Windkraftanlagen werden dahingehend ausgelegt, daß sie elektrische Energie so billig wie möglich produzieren können. Deshalb werden sie so gebaut, daß bei Windgeschwindigkeiten um 15 m/s (30 Knoten oder 33 mph) der maximale Ertrag erzielt wird. Es rentiert sich nicht, Anlagen mit einem Maximum bei höheren Geschwindigkeiten zu bauen, da diese starken Winde recht selten sind.

Bei sehr starkem Wind ist man gezwungen, einen Teil der überschüssigen Energie im Wind zu verschwenden, um Schäden an der Anlage zu vermeiden. Deshalb sind alle Windkraftanlagen mit irgendeiner Art von Leistungsregelung ausgestattet. Moderne Anlagen verwenden zwei verschiedene Methoden der Leistungsregelung.

Bei einer Anlage mit Blattwinkelregelung mißt der elektronische Regler ständig die Leistungsabgabe der Anlage. Wenn diese zu hoch ist, wird dem Blattverstellmechanismus ein Kommando geschickt, damit er die Rotorblätter sofort leicht aus dem Wind dreht. Umgekehrt werden die Blätter in den Wind gedreht, wenn der Wind wieder nachläßt.

Die Rotorblätter müssen also um ihre Längsachse gedreht werden können, wie im Bild gezeigt. Beachten Sie, daß diese Darstellung übertrieben ist.

Im normalen Betrieb werden die Blätter nur um einen Bruchteil eines Grades auf einmal verdreht - während der Rotor selbst weiterrotiert.

Die Konstruktion von Anlagen mit Blattwinkelregelung erfordert einiges an ingenieursmäßigem Geschick, damit sich die Rotorblätter genau um den gewünschten Winkel verstellen. Bei derartigen Anlagen verstellt der Regler die Blätter auch dann um ein paar Grad, wenn sich die Windgeschwindigkeit ändert. So wird sichergestellt, daß die Rotorblätter immer im richtigen Winkel stehen, um bei allen Windgeschwindigkeiten das Maximum an Energie herauszuholen.

Bei stallgeregelten Windkraftanlagen sind die Blätter mit einem fix eingestellten Winkel an die Nabe angeschraubt.

Die Geometrie der Rotorblattprofile ist hier unter aerodynamischen Gesichtspunkten ausgelegt, sodaß sich bei zu starkem Wind an der windabgewandten Seite der Blätter Turbulenzen bilden. Dieser Strömungsabriß (Stall) läßt die den Rotor treibende Auftriebskraft zusammenbrechen.

Wenn Sie den Abschnitt über Aerodynamik und Strömungsabriß gelesen haben, werden Sie sich erinnern, daß der Anströmwinkel auf das Rotorblatt steigt, wenn sich die Windgeschwindigkeit erhöht. Das geht solange, bis der Strömungsabriß eintritt.

Wenn wir uns das Rotorblatt einer stallgeregelten Windkraftanlage genauer ansehen, bemerken wir, daß es entlang seiner Längsachse leicht verwunden ist. Der Grund hiefür liegt teilweise darin, daß der Strömungsabriß allmählich und nicht abrupt einsetzen soll, wenn die Windgeschwindigkeit ihren kritischen Wert erreicht. (Andere Gründe für diese Verwindung wurden im vorigen Abschnitt über Aerodynamik besprochen).

Der grundlegende Vorteil der Stallregelung liegt darin, daß man bewegliche Teil am Rotor und ein kompliziertes Regelsystem vermeiden kann. Andererseits ist die Stallregelung selbst ein komplexes aerodynamisches Problem, daß darüberhinaus auch noch viele Fragen im Bereich der Dynamik der gesamten Windkraftanlage aufwirft, z.B. wie man stallerregte Vibrationen vermeiden kann. Ungefähr zwei Drittel der Anlagen, die derzeit auf der ganzen Welt installiert werden, sind stallgeregelt.

Immer mehr große Windkraftanlagen (1 MW und darüber) werden heute mit einer aktiven Stallregelung ausgeführt.

Technisch gesehen erinnert die aktive Stallregelung wegen der drehbaren Rotorblätter an die Regelung mit Blattwinkelverstellung (Pitch-Regelung). Um bei geringen Windgeschwindigkeiten ein einigermaßen hohes Drehmoment zu erzeugen, wird eine solche Anlage die Blätter wie eine pitchgeregelte Maschine verdrehen. (Oft rasten dabei die Rotoblätter in nur wenige fixe Stellungen ein, abhängig von der Windgeschwindigkeit). Sobald die Anlage ihre Nennleistung erreicht hat, wird ein wichtiger Unterschied zur Pitchregelung bemerkbar: Um den Generator vor Überlast zu schützen, werden die Blätter in die entgegengesetzte Richtung gedreht wie bei einer pitchgeregelten Anlage. Das bedeutet, daß der Mechanismus den Anstellwinkel erhöht, um einen stärkeren Strömungsabriß zu erzeugen und damit die überschüssige Energie im Wind abzuweisen.

Ein Vorteil der aktiven Stallregelung ist, daß man damit die Leistungsabgabe genauer regeln kann als mit einer passiven Stallregelung. Damit kann verhindert werden, daß der Generator beim Eintreffen einer Windböe überlastet wird. Ein weiterer Vorteil besteht in der Tatsache, daß die Anlage bei allen hohen Windgeschwindigkeiten fast genau auf Nennleistung betrieben werden kann. Eine gewöhnliche Anlage mit passiver Stallregelung wird bei höheren Windgeschwindigkeiten einen Leistungsabfall verzeichnen, weil in diesem Fall auch der Strömungsabriß stärker wirkt.

Der Mechanismus zur Blattwinkelverstellung wird normalerweise mit einer Hydraulik oder mit elektrischen Schrittmotoren betrieben.

Genauso wie bei einer Pitch-Regelung ist es meist eine Frage der Wirtschaftlichkeit, ob es sinnvoll ist, für die zusätzliche Komplexität eines Pitch-Mechanismus höhere Kosten in Kauf zu nehmen.

Einige ältere Windkraftanlage verwenden zur Leistungsregelung des Rotors Bremsklappen, genauso wie Flugzeuge Klappen zur Veränderung der Flügelgeometrie einsetzen, um beim Start mehr Auftrieb zu erhalten.

Eine andere, theoretische Möglichkeit ist, den Rotor leicht aus dem Wind zu drehen, um die Leistung zu verringern. Diese Technik wird nur bei sehr kleinen Anlagen (1 kW oder darunter) verwendet, weil dadurch der Rotor einer periodischen Spannung ausgesetzt wird, was letztlich der ganzen Anlage schaden kann.