Vindmøller er konstrueret, så de producerer elektricitet så billigt som muligt. Derfor producerer vindmøller normalt mest energi ved ca. 15 m/s. Det kan ikke betale sig at optimere vindmøller til kraftigere vind, da det kun sjældent blæser så meget.
Når vinden blæser kraftigt, er det nødvendigt at spilde den overskydende energi for at undgå, at vindmøllen lider skade. Alle vindmøller er derfor designet med en eller anden form for effektregulering. For en moderne vindmølle er der to forskellige måder at gøre det på.
Pitchregulerede (bladvinkelregulerede) vindmøller
På en pitchreguleret (bladvinkelreguleret) vindmølle overvåger kontrolsystemet effektoutput mange gange i sekundet. Hvis produktionen bliver for høj, sender kontrolsystemet en ordre til vingens pitchmekanisme, som øjeblikkeligt pitcher (drejer) rotorbladet en smule ud af vinden. Når vinden aftager igen, pitches vingen igen ind i vinden.
Rotorbladene skal altså kunne drejes omkring deres egen længdeakse for at kunne pitche som vist på billedet. Bemærk, at billedet er overdrevet:
Under normale omstændigheder vil rotorbladene pitche en brøkdel af en grad ad gangen – og samtidig vil rotoren dreje.
Det kræver dygtige ingeniører at designe en pitchreguleret vindmølle, da pitchmekanismen skal være meget præcis. På en pitchreguleret vindmølle vil computeren normalt pitche vingerne nogle få grader, hver gang vinden ændrer hastighed. På denne måde står vingerne hele tiden i den optimale vinkel i forhold til vindens retning og hastighed, og dermed bliver elproduktionen maksimeret.
Pitchmekanismen virker normalt ved hjælp af hydraulik.
Stallregulerede vindmøller
På (passivt) stallregulerede vindmøller er vingerne boltet fast til navet i en bestemt vinkel.
Vingens geometri er imidlertid konstrueret sådan, at der opstår turbulens på bagsiden af vingen, når vinden når en bestemt hastighed. Dette stall standser vingernes opdrift.
Hvis du har læst afsnittet om aerodynamik og aerodynamik og stall, ved du, at når vindhastigheden øges, så øges vindens angrebsvinkel på rotorbladet, indtil vingen staller.
Hvis man ser nøje efter på en vinge til en stallreguleret vindmølle, kan man se at vingen er snoet en smule, når man bevæger sig langs rotorens længdeakse. Det skyldes bl.a., at man ønsker en gradvis stalleffekt frem for en brat stalleffekt ved den kritiske vindhastighed. (Andre årsager til at sno bladet er beskrevet i afsnittet om aerodynamik).
Den grundlæggende fordel ved stallregulering er, at man undgår bevægelige dele i selve rotoren og et komplekst styresystem. På den anden side er stallregulering en meget krævende aerodynamisk disciplin som samtidig påvirker hele vindmøllens strukturdynamik. Bl.a. skal stallbetingede vibrationer undgås. Omkring 2/3 af de vindmøller, der stilles op i øjeblikket, er stallregulerede vindmøller.
Aktivt stallregulerede vindmøller
Stadigt flere af de større vindmøller (1 MW og opefter) bliver udstyret med effektregulering med aktivt stall.
Teknisk set ligner de aktivt stallregulerede maskiner de pitchregulerede maskiner, eftersom de har drejelige rotorblade. For at få et rimeligt stort startmoment (drejningskraft) vil maskinerne normalt være programmeret til at pitche deres blade ligesom en pitchreguleret mølle ved lave vindhastigheder. (Ofte bruger de dog kun nogle få, faste bladvinkeltrin afhængig af vindhastigheden).
Når maskinen når sin mærkeeffekt, vil vi imidlertid bemærke en vigtig forskel: Hvis generatoren er ved at blive overbelastet, vil maskinen dreje bladene i den modsatte retning af en pitchreguleret maskine. Med andre ord vil den forøge vingernes angrebsvinkel for at få dem til at gå ind i et dybere stall for at blive af med den overskydende effekt fra vinden.
En af fordelene ved aktivt stall er at man kan styre elproduktionen mere nøjagtigt end ved passivt stall, således at man undgår at skyde over mærkeeffekten i begyndelsen af et vindstød. En anden fordel er, at maskinen kan holdes næsten nøjagtigt på mærkeeffekten ved alle høje vindhastigheder. En normal passivt stallreguleret vindmølle vil derimod normalt have et fald i elproduktionen for højere vindhastigheder, i takt med at vingerne går i stadigt dybere stall.
Pitchmekanismen virker normalt ved hjælp af hydraulik eller elektriske steppermotorer.
Ligesom med pitchregulering er det først og fremmest et økonomisk spørgsmål, om det er værd at betale for den ekstra kompleksitet i maskinens opbygning, når der tilføjes en mekanisme til bladvinkelregulering.
Andre metoder til effektregulering
Nogle ældre vindmøller bruger vingeklapper (flaps) til at regulere rotoreffekten, på samme måde som fly bruger flaps til at ændre på flyvingernes geometri, så opdriften ved start bliver større.
En anden reguleringsmulighed er at krøje rotoren delvis ud af vinden for at mindske effekten. Denne teknik bruges i praksis kun til ganske små vindmøller (1 kW eller mindre), da teknikken med effektregulering ved udkrøjning udsætter rotoren for periodisk varierende belastning, som i sidste ende kan ødelægge hele vindmøllen.