Darrieus rüzgâr türbini
Çalışma yöntemi

Darrieus tasarımının orijinallerinde, kanat profilleri simetrik olacak ve sıfır ayar açısına sahip olacak şekilde yani kanat profillerinin takıldıkları yapıya göre ayarlandığı açıya göre düzenlenmiştir. Bu düzenleme, rüzgara doğru döndürülmesi gereken geleneksel tipin aksine rüzgarın hangi yönden estiğine bakmaksızın eşit derecede etkilidir.
Darrieus rotoru dönerken, aerofoiller dairesel bir yolda havada ileri doğru hareket eder. Kanatla karşılaştırıldığında, bu yaklaşan hava akışı rüzgara vektörel olarak eklenir, böylece ortaya çıkan hava akışı kanatta değişken küçük bir pozitif hücum açısı yaratır. Bu, belirli bir "eylem çizgisi" boyunca eğik bir şekilde öne doğru işaret eden net bir kuvvet oluşturur. Bu kuvvet, belirli bir mesafede türbin ekseninin ötesine doğru yansıtılabilir, şafta pozitif tork verir ve böylece halihazırda hareket ettiği yönde dönmesine yardımcı olur. Rotoru döndüren aerodinamik prensipler, otojirolardaki ve otorotasyondaki normal helikopterlerdeki prensiplere eşdeğerdir.
Kanat profili aygıtın arkası etrafında hareket ettikçe, hücum açısı ters işarete değişir, ancak üretilen kuvvet hala dönüş yönünde eğiktir, çünkü kanatlar simetriktir ve donanım açısı sıfırdır. Rotor, rüzgar hızıyla ilgisi olmayan bir hızda ve genellikle çok daha hızlı döner. Tork ve hızdan kaynaklanan enerji, bir elektrik jeneratörü kullanılarak alınıp yararlı bir güce dönüştürülebilir.
Havacılık terimleri olan kaldırma ve sürükleme, kesin bir dille ifade etmek gerekirse, sırasıyla yaklaşan net göreli hava akışı boyunca ve boyunca kuvvetlerdir, bu yüzden burada işe yaramazlar. Etki eden kuvvetler, kanadı etrafında çeken teğetsel kuvvet ve yataklara karşı etki eden radyal kuvvettir.
Rotor hareketsizken, rüzgar hızı oldukça yükselse bile net bir dönme kuvveti oluşmaz; tork oluşturmak için rotor zaten dönüyor olmalıdır. Bu yüzden tasarım normalde kendi kendine başlamaz. Nadir durumlarda, Darrieus rotorları kendi kendine dönmeye başlayabilir, bu yüzden durduğunda onu sabitlemek için bir tür fren gerekir.
Tasarımla ilgili bir sorun, türbin dönerken hücum açısının değişmesidir, bu nedenle her kanat, döngüsündeki iki noktada (türbinin önü ve arkası) maksimum torkunu üretir. Bu, tasarımı karmaşıklaştıran sinüzoidal (darbeli) bir güç döngüsüne yol açar. Özellikle, hemen hemen tüm Darrieus türbinlerinde, belirli bir dönme hızında, titreşimin kanatların doğal frekansında olduğu ve (sonunda) kırılmalarına neden olabilen rezonans modları vardır. Bu nedenle, çoğu Darrieus türbininde, türbinin bu hızlarda uzun süre dönmesini önlemek için mekanik frenler veya diğer hız kontrol cihazları bulunur.
Başka bir sorun, dönen mekanizmanın kütlesinin çoğunun, bir pervanede olduğu gibi göbekte değil, çevrede olması nedeniyle ortaya çıkar. Bu, mekanizma üzerinde çok yüksek merkezkaç streslerine yol açar ve bunlara dayanabilmesi için aksi takdirde olduğundan daha güçlü ve ağır olması gerekir. Bunu en aza indirmek için yaygın bir yaklaşım, kanatları "yumurta çırpıcı" şekline (bu, Yunancada "eğirilmiş ipin şekli" anlamına gelen "troposkein" şekli olarak adlandırılır) kıvırmaktır, böylece kendi kendini destekler ve bu kadar ağır desteklere ve montajlara ihtiyaç duymazlar. Bkz. Şekil 1.
Bu biçimde, Darrieus tasarımı teorik olarak geleneksel tipten daha ucuzdur, çünkü stresin çoğu türbinin alt kısmında bulunan jeneratöre karşı tork uygulayan kanatlardadır. Dikey olarak dengelenmesi gereken tek kuvvetler, kanatların dışarı doğru bükülmesinden (böylece kuleyi "sıkıştırmaya" çalışmaktan) kaynaklanan sıkıştırma yükü ve yarısı alt tarafa iletilen ve diğer yarısı da destek telleriyle kolayca dengelenebilen tüm türbini devirmeye çalışan rüzgar kuvvetidir.
Buna karşılık, geleneksel tasarımda, kuleyi ana yatağın bulunduğu tepeden itmeye çalışan rüzgarın tüm kuvveti vardır. Ayrıca, pervane kulenin hem üstünde hem de altında döndüğünden bu yükü dengelemek için kolayca gergi telleri kullanılamaz. Bu nedenle geleneksel tasarım, pervanenin boyutuyla önemli ölçüde büyüyen sağlam bir kule gerektirir. Modern tasarımlar, bu değişken hız ve değişken eğimdeki çoğu kule yükünü telafi edebilir.
Genel karşılaştırmada, Darrieus tasarımında bazı avantajlar olsa da, özellikle MW sınıfındaki daha büyük makinelerde çok daha fazla dezavantaj vardır. Darrieus tasarımı, kanatlarda çok daha pahalı malzeme kullanırken, kanadın çoğu gerçek güç vermek için yere çok yakındır. Geleneksel tasarımlar, enerji üretimini ve kullanım ömrünü en üst düzeye çıkarmak için kanat ucunun en düşük noktada yerden en az 40 m uzakta olduğunu varsayar. Şimdiye kadar döngüsel yük gereksinimlerini karşılayabilen bilinen hiçbir malzeme (karbon fiber bile) yoktur.
Verim olarak günümüzde en çok kullanılan üç kanatlı YERT'lere yakındırlar. En büyük avantajlarından biri rüzgâr yönüne dönmesi gerekmediğinden gövde dönüş sistemi (YAW) kullanılmasına gerek yoktur. Bununla beraber mekanik ve elektronik parçaları, alternatörü, dişli kutusunu yere yakın yerleştirme imkânı sağladığı için, bakım, servis ve montajları YERT'lere göre daha kolaydır. Bu avantajlar; az kanat ucu çevresel hız oranı, kendiliğinden dönmeye başlayamaması ve güç çıkışının veya dönüş hızının kanat açı kontrolü yapılarak kontrol edilememesi gibi dezavantajlar ile dengelenir.