Degré de simultanéité de la chaleur · Glossaire

Le degré de simultanéité de la chaleur est le rapport entre la puissance thermique effectivement soutirée simultanément par un groupe de consommateurs et la somme de leurs puissances nominales ou de pointe retenues individuellement. Il s'agit le plus souvent de l'instant où la charge commune du groupe est la plus élevée. Dans la littérature spécialisée, cette grandeur est le plus souvent appelée facteur de simultanéité (symbole GLF ou g). Elle n'a pas d'unité et s'exprime en facteur ou en pourcentage. Une valeur de 0,7 signifie que, pour la pointe commune, on retient 70 pour cent de la somme des pointes individuelles. Pour un consommateur isolé, le facteur vaut par définition 1.

Définition et mode de calcul

Formellement, le numérateur est la somme des puissances de tous les consommateurs à l'instant de la charge maximale commune. Le dénominateur est la somme des puissances nominales. Le point de référence est important : pour le dimensionnement d'un générateur de chaleur, le groupe comprend tous les consommateurs du réseau. Pour un tronçon de conduite donné, seuls comptent les consommateurs dont la chaleur passe par ce tronçon. Un réseau n'a donc pas un seul degré de simultanéité. Chaque branche a le sien, et il est d'autant plus élevé que la branche alimente peu de consommateurs.

Le facteur décrit une puissance, non une quantité d'énergie. Pour la chaleur, il s'agit de la puissance thermique en kilowatts. Il faut le distinguer de notions voisines. La charge de chauffage est la puissance dont un bâtiment isolé a besoin dans des conditions de dimensionnement définies. Le besoin de chaleur est en revanche une quantité d'énergie sur une période, par exemple en kilowattheures par an. Le profil de charge montre comment la charge se répartit dans le temps. Le degré de simultanéité demande quelle part des exigences de puissance individuelles survient en même temps dans l'ensemble. Cette distinction est importante : les conduites, pompes, sous-stations et générateurs sont dimensionnés selon la puissance, alors que la facturation se fait le plus souvent en kilowattheures.

Le dénominateur n'est pas aussi univoque qu'il y paraît. Les puissances nominales peuvent provenir de calculs normalisés de la charge de chauffage, de puissances de raccordement convenues par contrat ou de données de mesure. Les valeurs convenues par contrat sont souvent surestimées. Une partie de l'effet de simultanéité apparent ne fait alors que compenser des valeurs individuelles trop généreuses. Inversement, de courtes pointes peuvent dépasser la puissance nominale d'une sous-station, par exemple lors de la charge d'un ballon d'eau chaude avec une température de départ basse côté bâtiment. La manière dont le dénominateur a été déterminé devrait donc toujours être indiquée.

Pourquoi la pointe commune est plus basse – et quand elle ne l'est pas

Les pointes des bâtiments individuels ne se produisent pas exactement au même moment. Les bâtiments diffèrent par l'isolation, la masse d'accumulation, l'orientation, l'usage, la régulation et les apports de chaleur internes. S'y ajoutent de courtes pointes dépendant du comportement pour le besoin en eau chaude sanitaire. Dans un groupe plus grand, ces différences se superposent et la courbe commune devient plus lisse. Mais la chaleur dépend fortement de la météo. En cas de gel, le besoin de tous les bâtiments d'une même zone augmente simultanément. Plus un groupe est petit et homogène, et plus les bâtiments sont régulés de manière similaire, plus le facteur se rapproche de 1. Reprendre une valeur issue d'un autre quartier, d'un autre parc immobilier ou d'un autre climat peut représenter la sollicitation de façon nettement erronée.

Ordres de grandeur empiriques dans les réseaux de chaleur de proximité

Une étude très citée de Winter, Haslauer et Obernberger, datant de 2001, a analysé des valeurs horaires de 559 sous-stations dans deux réseaux de chaleur de proximité à biomasse en Autriche, sur environ un an et demi. Résultat : le facteur diminue avec le nombre de consommateurs. Pour de petits groupes de moins d'environ 15 consommateurs, il ne baisse que lentement. À partir d'environ 200 consommateurs, il se stabilise autour de 0,47. Les auteurs en ont déduit une formule d'approximation qui ne dépend que du nombre de consommateurs. Selon leurs indications, elle est valable pour 1 à 200 consommateurs. Pour l'ensemble du réseau de Tamsweg, les données des générateurs ont donné un facteur d'environ 0,51.

Ces chiffres sont des valeurs d'expérience et non des valeurs normatives. Ils proviennent de réseaux, de parcs immobiliers et d'hivers déterminés, vers 1998/99, et reposent sur des moyennes horaires et sur des pointes filtrées (quantiles). Pour les groupes de moins de 75 consommateurs, ils ne valent que si les puissances nominales ne diffèrent pas de plus d'un facteur 2. Ils ne peuvent pas être repris sans vérification pour les nouveaux quartiers actuels à très faibles charges de chauffage, où l'eau chaude sanitaire représente une part plus importante, ni pour des réseaux à régulation différente.

Un exemple tiré de la même étude montre le piège principal : les gros consommateurs isolés. Supposons qu'une branche alimente 50 maisons de 10 kW chacune et un gros client de 1 MW. Pour 51 consommateurs, la formule donne environ 0,73, soit environ 1 095 kW. Mais si le gros client fonctionne déjà seul à pleine charge, les 50 maisons nécessitent encore environ 360 kW en plus. La branche serait donc sous-dimensionnée. Les gros consommateurs individuels doivent donc être pris en compte séparément et ne doivent pas être noyés dans le facteur forfaitaire du groupe.

Importance pour les réseaux de chaleur

Pour un réseau de chaleur, le degré de simultanéité est une grandeur de dimensionnement centrale. Il détermine la taille des générateurs, des conduites, des pompes et des accumulateurs. Si l'on suppose une simultanéité totale, les conduites et installations sont le plus souvent plus grandes que nécessaire. Cela augmente les coûts d'investissement et, avec des conduites plus grandes, aussi les pertes de chaleur. Si le facteur est fixé trop bas, il y a risque, les jours froids, de sous-approvisionnement, de températures de départ trop basses en bout de réseau et de pertes de confort. La tâche n'est donc pas de choisir un facteur le plus bas possible. Il doit être justifié à partir des types de bâtiments, de l'usage, de la température de dimensionnement, de la part d'eau chaude sanitaire, des gros consommateurs et de la régulation, idéalement avec des données de mesure de réseaux comparables.

Pompes à chaleur : de la simultanéité thermique à la simultanéité électrique

Avec la pompe à chaleur, le degré de simultanéité agit aussi sur le réseau électrique. Pour les gestionnaires de réseau, ce qui compte n'est pas la consommation annuelle de chaleur, mais la puissance électrique qui survient en même temps, par exemple au niveau du transformateur de réseau local ou d'un tronçon de ligne. La charge électrique ne suit pas simplement la charge thermique. Par temps froid, la charge de chauffage augmente et, en même temps, l'efficacité de nombreuses pompes à chaleur air-eau diminue. De plus, des résistances électriques d'appoint peuvent s'enclencher. La pointe électrique peut donc augmenter davantage que ne le laisse supposer le côté thermique. Les pompes à chaleur géothermiques se comportent en général plus favorablement en cas de gel. Les bâtiments à basses températures de système ont besoin de moins d'électricité pour la même chaleur. Un facteur thermique seul ne suffit donc pas pour la planification du réseau électrique. Il doit être combiné avec des hypothèses sur l'efficacité, le chauffage d'appoint, les accumulateurs et la régulation.

Le pilotage peut déplacer des charges, mais aussi créer une nouvelle simultanéité. Les accumulateurs et l'inertie thermique des bâtiments permettent de décaler la puissance pour une courte durée sans que la température baisse de façon perceptible. En revanche, si de nombreuses installations démarrent sur le même signal, par exemple après un délai de blocage, une limitation ou lors d'un signal de prix, une nouvelle pointe synchrone peut apparaître. Que la flexibilité soulage le réseau dépend donc de la manière dont elle est coordonnée, par exemple par un pilotage favorable au réseau avec libération échelonnée dans le temps.

Référence juridique en Allemagne : § 14a EnWG

En Allemagne, la notion de facteur de simultanéité apparaît aussi dans la réglementation. Elle y est toutefois strictement délimitée et n'est pas identique au facteur de planification pour les réseaux de chaleur. Selon les règles de l'Agence fédérale des réseaux (Bundesnetzagentur) relatives au § 14a EnWG (décision BK6-22-300), ce qui suit s'applique aux installations de consommation pilotables mises en service depuis le 1er janvier 2024, raccordées au réseau basse tension et dont la puissance de raccordement au réseau dépasse 4,2 kW, dont les pompes à chaleur : le gestionnaire de réseau peut limiter temporairement leur soutirage d'électricité si une surcharge du réseau menace. Une puissance minimale de 4,2 kW doit toutefois toujours rester disponible.

Lorsque plusieurs de ces appareils sont pilotés conjointement par un système de gestion de l'énergie, le gestionnaire de réseau calcule la puissance minimale pour l'ensemble. Il applique alors un facteur de simultanéité échelonné selon le nombre d'appareils. Selon une note de VDE FNN, la Bundesnetzagentur a d'abord fixé 0,8 pour deux appareils. Avec chaque appareil supplémentaire, le facteur diminue de 0,05, jusqu'à rester constant à 0,45. En cas de pilotage direct, en revanche, 4,2 kW par appareil s'appliquent en principe. Des règles particulières s'appliquent aux grandes pompes à chaleur. Ces valeurs ne valent que pour la puissance minimale en cas de limitation et ne doivent pas être reprises comme degré de simultanéité pour la planification du réseau.

Malentendus fréquents

Pas une constante : le facteur n'est pas fixé une fois pour toutes pour un agent énergétique. Il dépend du groupe, de la résolution temporelle, de l'année météorologique, du cas de dimensionnement et du mode d'exploitation. Les moyennes journalières lissent les pointes, les valeurs horaires ou quart-horaires les rendent visibles.
Pas transposable à volonté : une valeur pour 200 logements mixtes ne vaut pas pour dix maisons individuelles identiques. Les groupes de consommateurs de tailles très différentes exigent un examen spécifique.
Thermique n'est pas électrique : une même puissance thermique ne signifie pas la même consommation d'électricité. La source de chaleur, la température de départ et le chauffage d'appoint modifient la simultanéité électrique.
Facteur de planification n'est pas facteur de réglementation : le facteur échelonné de la décision relative au § 14a régit les puissances minimales en cas de limitation. Il ne décrit pas une simultanéité mesurée des charges de chauffage.

Interfaces et positionnement

La notion se situe à une interface. Les concepteurs de bâtiments calculent les charges de chauffage, les exploitants de réseaux de chaleur dimensionnent réseaux et générateurs, les gestionnaires de réseau de distribution évaluent les puissances de raccordement électriques, et la planification communale de la chaleur considère des territoires entiers et des options d'approvisionnement. Si ces niveaux travaillent avec des hypothèses différentes, des contradictions apparaissent. Un bâtiment peut être correctement dimensionné pour lui-même, alors que la somme de nombreuses installations dans une rue surcharge le réseau. Inversement, une hypothèse forfaitaire du gestionnaire de réseau est trop grossière si elle ignore les caractéristiques des bâtiments et les possibilités de stockage.

Correctement utilisé, le degré de simultanéité de la chaleur ne désigne ni la consommation de chaleur ni la charge de chauffage individuelle. Il décrit quelle part de nombreuses puissances individuelles compte simultanément dans le cas de dimensionnement commun. Il ne devient significatif que lorsque les limites du système sont explicites : quels bâtiments, quelle résolution temporelle, quelle météo, quelle technique, quelle régulation et quelle puissance de référence au dénominateur. Sans ces indications, une grandeur de planification utile devient un chiffre d'apparence précise au contenu flou.

Sources

Untersuchungen der Gleichzeitigkeit in kleinen und mittleren Nahwärmenetzen — Winter, Haslauer, Obernberger (TU Graz / BIOS), erschienen in Euroheat & Power; 2001. Abschnitte 5.1–5.4, 6.1, 7, 7.1, 7.2
Integration von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen (Verbraucherportal) — Bundesnetzagentur; unbekannt. Abschnitte zur Mindestleistung und zu mehreren steuerbaren Verbrauchseinrichtungen
Beschlusskammer 6 – Integration von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen — Bundesnetzagentur; unbekannt. Abschnitte zum Anwendungsbereich und zur EMS-Ansteuerung
VDE FNN Hinweis: Berechnung des mindestens zu gewährenden netzwirksamen Leistungsbezugs (Mindestleistung) — VDE FNN; April 2025 (Version 1.0). Abschnitt zum Gleichzeitigkeitsfaktor nach Tenorziffer 2f BK6-22-300
Leitfaden Fernwärme / Fernkälte — Thermische Netze Schweiz; März 2022. Begriffstabelle: Anschlussleistung, Gleichzeitigkeit und Gleichzeitigkeitsfaktor

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Edited by eCMS on 12.11.2026 05:05