O turbină cu elice aparține unui grup de mașini care convertesc energia fluxului de fluid sau gaz în mișcare de rotație. După cum indică această descriere, aceste mașini se încadrează în două categorii de bază: turbine cu elice eoliene sau cu apă. Forța de rotație pe care o produc aceste mașini este folosită cel mai frecvent pentru a genera energie electrică și, într-o măsură mai mică, pentru a furniza lucrări mecanice. Exemple comune de variante de lucru mecanice ale turbinei cu elice sunt morile de vânt și anumite tipuri de mori cu apă. Datorită naturii abundente, regenerabile și ieftine a sursei de energie a turbinei cu elice, este una dintre cele mai rentabile și mai ecologice metode de producere a energiei concepute vreodată.
O turbină cu elice aplică teoria convențională a elicei în sens invers pentru a valorifica energia cinetică latentă în fluxurile de gaz și fluid. Elicele constau dintr-un arbore central cu cel puțin două pale sau palete opuse, în formă de folie, atașate la acesta. Acestea sunt în general întoarse de o sursă externă de energie pentru a produce forță prin împingerea sau deplasarea aerului sau a lichidului peste lame. Într-o turbină cu elice, acest principiu este inversat; un flux sau aer sau lichid deplasează paletele, făcându-le să rotească arborele.
Turbinele eoliene sunt utilizate pe scară largă pe tot globul pentru a valorifica energia eoliană pentru a genera electricitate, a rula mori sau a pompa apă. Turbinele cu elice acționate de vânt pot avea un design cu axă orizontală sau verticală. Varianta cea mai ușor recunoscută este turbina cu axă orizontală care include morile de vânt tradiționale și generatoarele eoliene cu elice de tip aeronave. La fel de eficiente sunt și noua generație de modele de axă verticală, care prezintă palete plate sau curbate care antrenează un arbore vertical. Acestea includ paleta curbată Savonius, paleta plată Giromill și tipurile distinctive de „bătător de ouă” Darrieus.
Turbinele orizontale mai vechi necesită ca capul turbinei să fie mereu întors în vânt. În cazul exemplelor mai mici, o cârmă simplă în stil giruetă rotește capul pivotant al turbinei. Turbinele mai mari utilizează un sistem de senzori de vânt și servomotoare pentru a menține elicea transformată în vânt. Majoritatea modelelor de turbine cu elice acționate de vânt folosesc o cutie de viteze pentru a conduce generatorul sau manivela pompei la viteza corectă.
Turbinele cu elice acționate de apă sunt în mod obișnuit asociate cu centrale hidroelectrice mari, deși există mai multe aplicații industriale și agricole mai mici. Aceste turbine funcționează în același mod ca și frații lor acționați de vânt, deși designul lor de bază diferă substanțial. Aceste mașini sunt, în general, mult mai mari și au design de lame care sunt de obicei mai scurte decât variantele acționate de vânt. Cea mai comună dintre aceste turbine mai mari acționate de apă este turbina Kaplan. Turbinele Kaplan sunt unități de reacție cu înălțime redusă, debit mare, utilizate în majoritatea instalațiilor hidroelectrice mari.
Varianta Kaplan are lame reglabile în pas, care conduc la niveluri de eficiență de obicei de peste 90% într-o gamă largă de condiții de nivel și debit al apei. O mare parte a eficienței este obținută printr-o cale de curgere a apei proiectată cu grijă, care determină decelerația fluidului de ieșire. Această decelerare duce la un transfer al cantității maxime de energie cinetică către mecanismul elicei. Turbinele Kaplan pot produce puteri de 100 megawați (100,000,000 de wați) sau mai mult.
Turbina cu elice folosește surse de energie regenerabile și gratuite sau extrem de ieftine în comparație cu opțiunile de combustibili fosili. Progresele în tehnologiile utilizate în aceste dispozitive extind continuu limitele eficienței și capacității lor și se pot dovedi a fi înlocuitori viabile pentru combustibilul convențional în viitorul apropiat. Tehnologia turbinelor cu elice devine, de asemenea, din ce în ce mai accesibilă, ceea ce îi sporește și mai mult rolul în domeniul unui scenariu de alimentare cu energie mai curat și mai ecologic.