Tua bin gió là các thiết bị chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng điện. Kết quả của hơn một ngàn năm phát triển cối xay gió và kỹ thuật hiện đại, các tuabin gió ngày nay được sản xuất trong một loạt các trục ngang và trục dọc. Các tuabin nhỏ nhất được sử dụng cho các ứng dụng như sạc pin cho nguồn điện phụ trợ. Các tuabin lớn hơn có thể được sử dụng để đóng góp một phần nhỏ năng lượng vào nguồn điện được sử dụng trong nước. Tiêu biểu như những mảng tua-bin lớn, còn được gọi là trang trại gió, đã trở thành nguồn năng lượng tái tạo và được sử dụng ở nhiều nước và là một phần chiến lược trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Thiết kế tuabin gió là quá trình xác định hình dạng và thông số kỹ thuật của một tuabin gió để trích năng lượng từ gió.[1] Việc lắp đặt tuabin gió bao gồm các hệ thống cần thiết để thu năng lượng từ gió, đưa tuabin vào gió, chuyển đổi vòng quay cơ học thành năng lượng điện, và các hệ thống khác để cho quá trình có thể bắt đầu, dừng và từ đó điều khiển được tuabin.

Năm 1919, nhà vật lý người Đức Albert Betz đã chỉ ra rằng đối với một máy khai thác năng lượng gió lý tưởng, các định luật cơ bản về bảo tồn khối lượng và năng lượng cho phép không được vượt quá 16/27 (59,3%) động năng của gió. Định luật Betz này có thể được tiếp cận trong các thiết kế tuabin hiện đại, có thể đạt tới 70 đến 80% giới hạn Betz lý thuyết.[2][3]

Khí động học của tuabin gió không đơn giản. Luồng không khí ở các lưỡi dao không giống như luồng không khí ở xa tuabin. Bản chất từ việc năng lượng được tách ra từ không khí cũng làm cho không khí bị lệch hướng bởi tuabin. Ngoài ra khí động lực học của một tuabin gió ở bề mặt rotor còn thể hiện hiện tượng hiếm thấy trong các lĩnh vực khí động học khác. Hình dạng và kích thước của lưỡi dao của tuabin gió được xác định bởi hiệu suất khí động học cần thiết để trích xuất năng lượng từ gió, và do sức mạnh cần thiết để chống lại các lực trên lưỡi dao.[4]

Ngoài thiết kế khí động học của lưỡi dao, thiết kế của một hệ thống năng lượng gió hoàn chỉnh cũng phải giải quyết thiết kế của trục quay trung tâm rotor, vỏ bọc, cấu trúc tháp, máy phát điện, điều khiển và nền móng của thiết bị.[5]Thiết kế tuabin được sử dụng rộng rãi ở các công cụ mô phỏng và mô phỏng máy tính. Những điều này ngày càng trở nên tinh vi hơn và được nhận xét bởi một bài đánh giá hiện đại gần đây của Hewitt và các cộng sự.[6] Các yếu tố thiết kế xa hơn cũng phải được xem xét khi tích hợp tuabin gió vào lưới điện.