Thiết kế, chế tạo và vận hành máy phát điện dùng sức gió kiểu đứng (Vertical Axis Wind Generator – VAWG) cấp điện 220VAC, 50 Hz, 2kW dùng cho các hộ gia đình,  góp phần tận dụng năng lượng gió trên diện rộng khắp cả nước nâng cao đời sống xã hội. Sản phẩm này góp phần thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng trong lĩnh vực lưu trữ và chuyến hóa năng lượng trong Chương trình phát triền Vật lý đến năm 2020.

-    Về khoa học: Đề tài đã giải quyết các nội dung khoa học sau đây nhằm tạo ra một thiết kế tối ưu cho tuabin. Những nội dung khoa học này đã được nhóm đề tài thể hiện và xin bảo hộ trong đăng ký sáng chế đã gửi đăng ký ngày 9/3/2020 và được chấp nhận đơn ngày 20/4/2020, có tiêu đề “Tuabin gió trục đứng có cánh được tạo kết cấu theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp”:
a)    Thiết kế và chế tạo tuabin có các cánh ở dạng tổ hợp hai loại cánh kiểu Darrieus và Savonis hiện đang dùng trong các máy điện gió kiểu đứng (VAWT). Tính tổ hợp này tận dụng khả năng hứng gió của cánh dạng Savonius (sử dụng cánh dạng khum để hứng gió đến để khởi động và quay lồng quay) và khả năng tự nâng cánh sau khi đã quay dùng lực nâng tạo ra bởi luồng gió đến tác động vào cánh đứng dạng Darrieus có mặt cắt hình cánh máy bay. Sự tổ hợp này là cơ sở khoa học để lồng quay vừa dễ khởi động khi vận tốc gió đến thấp ở vận tốc 2,4 m/s tương ứng với trường phân bố gió tại đa số các vùng của lãnh thổ Việt Nam, vừa dễ tăng tốc vận tốc quay của tuabin sau khi đã khởi động bởi lực nâng tự động làm giảm ma sát của trục quay của lồng quay.
b)    Tham số độ kín của lồng quay ( = 0,35) được tối ưu hóa trên cơ sở đảm bảo diện tích hứng gió lớn nhất để lấy năng lượng của luồng gió đến và diện tích thoát gió vửa đủ để đảm bảo chế độ ổn định của luồng gió đến và đi qua lồng quay..
c)    Tính khoa học của tuabin mà đề tài thiết kế và chế tạo còn được thể hiện ở việc lựa chọn dạng chóp cụt của tuabin trên cơ sở các kết quả mô phỏng CFD. Tuabin có đường kính đáy là 2000 mm, đỉnh là 1800 mm, gồm 7 cánh đơn có cấu tạo dạng cánh máy bay. Trên cơ sở mô phỏng CFD cánh đơn được chế tạo có độ xoắn là 12o, góc nghiêng của mặt cắt lồng quay là 4o30’, độ nghiêng của các cánh là 16o. Lồng quay có tính tự nâng (levitation) một cách tự nhiên, là kết quả của chênh lệch lực nâng giữa phần cánh dưới đáy và phần cánh trên đầu dọc theo chiều cao của cánh.
d)    Để làm giảm ma sát quay, trọng lượng các cánh được giảm đáng kể khi chúng được chế tạo dựa trên công nghệ dùng vật liệu composite mà vẫn đảm bảo độ bền trong điều kiện hoạt động tự nhiên. Khối lượng  8 kg/cánh.
-    Về ứng dụng: Đề tài đã kết hợp lồng quay kiểu mới, máy phát điện đồng bộ và một hệ điện tử gọn nhẹ tạo thành một thiết bị điện gió linh hoạt, có thể sử dụng tốt trên thực tế. Tính ứng dụng thể hiện ở chỗ dùng máy phát điện sử dụng nam châm vĩnh cửu nền NdFeB có tốc độ quay lớn để tăng độ biến thiên trong một đơn vị thời gian của từ trường nhằm tạo ra thế hiệu xoay chiều 3 pha lớn ở lối ra của máy phát điện. Sau chỉnh lưu, một bộ biến đổi DC-DC đơn giản cho phép ổn định thế hiệu một chiều sau khi được chỉnh lưu ở thế hiệu khoảng 28 – 30 V dùng nạp hệ thống ắc quy để tích trữ đủ năng lượng và biến đổi thành nguồn điện xoay chiều hình sin tần số chuẩn 50Hz, công suất 2 kW bằng việc sử dụng bộ biến đổi DC-AC thương mại. Hệ thống điện tử được thiết kế gọn gàng và lắp đặt trong tủ điện cùng các chỉ thị thông báo về mọi hoạt động của thiết bị.

Đề tài đã đóng góp trong việc thiết kế cánh tổ hợp đồng thời hai chức năng của cánh Darrieus và Savonius và lồng quay dùng 7 cánh tổ hợp này. Đề tài đã thiết kế và vận hành thành công máy điện gió kiểu đứng phù hợp với trường gió yếu tại nhiều vùng lãnh thổ của Việt Nam. Thiết kế mới này cho phép: i) lồng quay dễ khởi động dưới tác động của luồng gió đến có vận tốc thấp 2,4 m/s; ii) lồng quay dễ dàng tăng tốc vận tốc quay do ảnh hưởng tích cực của lực nâng lên lồng quay tổ hợp; iii) lồng quay có khả năng tăng năng lượng ẩn chứa trong làn gió đến do hiệu ứng xoắn của các cánh, và iv) thiết bị có thể đạt công suất danh định 2 kW với làn gió có vận tốc 12 m/s với một thiết kế lồng quay thích hợp với không gian lắp đặt thiết bị không lớn. Sự ra đời của lồng quay tổ hợp này cùng với các bộ phận điện tử thương mại ngày càng gọn nhẹ và giá thành thấp có thể đảm bảo tính kinh tế cạnh tranh của một nguồn điện lấy năng lượng từ gió đủ công suất cho các hoạt động cơ bản của các thiết bị điện trong hộ gia đình.

- Các bài báo đã công bố:
Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Trung Hiếu, Nguyễn Văn Vượng, Khí động học của Turbine điện gió kiểu đứng công suất 2 kW, Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS 2017, pp. 629 – 633.
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích:
01 Bản đăng ký sáng chế “TUABIN GIÓ TRỤC ĐỨNG CÓ CÁNH ĐƯỢC TẠO KẾT CẤU THEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỖN HỢP”
- Các sản phẩm cụ thể:
    01 máy điện gió phát điện 220V, 50Hz, 2kW, đặt tại Viện KHVL.
- Các sản phẩm khác: 05 bản vẽ kỹ thuật.

Tập thể đề tài cần sự ủng hộ, hỗ trợ tài chính để hoàn thiện và phát triển sản phẩm nghiên cứu thành sản phẩm máy phát điện gió dân dụng. Sản xuất và ứng dụng máy điện gió làm nguồn điện sinh hoạt cho những nơi không có điện lưới quốc gia: như các hộ dân vùng ven biển, hải đảo, vùng cao có khả năng khai thác tiềm năng năng lượng gió.