Die Wirtschaftlichkeitsberechnung für eine Windenenergieanlage setzt sich aus folgenden Faktoren zusammen: Investitionskosten, Betriebskosten und Erlösen.

Kosten

Die Kosten von Windenergieanlagen variieren je nach Nennleistung. Große Anlagen mit mehr als 1 Megawatt (MW) kosten 800 bis 1.000 Euro pro kW, kleine können bis zu 2.500 Euro pro kW kosten. Für eine Anlage mit 2,5 MW ergibt sich danach ein Preis von zwei bis 2,5 Millionen Euro.

Die höchsten Kosten verursachen der Turm und der Rotor, die zusammen fast die Hälfte der Anlagenkosten ausmachen. Weitere kostenintensive Bauteile sind das Getriebe und der Generator. Zu den Anlagenkosten, die 70 bis 80 Prozent der Anfangsinvestitionen ausmachen, kommen die Investitionsnebenkosten hinzu. Hier sind die Netzanbindung und das Fundament die Hauptkostenverursacher.

Ein weiterer Kostenfaktor für Windenergieanlagen sind die Betriebskosten, an denen die Wartungskosten den größten Anteil haben. Auch Versicherungen, Steuern und Pachtgebühren gehören zu den Betriebskosten. Heutige Kalkulationen gehen von Betriebs- und Wartungskosten von 1,5 bis 2 Prozent der Investitionskosten einer Anlage pro Jahr aus. Je länger die Anlage Strom produziert, desto höher werden auch die Betriebs- und Wartungskosten. Moderne Windkraftanlagen sind darauf ausgelegt, zwanzig Jahre lang Strom zu erzeugen. In Windparks  reduzieren sich die Wartungskosten je Einzelanlage.

Erlöse

Die Erlöse entstehen laut Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)  aus der vom Netzbetreiber zu zahlenden Einspeisevergütung  für den in das öffentliche Stromnetz eingespeisten Strom. Jede Kilowattstunde (kWh) Strom aus Windenergie wird dabei mit einem festgelegten Betrag vergütet. Aktuell liegt der Vergütungssatz bei 4,92 Cent pro kWh. In den ersten 5 Jahren ab Inbetriebnahme der Anlage gibt es eine zusätzliche Anfangsvergütung in Höhe von 9,20 Cent pro kWh. Der Betrag wird jährlich um einen Prozentpunkt gesenkt. Offshore-Windenergie wird aktuell mit 3,5 Cent pro kWh vergütet bzw. in den ersten 12 Jahren ab der Inbetriebnahme der Anlage mit 13 Cent/kWh.

Die Erlöse einer Windenergieanlage hängen stark von deren Auslegung und den Windgeschwindigkeiten auf Nabenhöhe ab. Die Erträge sind in der dritten Potenz von der Windgeschwindigkeit abhängig, das heißt bei einer Verdoppelung der Windgeschwindigkeit verachtfacht sich der Ertrag. Daher muss bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit ein großer Wert auf die Zuverlässigkeit des Windgutachtens gelegt werden.

Zukünftige Entwicklung

Besonders durch die stetig gestiegene Größe der Windenergieanlagen sind die Kosten für Strom aus Windenergie in den letzten dreißig Jahren stark gesunken. Von 1980 bis 2000 stieg die Nennleistung einer durchschnittlichen Windenergieanlage von 30 kW auf 1.500 kW - eine Steigerung um das Fünfzigfache. Der Ertrag einer Anlage stieg um das Hundertfache.

Bezieht man die externen Kosten  in die Gestehungskosten mit ein - also die gesamten Kosten eines Kraftwerkes über eine bestimmte Laufzeit inkl. Investitionen, Rohstoffen, Umweltauswirkungen und Betrieb -, ist Windenergie schon heute eine der günstigsten Stromquellen. Steigende Kosten für fossile Brennstoffe und der Handel mit CO₂ –Zertifikaten  - der externe Kosten der Umweltverschmutzung den Verursachern zuordnet - dürften konventionell hergestellten Strom in den nächsten Jahren weiter verteuern, während Strom aus Windenergie durch Weiterentwicklung der Anlagen preiswerter werden dürfte. Damit wird sich die Wirtschaftlichkeit der Windenergieanlagen gegenüber konventionellen Kraftwerken weiter erhöhen.  

Die Stromerzeugungskosten (auch Stromgestehungskosten genannt) sind abhängig vom Standort sowie der Größe der Windenergieanlage und liegen in Deutschland mit 5 bis 9 ct/kWh in der Höhe von neuen konventionellen Kraftwerken, die mit fossilen Energieträgern betrieben werden. Die Renditen von Windenergieanlagen liegen durchschnittlich bei 6 bis 10 Prozent vor Steuern.

Für Offshore-Anlagen wird mittelfristig trotz höherer Installations- und Anschlusskosten eine bessere Wirtschaftlichkeit erwartet. Die Windverhältnisse und damit die Erträge auf der offenen See sind deutlich besser als an Land und die Anlagenhersteller gehen von einer längeren Laufzeit der Anlagen aufgrund geringerer Turbulenzen aus.