Anlagen mit vertikaler Achse

 
Es gibt im Wesentlichen zwei Bauformen von Windkraftanlagen: solche mit senkrechter Drehachse und solche mit waagrechter Achse. Aus historischer Sicht sind Windrotoren, deren Drehachse senkrecht steht, die älteren.

Moderne Vertikalachser sind beispielsweise der Darrieus-Rotor, der Heidelberg-Rotor und der Savonius-Rotor.

Darrieus-Rotor

Der Darrieus-Rotor, den sich der Franzose George Darrieus 1929 patentieren ließ, arbeitet nach dem Auftriebsprinzip. Er hat zwei oder drei Rotorblätter, die als Mantellinien ausgeführt sind. Sein Vorteil liegt darin, dass seine Funktion nicht von der Windrichtung abhängt. Außerdem können die mechanischen und elektrischen Bauelemente auf dem Boden untergebracht werden. Da aber auch der Rotor näher zum Boden ist, ist die Energieausbeute geringer und beträgt nur etwa 75 % derjenigen von Anlagen mit waagrechter Achse. Der Darrieus-Rotor ist schlechter regelbar und läuft im Allgemeinen nicht von alleine an und braucht eine Anlaufhilfe. Zahlreiche Anlagen mit Darrieus-Rotor stehen in den Windparks von Kalifornien.

Heidelberg-Rotor

Der Heidelberg-Rotor empfiehlt sich als besonders robuste Windanlage, die zum Beispiel auch in der Antarktis eingesetzt werden kann. Mit seinen zwei bis drei senkrecht umlaufenden Rotorblättern nützt er das Auftriebsprinzip. Anlagen mit Heidelberg-Rotoren verfügen über einen neu entwickelten Generator, den so genannten Wanderfeldgenerator. Mit dem Rotor drehen sich ringartig angeordnete Dauermagnete um die am Mast angebrachten Wicklungen des Stators. Heidelberg-Rotoren sind bisher vor allem in England als Prototypen gebaut worden.

Savonius-Rotor

Auch die Entwicklung des finnischen Kapitänleutnants Sigurd Savonius gehört zu den Vertikalachskonvertern. Der Savonius-Rotor wurde gegen Ende des 19. Jahrhunderts bekannt und arbeitet nach dem aerodynamischen Widerstandsprinzip. Der Wind findet in der Schaufelöffnung einen höheren Widerstand als in der Schaufelrückseite. So ergibt sich ein Drehmoment, das beide Schaufeln abwechselnd in die Windrichtung bringt. Savonius-Rotoren laufen schon bei relativ geringen Windstärken an. Ihr Wirkungsgrad erreicht aber nur 23 %. Sie werden daher vorwiegend als Anlaufhilfe für Darrieus-Rotoren sowie für Entlüftungszwecke bei Fabrikhallen, Autos und Schiffen verwendet.