Tuuliturbiini on suuri pyörivä laite, joka muuntaa tuulen energian mekaaniseksi energiaksi. Tätä mekaanista energiaa voidaan käyttää yksinkertaisiin mekaanisiin tehtäviin, kuten suurten pyörien kääntämiseen viljan jauhamiseen, jolloin tuuliturbiinia kutsutaan tuulimyllyksi. Sitä voidaan käyttää myös sähköenergian lähteenä joko lähellä sijaitsevassa sovelluksessa tai sen jälkeen, kun se on siirretty suurjännitejohtojen kautta keskuskytkinasemalle, jolloin sitä kutsutaan tuuligeneraattoriksi.
Tuuliturbiini on ollut käytössä vuosisatojen ajan tuulimyllyn muodossa. Monissa osissa maailmaa käytetään edelleen laajasti turbiineja viljan jauhamiseen ja veden pumppaamiseen. Tuulimyllyt antavat ihmisille, joilla ei ole pääsyä sähköpumppuihin, saada vettä syvältä pohjaveden pinnan alapuolelta, mikä auttaa varmistamaan puhtaan veden saatavuuden ja suojaamaan vesiohenteisia sairauksia vastaan.
Viime vuosina tuuliturbiinia sähkögeneraattorina on alettu käyttää merkittävänä sähköntuotannon lähteenä kaikkialla maailmassa. Maailmanlaajuisessa siirtymisessä fossiilisista polttoaineista kestävämpiin energiamuotoihin tuulivoimasta on tullut tärkeä toimija. Se on suhteellisen edullinen, sitä voidaan käyttää monilla eri alueilla maailmassa ja se voi olla varsin tehokas. Vaikka tuuligeneraattoreista on joitakin ympäristöongelmia, ne ovat yleensä vähäisiä, ja yli 120 gigawattia (GW) sähköä tuotetaan maailmanlaajuisesti tuulienergian avulla.
Turbiinit voidaan jakaa kahteen erilliseen ryhmään: vaaka-akseliset tuuliturbiinit (HAWT) ja pystyakseliset tuuliturbiinit (VAWT). Useimmat turbiinit, joita ihmiset ovat tottuneet näkemään, ovat HAWT -koneita, jotka perustuvat tuttuun tuulimyllyyn. Nykyaikaiset HAWT-koneet ovat yleensä kolmiteräisiä valtavien tornien huipulla, jotta ne voidaan tuoda korkeuteen, jossa tuulen leikkausvoima on paljon suurempi.
Useimpia HAWT -laitteita ohjataan tietokoneilla, jotta ne muuttuvat automaattisesti tuuleksi, jotta kaikki tuuli olisi mahdollisimman hyvä. HAWT -koneet eivät vaadi minkäänlaista taaksepäin suuntautumista, koska niiden terät liikkuvat aina kohtisuoraan tuulta vasten. Tämän seurauksena he tuottavat sähköä koko niiden pyörimisajan, toisin kuin VAWT -laitteet. HAWT -laitteiden kuljettaminen on kuitenkin uskomattoman kallista, koska ne ovat valtavia, ja on tavallista, että 20% kokonaiskustannuksista käytetään vain kuljetukseen. Lisäksi niiden korkeus voi tehdä niistä esteettisesti epämiellyttäviä, ja asennus on vaikea, kallis ja aikaa vievä prosessi.
Pystysuoran akselin tuuliturbiinin (VAWT) toisaalta rotaattorin akseli tarttuu suoraan ilmaan, ja kalvot tarttuvat tuuleen ja kääntävät koko akselin. Yleisin nähty tyyppi on Darrieus -tuuliturbiini, joka näyttää suunnilleen suurelta munakoneelta. VAWT -laitteet vaativat paljon pienemmän korkeuden, ja niiden kuljetus ja asennus on paljon halvempaa, ja ne pystyvät tuottamaan sähköä paljon hitaammalla tuulen nopeudella kuin HAWT -laitteet. Niiden kokonaistehokkuus on kuitenkin noin 50% HAWT -laitteiden suorituskyvystä, ja koska ne ovat matalammalla maanpinnalla, niillä on taipumus kokea paljon pienempiä tuulen nopeuksia.
Kahden suuren tuuliturbiinityypin lisäksi, jotka muodostavat suurimman osan maailman turbiineista, on myös useita epätyypillisiä malleja. Nämä ovat yleensä muunnelmia HAWT- tai VAWT -laitteista, kuten aerogeneraattorista tai kanavoidusta roottoriturbiinista. Jopa vieraita vaihtoehtoja, kuten magneettinen levitaatioturbiini ja ilmassa oleva tuuliturbiini, on myös ehdotettu ja joissakin tapauksissa kokeiltu. Useimmat vaihtoehtoiset mallit eivät kuitenkaan ole vielä saaneet laajaa kaupallista hyväksyntää.