Вітер, як і будь-яке рухоме тіло, має кінетичну енергію руху. Тому його можна використовувати як джерело енергії на кшталт води.
Кількість енергії руху дорівнює половині твори маси тіла, що рухається на його швидкість в квадраті:
Кількість маси вітру, що набігає на якусь поверхню за одну секунду, визначається твором щільності повітря на поверхню , через яку проходить вітер, і його швидкість :
Підставивши це значення маси в вираз кількості руху , описаного вище, зауважимо, що енергія вітру дорівнює:
Розглядаючи ветроколесо пропелерного типу зауважимо, що робоча його площину описувана лопатями, є коло. Формула площі кола відома, і має такий вигляд:
Замінивши значення площі його виразом, і підставивши цей вираз в визначення енергії руху , отримаємо енергію потоку повітря за одну секунду:
Однак, в механічну роботу перетворюється лише частина цієї енергії. Професором Г. Х. Сабінін в роботі «Теорія ідеального вітряка» доведено, що максимальний коефіцієнт використання енергії вітру (КВЕВ) , не може бути більше ніж 0,687 або 68,7%. Ввівши цей коефіцієнт перетворення енергії в роботу, і пам'ятаючи, що кількість роботи виконаної за одну секунду часу - є потужність , отримаємо:
Замінивши вираз його значенням, отримаємо потужність вітроколеса, в залежності від його діаметра :
Але, як правило, в вітряних установках шуканою величиною є діаметр при заданій потужності, яку потрібно отримати.
Виходячи з вище викладеного, можемо визначити необхідний діаметр вітряка , для заданої потужності :
Також доведено, що потужність вітроколеса не залежить від кількості лопатей. Всі моменти, пов'язані з кількістю лопатей, їх формою та іншими нюансами враховує КВЕВ .
Не менш важливий момент при розрахунку електричної вітроустановки - це втрати потужності при передачі крутного моменту генератору, а також ККД самого генератора .
В такому випадку, підсумкове вираз для визначення необхідного діаметра вітроколеса, матиме вигляд:
У разі установки генератора на одній осі з ветроколесом (без мультиплікатора), враховуються тільки втрати в генераторі . Якщо ж за допомогою вітряка буде проводиться тільки механічна робота, то враховується тільки ККД трансмісії .
А також, завжди можна скористатися програмою "Аеродінама", яка враховує всі нюанси аеродинамічного розрахунку вітротурбіни пропелерного типу.