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Vonlanthen Marc

Vonlanthen Marc

Professeur HES associé

Compétences principales

Analyse des données

Modélisation de systèmes complexes

Physique appliquée

Développement durable

Energy transition

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Contrat principal

Professeur HES associé

Téléphone: +41 26 429 67 33

Bureau: HEIA_C30.03

Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg
Boulevard de Pérolles 80, 1700 Fribourg, CH
HEIA-FR
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En cours

Audit-Arena plus

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: Institut ENERGY, HEIA-FR

Description du projet :

Le projet Audit-Arena vise à collecter des données sur différentes patinoires de Suisse romande, ceci
dans le but d'optimiser la qualité de la glace tout en plaçant l'efficience énergétique au centre de la
démarche. Les patinoires sont en effet des gros consommateurs d'énergie et le potentiel est énorme.
Deux approches sont possibles pour réaliser cette analyse énergétique. La première approche vise à
développer un modèle physique de la patinoire, la seconde est une approche basée sur l'analyse des
données récoltées uniquement sous un angle du deep learning.
La première approche a jusqu'ici été privilégiée. Pour la patinoire de Fleurier, nous avons réussi à
modéliser la consommation énergétique et à la comparer aux mesures, ceci avec une précision de
l'ordre de 4%. Cependant, cette approche se révèle très lourde et difficilement transférable d'une
patinoire à l'autre.
L'autre approche basée sur le deep learning mérite d'être explorée et c'est l'objet de la présente
demande de subside. Cette approche, de plus en plus utilisée dans le domaine énergétique, aura
l'avantage de ne plus être dépendante des particularités de chaque patinoire, elle pourra être
facilement déployée sur de nouveaux sites et également, elle pourrait servir pour d'autres types
d'infrastructures. Les données sont disponibles, de bonnes qualités et les compétences en la matière
sont présentes à la HEIA-FR.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Vonlanthen Marc

Durée du projet: 30.08.2020

Montant global du projet: 15'000 CHF

Statut: En cours

Îlots de chaleur urbain en ville de Fribourg

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: Confédération Suisse, OFEN

Description du projet :

D'une part, le plan directeur du Canton table sur une augmentation de 50% de la population pour 2050 et d'autre part, la loi sur l'aménagement du territoire (LAT) impose un principe de densification urbaine vers l'intérieur (de la ville). En tenant compte du réchauffement climatique, l'accentuation des fortes chaleurs en ville (îlots de chaleur urbains ou ICU) est une évidence. La ville de Fribourg souhaite, par ce projet, se munir d'un outil décisionnel et communicationnel pour anticiper et sensibiliser aux conséquences du réchauffement climatique sur le confort urbain et la santé humaine, sur la planification urbaine (nature en ville) et sur la consommation et production énergétique renouvelable.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Vonlanthen Marc

Partenaires académiques: Kaempf Jérôme, IDIAP

Partenaires professionnels: Riedo Dominique, Chef de secteur énergie et développement durable, ville de Fribourg

Durée du projet: 01.01.2019 - 28.02.2021

Montant global du projet: 80'000 CHF

Statut: En cours

AEPA-OPT

Rôle: Co-requérant(s)

Requérant(e)s: Boix José, HES-SO GE

Financement: Fonds HES-SO

Description du projet :

A l'interface entre l'énergétique des bâtiments, l'architecture, les nanotechnologies et les smart-grids, ce projet vise à apporter des éléments de réponse innovants à la problématique du décalage temporel entre la production d'énergie solaire photovoltaïque et la demande d'énergie électrique.
Pour contribuer à répondre à cette problématique, nous prévoyons d'adapter des technologies et caractéristiques de capteurs photovoltaïques traditionnellement optimisés pour un seul point de fonctionnement (pour un angle d'incidence et un spectre défini) et d'améliorer en particulier le rendement lors de périodes de fortes demande d'énergie, tout en lissant les pics de production. A notre connaissance, ces technologies n'ont pas encore été adaptées pour répondre à la problématique de l'angle d'incidence sur l'efficacité des panneaux solaires.
De ce fait, ce projet contribuera à la fois à faciliter l'intégration architecturale de capteurs solaires, et l'intégration de l'énergie produite dans le réseau, en permettant d'optimiser l'adéquation entre la production et la consommation.
Dans ce projet, nous proposons de :
' Caractériser les techniques de light trapping par rapport au but recherché ;
' Concevoir des panneaux prototypes en fonction de la courbe de consommation désirée et de l'orientation des toits ;
' Caractériser les prototypes en laboratoire et en situation réelle ;
' Evaluer le potentiel économique à l'échelle d'un bâtiment et d'un quartier.
A ce titre, nous devrons disposer de compétences en optimisation pour définir les meilleures techniques pour modifier la surface de capteurs, de compétences en conception et réalisation de panneaux, ainsi qu'en métrologie des rayonnements. Nous disposons d'ores et déjà d'un banc de mesures en laboratoire à hepia avec un simulateur solaire AAA.
Les prototypes seront ensuite intégrés dans des panneaux PV et installés à Sion afin de caractériser leurs performances dans un environnement météorologique et électrique réel. Ce test grandeur nature nécessitera la conception et l'optimisation de convertisseurs (MPPT) économiques et efficaces à faibles puissances ' développements effectués à Sion, qui permettront de surcroît de répondre à une autre problématique : la chute du rendement des capteurs lorsqu'ils sont partiellement ombragés.
Une comparaison avec des technologies alternatives (capteurs standards et bifaciaux) sera réalisée afin de qualifier les innovations mises en oeuvre dans ce projet.
Finalement, les résultats pourront être utilisés par HEIA-FR dans une simulation du gain énergétique et financier à l'échelle d'un bâtiment ou d'un quartier. Les économies d'infrastructures (conversion, réseau, et stockage) feront l'objet d'une estimation.
La commercialisation de l'innovation devra s'effectuer avec un partenaire industriel soit sous forme d'un projet collaboratif, soit sous forme de licence.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Vonlanthen Marc

Partenaires académiques: Dominique ROGO, HES-SO VS; Boix José, HES-SO GE

Montant global du projet: 249'900 CHF

Statut: En cours

2023

La biodiversité :
Livre ArODES
l'autre crise écologique

Marc Vonlanthen

2023,  Lausanne : EPFL Press,  192 p.

Lien vers la publication

Résumé:

Le déclin de la biodiversité est, conjointement au réchauffement climatique, l’autre crise écologique majeure de notre temps, à tel point que les scientifiques n’hésitent plus à parler d’une «sixième extinction de masse» – la première d’origine humaine. Compte tenu des réactions en chaîne qu’entraîne l’appauvrissement des espèces animales et végétales, ses conséquences apparaissent chaque année plus dramatiques non seulement pour l’environnement, mais aussi pour la stabilité sociale et économique de nos sociétés. À partir d’un diagnostic précis de l’état de la biodiversité en Suisse et dans le monde, Marc Vonlanthen retrace comment l’enjeu vital de la diversité biologique a redéfini en profondeur la protection de la nature et propose une approche intégrée selon laquelle l’être humain partage une communauté de destin avec les écosystèmes impactés. Alliant observations factuelles et réflexions éthiques, son ouvrage démontre l’urgence d’une prise de conscience aussi bien individuelle que collective et présente des pistes pour retrouver une nécessaire harmonie avec la nature.

2021

Ilots de chaleur en ville de Fribourg; identification, anticipation et stratégie d’adaptation et de valorisation.
Rapport

Vonlanthen Marc

2021,  Berne : Aramis,  51  p.

Lien vers la publication

Résumé:

Le plan directeur du canton de Fribourg table d'une part sur une augmentation de 50% de la population pour 2050 et d'autre part, la loi sur l'aménagement du territoire (LAT) impose un principe de densification urbaine vers l'intérieur de la ville. En tenant compte du changement climatique, l'accentuation des fortes chaleurs en ville - îlots de chaleur urbains ou ICU - est une nouvelle donnée avec laquelle les planificateurs urbains doivent compter. La ville de Fribourg souhaite, par ce projet, se munir d'un outil décisionnel et communicationnel pour anticiper et sensibiliser aux conséquences du changement climatique sur le confort urbain, la santé humaine et sur la planification urbaine.
Le présent rapport documente la démarche mise en oeuvre dans la réalisation du projet, en présente et analyse les résultats. Nous revenons d’abord sur nos objectifs principaux et secondaires, nous exposons ensuite en détails la méthodologie développée ainsi que les outils et ressources numériques employées. Finalement, nous discutons en détails des résultats pour répondre aux attentes de la ville de Fribourg : obtenir des lignes directrices en matière de planification urbaine relativement à la problématique des ICU.

2024

Revitalizing a school playground through temporary facilities
Conférence

Vonlanthen Marc

Keeping Cool and Confortable in the City, 27.02.2024 - 28.02.2024, Geneva

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2023

La durabilité
Conférence
Une responsabilité collective

Vonlanthen Marc

ECAB, lancement de la stratégie durabilité, 14.09.2023 - 14.09.2023, Fribourg

Résumé:

Participation à la stratégie durabilité de l'ECAB lors du lancement du cycle de conférence sur la thématique.

Rencontres Internationales en Urbanisme de l’APERAU, 2023
Conférence
Démonstrateur de mesures de mitigation microclimatiques en réponse aux îlots de chaleur

Vonlanthen Marc

Rencontres Internationales en Urbanisme de l’APERAU, 2023, 15.06.2023 - 15.06.2023, Lausanne

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Îlots de chaleur urbains. Diagnostic, stratégies et mesures de mitigation
Conférence

Vonlanthen Marc

Société fribourgeoise des Sciences naturelles, 01.06.2023 - 02.06.2023, Fribourg

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Résumé:

La concentration de certains risques liés au changement climatique dans les régions les plus
densément habitées de Suisse pose de manière insistante la question des mesures de mitigation
des effets d’îlots de chaleur que les communes devraient intégrer rapidement dans leurs outils
de planification de l’aménagement du territoire. En effet, les scénarios de Météosuisse pré-
voient à l’horizon 2060 et par rapport aux mesures moyennées sur la période 1980-2010 une
augmentation de température de +2.2°C à +5.5°C au jour le plus chaud de l’année alors que le
nombre de jours de fortes chaleurs (températures supérieures à 30°C) – actuellement un jour
par an en moyenne – devraient s’accroître de 3 à 17 jours.
Nous présentons des outils de diagnostic pour permettre aux collectivités d'identifier et de prio-
riser les zones de leur territoire les plus concernées par les îlots de chaleur. Puis, nous dévelop-
pons une approche intégrée en mesure de fournir des éléments de réponse de manière trans-
versale à la question du confort thermique en milieu urbain
et finalement nous présentons des mesures simples et
efficaces développées à la HEIA-FR.

Fribourg, vers l'indépendance énergétique
Conférence
Concilier la production d'énergies renouvelables avec la protection de l'environnement

Vonlanthen Marc

Fribourg, vers l'indépendance énergétique, 16.03.2023 - 16.03.2023, Fribourg, Haute École d'Ingénierie et d'Architecture

Lien vers la conférence

Résumé:

La crise énergétique, celles du climat et de la biodiversité sont des enjeux actuels majeurs. Les solutions que nous allons y apporter doivent s’appuyer sur des synergies et éviter des conflits d’objectifs. Le but de cette conférence est de rappeler l’importance de la biodiversité en Suisse et dans le monde et d’esquisser les grandes lignes d’une transition à la fois énergétique et écologique.

2022

Beating the Heat
Conférence

Vonlanthen Marc

A mobile demonstrator of microclimatic mitigation measures at street level, 16.09.2022 - 16.09.2022, Berne

Lien vers la conférence

De l'îlot de chaleur à l'îlot de fraîcheur.... Agir à l'échelle communale
Conférence

Vonlanthen Marc

Diagnostics et solutions, 02.09.2022 - 02.09.2022, Université de Fribourg

Optimization of sensor placement for birds acoustic detection in complex fields
Conférence ArODES

Damien Goetschi, Valère Martin, Richard Baltensperger, Marc Vonlanthen, Donatien Roziers, Francesco Carrino

Proceedings of the 11th International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods - ICPRAM, 3-5 February 2022, Online Streaming

Lien vers la conférence

Résumé:

Birds nest in multifunctional semi-natural environments. Intensification of agriculture and forestry prevents their successful breeding, threatening globally their survival. Early bird detection allows for targeted conservation actions, such as local (temporary) habitat protection. The conservationist thus looks for at detecting priority bird species as soon as a territory is occupied, for instance using acoustic surveillance network. We present a comprehensive method to optimize acoustic coverage with a minimum number of sensors in the network. Our method includes a sound propagation model and algorithms for optimized sensor placement. Relevant parameters (e.g., topography, soil type, height of vegetation, weather, etc.) for the sound propagation model are automatically extracted from an area of interest. We implemented and compared Particle Swarm Optimization and Genetic Algorithms-based approaches to solve the optimisation problem.

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