Lagra värme i marken: AI gör jord till energilager

December i Sverige är en påminnelse om en obekväm sanning: vi är bra på att skapa värme när vi inte behöver den, och sämre på att ha den kvar när vi faktiskt gör det. Soliga dagar, spillvärme från processer, eller perioder med låg elprisnivå kan ge stora mängder värme som bara “försvinner” – ofta rakt ner i marken.

Det är exakt där den nya forskningen om värmelagring i jord blir intressant. I stället för att se marken som en passiv värmesänka kan den behandlas som ett termiskt energilager. Och här kommer vår serie AI inom energi och hållbarhet in: den här typen av lagring blir först riktigt användbar i stor skala när vi kan mäta, förutsäga och styra den. Det är en AI-fråga.

Varför marken kan fungera som värmelager

Marken fungerar som värmelager av en enkel anledning: den har stor massa och kan hålla temperatur över tid. Nyckeln är att göra det kontrollerat – och att minska förlusterna.

Forskare vid Kaunas University of Technology har undersökt hur ett markbaserat värmeackumulator-system kan lagra överskottsvärme under jord och sedan leverera den när efterfrågan toppar. Kärnan i idén är att ta värme som annars skulle dissipera som “svinn” och göra den till en planerad resurs.

Här är en bra tumregel att bära med sig:

Värmelagring i mark handlar mindre om att skapa värme – och mer om att flytta rätt mängd värme till rätt plats vid rätt tid.

Från “värmeförlust” till energitillgång

En intressant detalj i forskningen är att teamet först tittade på hur vindenergi kunde användas för att producera värme direkt (inte el), genom hydraulik. De upptäckte att så kallade hydrauliska förluster – normalt något man vill minimera – i praktiken blev användbar värme.

Det här är ett mönster jag ser ofta inom energieffektivisering: det vi kallar “förluster” är ofta bara energi på fel plats. När du har systemtänk (och bra data) går det plötsligt att göra nytta av den.

Det tekniska genombrottet: fukt, fasomvandling och styrbar värmetransport

Det mest praktiskt viktiga i studien är inte bara att marken blir varm, utan hur värmen rör sig och hur länge den stannar kvar.

Forskarna värmde jord i ytliga lager och mätte:

• hur värme sprids (ledning)
• hur snabbt värmen rör sig (transient respons)
• hur länge temperaturhöjningen består (retention)

När vatten i jorden byter fas – då kan mer energi lagras

Vid ett test värmdes jorden tills fukten började avdunsta. Det utlöser en fasomvandling (vatten → ånga). Varför spelar det roll? För att fasomvandling kan “packa” in mer energi i systemet utan att temperaturen måste rusa i höjden.

Dessutom rör sig ångan genom marken och kan fördela värme över större volym. Forskarna observerade tydliga temperaturtoppar där ångflödet nådde – ett tecken på att energiflödet inte bara finns där, utan också kan styras.

Det är här vi får en bro till AI:

• Ång- och värmetransport i porösa material är komplex.
• Den beror på fukthalt, jordtyp, packningsgrad, grundvatten, årstid och driftstrategi.
• Människor kan inte optimera detta “i huvudet”.

AI kan.

Var passar marklagring in i svensk energiverklighet?

Markbaserad värmelagring är särskilt relevant i Sverige av tre skäl:

1. Stora säsongsskillnader: Värmebehovet är kraftigt vinterdominerat.
2. Fjärrvärmens roll: Många städer har redan infrastruktur där värme kan distribueras – men saknar ibland billig säsongslagring.
3. Ökande elektrifiering: Effektproblem i elnätet gör att “värme vid rätt tid” blir lika viktigt som “el vid rätt tid”.

Forskningen pekar på att termiska ackumulatorer kan:

• balansera fjärrvärmenät (toppkapning)
• minska stress vid effekttoppar i elnätet (genom att flytta värmeproduktion i tid)
• byggas lokalt under byggnader, gator eller parkeringsytor

En konkret svensk användningsbild

Tänk dig ett flerbostadshus med värmepump och solceller. Under september–oktober finns ofta dagar med överskott av solel mitt på dagen, men värmebehovet är lågt. I stället för att sälja el billigt eller strypa produktion kan huset:

• omvandla överskottet till värme (via värmepump/elpanna)
• ladda ett isolerat markvolym-lager under eller intill byggnaden
• plocka ut värmen vid morgon- och kvällstoppar

Det är inte science fiction. Det är ett styr- och systemproblem.

AI som “dirigent” för värme i mark: så skapar man stabil drift

AI gör störst nytta där systemet är dynamiskt och påverkas av många faktorer. Marklagring är ett skolboksexempel.

Vad AI kan optimera i ett markbaserat energilager

1) Laddning och urladdning (driftplanering)

• Prognoser för värmebehov per timme/dygn
• Elprisprognoser och effektavgifter
• Begränsningar i nät (maxeffekt)

2) Termisk modellering och “digital tvilling”

• ML-modeller kan kalibreras mot sensordata (temperatur i flera djup, flöden, fukt)
• En digital tvilling kan förutsäga temperaturfält, förluster och återladdningstid

3) Kontroll av värmespridning

• Reglering av flöden i borrhål/pålar/markvärmeväxlare
• Detektering av oönskad värmeläckagezon

4) Underhåll och riskhantering

• Anomali-detektering på sensorserier
• Tidig varning för fuktbeteende som försämrar prestanda

Här är den praktiska poängen:

Utan bra styrning riskerar marklagring att bli “en varm fläck i marken”. Med AI blir det ett energilager med garanterad nytta.

Data du behöver (och som många missar)

För att komma bort från gissningar behöver man instrumentera systemet rätt från start:

• Temperaturgivare i flera djup (minst 3 nivåer)
• Flöde och fram/returtemperatur i värmeväxlare
• Fuktsensorer (där fasomvandling är en del av strategin)
• Byggnadens värmeförbrukning (timvärden)
• Väderdata lokalt (ute-temp, vind, solinstrålning)

Det fina är att detta också driver lead-mål: när kunder ser att ni pratar om vilka mätpunkter som krävs och vilka beslut som kan automatiseras, uppfattas ni som seriösa.

Passiv markvolym under byggnad: den underskattade låg-hängande frukten

Forskarna gick vidare från aktiv lagring till en mer vardaglig idé: kan marken under byggnaden passivt lagra värme från den naturliga värmeflödet nedåt?

De byggde en prototyp av en “mark-energicell” i labb och följde temperaturer över tid. De genomförde också mätningar och beräkningar under ett helt år för att fånga säsongseffekter och jämföra med klimatdata.

Resultatet är praktiskt:

• En isolerad markvolym under byggnaden kan minska värmeförlusten.
• Mindre värmeförlust ger lägre energibehov för uppvärmning.
• Lägre uppvärmningsbehov minskar utsläpp om värmen annars kommer från fossilt eller biobränsle.

Jag gillar det här spåret för svenska fastighetsägare: det är inte alltid en stor investering i “ny teknik”. Ibland är det smart byggfysik plus mätning.

Vanliga frågor (som dyker upp i riktiga projekt)

Fungerar marklagring även för kyla?

Ja. Samma principer kan användas för säsongslagring av kyla eller “svalka” i mark. I Sverige är det särskilt relevant för lokaler med ökande kylbehov (serverrum, skolor, handel).

Är det här samma sak som bergvärme?

Det är släkt, men inte identiskt. Bergvärme handlar ofta om att hämta energi ur mark/berg. Marklagring handlar om att ladda in energi (överskottsvärme) och ta ut senare. I praktiken kan befintliga borrhål och markvärmeväxlare bli delar av ett lagersystem.

Vad avgör om ett projekt blir lönsamt?

Tre saker dominerar:

1. Temperaturnivåer (hur varmt du kan lagra och hur du ska använda det)
2. Förluster (isolering, geologi, grundvattenflöden)
3. Styrning (när du laddar/urladdar i relation till pris och effekt)

Min ståndpunkt: många projekt faller på punkt 3, inte punkt 1.

Nästa steg: från forskningsprototyp till skalbar svensk tillämpning

Forskarna beskriver att de nu jobbar med att skala ner prototyper och förbättra metoder för att styra värmespridningen, samt integrera befintliga underjordiska tekniker som borrhål, pålar och andra värmeväxlare.

Översatt till en svensk roadmap ser jag en tydlig ordning:

1. Kartläggning: jordarter, grundvatten, befintliga energisystem, lastprofiler
2. Pilot: begränsad lagervolym med tät sensordata
3. Digital tvilling: modell som matchar mätdata och kan simulera driftstrategier
4. AI-styrning: optimering mot kostnad, CO₂, komfort och effekt
5. Skalning: fler byggnader, kvartersnivå eller integrerat med fjärrvärme

Om du arbetar med energi i fastigheter, industri eller kommunal fjärrvärme är det här ett område där AI inom energi och hållbarhet går från buzzword till konkret värde: lägre toppeffekt, högre verkningsgrad och mer nyttjad spillvärme.

Värmen finns redan. Frågan är om vi fortsätter låta den rinna bort – eller om vi börjar behandla marken som det den kan vara: ett energilager som går att planera, styra och optimera.