Rüzgâr türbini
Verimlilik

Kütle korunumu, bir türbine giren ve çıkan hava kütlesinin eşit olması gerektiğini ifade eder. Benzer şekilde, enerji korunumu, gelen rüzgardan türbine verilen enerjinin, giden rüzgardaki enerji ile elektrik enerjisine dönüştürülen enerjinin birleşimine eşit olmasını belirtir. Giden rüzgar hala bir miktar kinetik enerjiye sahip olacağından, elektrik enerjisine dönüştürülebilecek maksimum bir giriş enerjisi oranı olmalıdır. Buna göre, Betz yasası, bir rüzgar türbini tarafından elde edilebilecek maksimum rüzgar gücü çıkarımını, Betz katsayısı olarak bilinen, havanın kinetik enerjisinin türbine ulaşma hızının 16⁄27'si (%59,3) olarak verir.
Bir rüzgar makinesinin maksimum teorik güç çıkışı, havanın kinetik enerjisinin makinenin etkin disk alanına ulaşma hızının 16⁄27 katıdır. Diskin etkin alanı A ve rüzgar hızı v ise, maksimum teorik güç çıkışı P şu şekildedir:
burada ρ havanın yoğunluğu'dur.
Rüzgar enerjisinin nihai fiyatını etkileyen faktörler arasında rüzgar-rotor verimliliği (rotor kanat sürtünmesi ve sürüklenmesi dahil) de yer alır.
Şanzıman, jeneratör ve konvertör kayıpları gibi diğer verimsizlikler, rüzgar türbini tarafından verilen gücü azaltır. Bileşenleri aşırı aşınmadan korumak için, teorik güç rüzgar hızının küpü kadar arttıkça, alınan güç nominal çalışma hızının üzerinde sabit tutulur ve bu ise teorik verimliliği daha da azaltır. 2001'de, ticari kamu hizmetine bağlı türbinler, nominal çalışma hızında rüzgardan alınabilen gücün Betz sınırının %75 ila %80'ini sağladı.
Verimlilik zamanla biraz azalabilir, bunun başlıca nedenlerinden biri kanatlardaki toz ve böcek leşleridir, bu da aerodinamik profili değiştirir ve esasen kanat profilinin kaldırma-sürükleme oranını azaltır. Danimarka'da 10 yıldan eski 3128 rüzgar türbininin analizi, türbinlerin yarısında azalma olmadığını, diğer yarısında ise yılda %1,2 üretim azalması olduğunu göstermiştir.
Genel olarak daha istikrarlı ve sabit hava koşulları (özellikle rüzgar hızı) istikrarsız hava koşullarında bir rüzgar türbinininkinden ortalama %15 daha fazla verimlilikle sonuçlanır, böylece istikrarlı koşullar altında rüzgar hızında %7'ye kadar artışa izin verir. Bunun nedeni, daha yüksek atmosferik istikrar koşullarında oluşan daha hızlı toparlanma rüzgarının çıkması ve daha büyük akış sürüklenmesidir. Ancak, rüzgar türbini rüzgar çıkışlarının istikrarlı bir ortamın aksine istikrarsız atmosfer koşullarında daha hızlı toparlandığı bulunmuştur.
Farklı malzemelerin rüzgar türbinlerinin verimliliği üzerinde farklı etkileri vardır. Ege Üniversitesi'nde yapılan bir deneyde, her biri bir metre çapında üç kanatlı üç rüzgar türbini, Cam ve cam/karbon epoksi, cam/karbon ve cam/polyester olmak üzere farklı malzemelerden yapılmış kanatlarla inşa edildi. Test edildiğinde, sonuçlar daha çok toplam kütleli malzemelerin daha büyük bir sürtünme momentine ve dolayısıyla daha az güç katsayısına sahip olduğunu gösterdi.
Hava hızı, türbin verimliliğine en büyük katkıyı sağlayan etkendir. Doğru yeri seçmenin önemi de buradan gelir. Kara ile okyanus arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle kıyıya yakın yerlerde rüzgar hızı fazla olur. Bir diğer seçenek de türbinleri dağ sırtlarına yerleştirmektir. Rüzgar türbini ne kadar yüksek olursa, ortalama rüzgar hızı da o kadar fazladır. Rüzgâr kırıcı aynı zamanda türbinin yakınındaki rüzgâr hızını da artırabilir.