Generator
Dem Generator kommt naturgemäß eine wichtige Bedeutung zu. Er soll auf der einen Seite bei möglichst kleinen Drehzahlen (Schwachwind) bereits die Systemspannung erreichen, und soll auf der anderen Seite möglichst hohe Ströme aushalten, um auch große Leistungen bei Starkwind übertragen zu können. Dabei sollen die elektrischen Verluste durch einen möglichst kleinen Widerstand so gering wie möglich sein.
Beide Anforderungen (Starkwind/Schwachwind) stehen jedoch in einem physikalischen Widerspruch, so dass es immer bei einem Kompromiss bleiben muss. Denn je höher die elektrische Spannung bereits bei kleinen Drehzahlen sein soll, desto mehr Wicklungen werden benötigt. Nachdem der Platz für die Spulen immer sehr begrenzt ist, müssen entsprechend dünnere Drähte verwendet werden. Je dünner jedoch der Draht ist, desto höher ist auch sein Widerstand und desto geringer die Strombelastbarkeit und der Wirkungsgrad. Je weniger Wicklungen mit stärkerem Draht, desto mehr Leistung kann dem Generator abverlangt werden. Dafür beginnt der Ladevorgang erst bei höheren Drehzahlen bzw. Windgeschwindigkeiten.
Grundsätzlich ist es wichtig, dass der Rotor durch die Bremswirkung des Generators, je nach Windstärke, in etwa in der richtigen Drehzahl gehalten wird. Erst dadurch kommt es zur idealen Anströmung der Blattprofile und auch zu einer idealen Energieausbeute. Dabei sollte die Leistungskurve (Watt/Drehzahl) des Generators unbedingt etwas unterhalb der Leistungskurve des Rotors verlaufen, was letztlich durch den Regler bestimmt wird. Dadurch kann der Rotor immer weiter beschleunigen, gibt aber dennoch einen Großteil seiner Energie an den Generator ab. Im anderen Fall würde der Rotor schon vor Erreichen seiner Nenndrehzahl ausgebremst werden, so dass eine aerodynamische Kraftentfaltung kaum mehr möglich ist und die Energieausbeute entsprechend gering ausfällt. Bremst der Generator allerdings zu wenig, überdreht das Windrad und verliert entsprechend viel Energie durch zischende Luftverwirbelungen. Die Kunst besteht darin, ein ausgewogenes Gleichgewicht – meist durch eine gut eingestellte Regelung – zu finden.
Mit Eisen / eisenlos
Alle eisenbehafteten Generatoren haben den Vorteil, die magnetische Induktion zu verstärken und dadurch mit weniger Wicklungen und dickeren Drähten auszukommen, so dass ihre Strombelastbarkeit und ihr Wirkungsgrad etwas größer sein kann. Diese Bauart hat aber auch immer mit dem Problem der Rastmomente und Wirbelströme zu kämpfen, die für einen frühen Anlauf des Windrades bei Schwachwind äußerst ungünstig sind. Nur sehr kleinteilig überlappende und aufwändig konstruierte Wicklungen können diese Rastmomente auf ein akzeptables Maß bringen, erfordern aber auch eine industrielle Fertigung mit spezialisierten Wickelmaschinen, die dem hier verfolgtem Konzept der Einfachheit widerspricht.
Auf der anderen Seite stehen dagegen die eisenlosen Generatoren, die ohne jedes Rastmoment bereits bei minimalen Luftbewegungen (leichtgängige Lager vorausgesetzt) in Drehung versetzt werden. Nur minimale Wirbelstromverluste proportional zur Drehzahl wirken der Drehung ein wenig entgegen (sind beim Anlauf aber auch bei null), so dass für den Anlauf nur Trägheitskräfte und Lagerreibung zu überwinden sind.
Während sich ein Windrad mit rastmomentfreiem Generator schon bei leichtesten Windströmungen zu drehen beginnt, steht ein Windrad mit Eisengenerator oft immer noch still. Wenn nun der Wind kurzfristig in einer Böe den Bereich von lohnenden Energieinhalten (ca. 3 m/s) erreicht, kann ein Windrad mit leichtläufigem Generator durch seine schon langsam drehenden Flügel (aerodynamischer Vorteil) innerhalb kurzer Zeit so weit beschleunigen, dass es diese kurzfristige „Windwelle“ auch zum großen Teil energetisch verarbeiten kann. Der rastmomentbehaftete Generator dagegen beginnt erst dann zu drehen, wenn die Böe ihr Maximum erreicht hat und kommt oftmals gar nicht erst auf seine Nenndrehzahl um überhaupt Strom zu produzieren.
Scheibengeneratoren
Die gängigste Bauart der eisenlosen Generatoren, sind die Scheibengeneratoren. Sie haben den großen Vorteil, dass sie mit relativ einfachen Mitteln (auch von Selbstbauern) hergestellt werden können und gerade im unteren Belastungsbereich gute Wirkungsgrade aufweisen. Auch wenn es etwas bessere Bauformen gibt wie die sog. Außenläufer, sollten die Unterschiede im Jahresdurchschnitt nicht allzu groß sein. Denn ihr etwas geringerer Widerstand macht sich vor allem erst bei höheren Leistungen bemerkbar, die nach der bekannten Wind-Weibullverteilung aber relativ selten sind.
Diese Außenläufer sind nicht ganz leicht zu fertigen und benötigen speziell gebogene Magnete, die teuer und schwer zu beschaffen sind.