wytwarza się ponad 120 gigawatów (GW) energii elektrycznej.
Same turbiny można podzielić na dwie odrębne grupy: turbiny wiatrowe o osi poziomej (HAWT) i turbiny wiatrowe o osi pionowej (VAWT). Większość turbin, do których ludzie są przyzwyczajeni, to HAWT, oparte na znanym projekcie wiatraka. Współczesne HAWTy są na ogół trójłopatowe, na szczycie ogromnych wież, aby przenieść je na wysokość, na której uskok wiatru jest znacznie większy.
Większość HAWT jest sterowanych przez komputery, które automatycznie zamieniają się w wiatr, aby jak najlepiej wykorzystać wiatr. HAWT nie wymagają żadnego cofania, ponieważ ich ostrza zawsze poruszają się prostopadle do wiatru. W rezultacie przez cały czas rotacji generują energię elektryczną, w przeciwieństwie do VAWT. Jednak HAWT są niezwykle drogie w transporcie, ponieważ są ogromne i często 20% całkowitych kosztów jest wydawane na sam transport. Dodatkowo ich wysokość może sprawić, że staną się nieestetyczne, a montaż jest procesem trudnym, kosztownym i czasochłonnym.
Z kolei turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu (VAWT) ma wał rotatora wystający prosto w powietrze, z foliami, które łapią wiatr i obracają cały wał. Najczęściej obserwowanym typem jest turbina wiatrowa Darrieus, która z grubsza wygląda jak duży trzepaczka do jajek. VAWT wymagają znacznie mniejszej wysokości, są znacznie tańsze w transporcie i instalacji oraz są w stanie wytwarzać energię elektryczną przy znacznie wolniejszych prędkościach wiatru niż HAWT. Ich ogólna wydajność wynosi jednak około 50% wydajności HAWT, a ponieważ znajdują się niżej nad ziemią, mają tendencję do odczuwania znacznie mniejszych prędkości wiatru.
Oprócz dwóch głównych typów turbin wiatrowych, które stanowią zdecydowaną większość turbin na świecie, istnieje również szereg niestandardowych konstrukcji. Są to zwykle odmiany HAWT lub VAWT, takie jak aerogenerator lub turbina z wirnikiem kanałowym. Zaproponowano również jeszcze dziwniejsze warianty, takie jak turbina wiatrowa z lewitacją magnetyczną i powietrzna turbina wiatrowa, aw niektórych przypadkach eksperymentowano z nimi. Jednak większość alternatywnych projektów nie spotkała się jeszcze z powszechną akceptacją komercyjną.