2.4 国际数据中心的绿色化建设
2.4.1 各主要公司的节能措施
为减少数据中心对环境的影响，可以考虑采取节能措施或替代能源（或两者均采用）。一般情况下，节能是这两者中更容易实现的选择。在分布式计算环境中，高达85%的计算能力可能处于空闲状态。这一统计数据对每个数据中心来说都是诱人的机会，使用这85%的计算能力可以收回部分维护预算，从而投资于新的功能。要将这些机会变成现实，需要高效的能源管理，而高效管理能源的第一步，也是最关键的一步是容量规划。理想的容量规划可以洞察工作负载，以及在保持要求服务水平的同时可以实现多大程度的整合。整合能在提供相同工作负载能力的同时减少物理平台的数量。由于机器数量减少，节省了空间和能耗。例如HP在2008年完成了内部85个IT数据中心的整合，将其放置在美国3个城市的6个地点，这一项举措就将空间占用减少了35%。虚拟化可以节省更大的地面空间，并能减少能耗。典型的服务器利用率大约是10%～15%，而虚拟化可以实现80%甚至更高的利用率。同时，虚拟化可确保改善的连续性，并通过围绕故障资源的工作负载移动实现灾难恢复。当发生故障时，虚拟化的服务器可以作镜像处理。在数据中心中使用更少的物理服务器可以降低成本，不仅包括电力和冷却成本，还包括服务器硬件及随着时间推移所需要的相关维修成本。
能源测量和监测工具在数据中心的动态基础架构中发挥着极其重要的作用。例如IBM的系统主动能源管理器能够测量、监控和管理内置在IBM系统中的能源组件，提供了跨平台管理解决方案。它将能源管理的范围扩展到设施供应商，从而对数据中心内的能源消耗有更完整的认识。利用其创新的测量管理技术（MMT）和对世界各地数据中心的分析经验，IBM可以创建现有数据中心的热配置文件，从而达到冷却高效率和更明智的能源利用的可能性。2012年1月，基于欧盟数据中心行为守则，欧盟的执行机构欧洲委员会（EC）授予IBM位于15个不同国家（地区）的27个数据中心为“数据中心效率参与者”，这一荣誉是当时对单一公司的数据中心最大规模的认可。
随着数据的继续扩大，Intel也正在探索创新途径来吸收这种增长红利，同时最大限度地减少对环境的影响。2012年12月，Intel推出了新的Atom处理器系列，专门用于微服务器和新一代高效节能存储设备及通信设备的供电。改进处理技术可以让数据中心的性能发生重大改善，有时可以让计算机的效率提高60%。同时，Intel也在其数据中心内部探索其他创新和环保的技术。例如，在新墨西哥州的奥兰珠市，Intel进行矿物油冷却试点。整整一年，奥兰珠市的服务器被完全淹没在大桶矿物油中进行冷却，从而改善了整个数据中心的冷却系统。通过使用矿物油冷却，Intel卸下了风扇，节省了7%的服务器用电。对系统的模拟显示，采用该冷却技术可以让整个数据中心冷却系统的能源消耗减少90%～95%。
Google对数据中心可持续发展的不断努力使其每年节省数百万美元，并减少了成千上万吨二氧化碳排放。它的数据中心设施的能源消耗量只有典型数据中心的一半。除运行很多大型的专有数据中心外，Google同时还保留了若干个较小的网络室，它们就类似于世界各地数以百万个中小型数据中心。
为了优化冷却系统并降低这类数据中心的能耗，Google采取了一系列措施，这同时也是Google电源优化战略的关键要素。通过实施这些改造，这类数据中心的电力使用效率从2.4降到1.5，而且未发生任何业务中断。
HP同样长期致力于开发创新的技术和服务以实现数据中心绿色化。通过收购专门从事数据中心设计和研发设施的咨询公司EYP，HP能够在数据中心设施层面上——从数据中心评估到数据中心的设计和改造，都可通过高效节能的电源和冷却技术来降低运营成本，提供尖端、空间高效利用的数据中心。
HP的服务器安装有大大改善的电源管理工具。HP还在硬件层面上加入了创新元素，改进空闲模式下的PSU电源的使用，使其效率达到90%。如果未使用，新的PCU卡可以断电，而RAM速度可以根据工作量微调，这样有利于后续工作时的能源节约。
Microsoft 数据中心的效率来自于专注可持续性建设的文化。从1989年建立第一个数据中心开始，Microsoft就持续不断地减少现有的和新的数据中心的电力和水的需求。其最新的数据中心PUE值为1.05～1.15，在业界是比较低的。
Microsoft不断开拓创新，以减少用水量。水历来被用于数据中心的冷却系统。然而，Microsoft在爱尔兰、爱荷华州、弗吉尼亚州和华盛顿的最新风冷数据中心的设计用水量只有传统数据中心所需水量的1%～3%，新系统中唯一的水损失是通过蒸发排出的，因此不产生废水。
Fujutsu集团一直致力于运作可持续的数据中心。该公司开发的一种新技术，能够准确、实时地测量有多个热源的大型数据中心的温度分布，使得测量一个设施中超过1万个区域的温度成为可能，从而实现了大型数据中心温度分布的可见性。与空调控制系统相结合，该技术能微调空调，进而在大型数据中心达到更有效地节能的目的。使用该技术，Fujutsu在日本Tatebayashi的新数据中心比以前的数据中心减少了大约40% 的设备能耗。它在北伦敦的绿色数据中心的能效提高相当显著，PUE值仅为1.4。
Apple同样也在工程方面做了巨大的努力以达到数据中心节能的目标。它在北卡罗来纳州的Maiden 数据中心的节能方法之一是使用能够反射热量的白色屋顶。同时，那里有使用大量的冷水储水箱，用于降低冷水机组峰值时的能源需求，从而达到节约能源和减少Apple高电源充电器使用的目的。另外，通过精密的空气流处理程序，使得该设施大部分时间使用室外空气进行冷却，以尽量减少能源的消耗。
2013年3月，eBay推出了其数字化服务效率（DSE）指标。它将电源和二氧化碳指标与交易绑定，使得公司能够衡量并通过微调改进其数据中心。首次在绿色网格论坛上展示的DSE让eBay能够看到客户在购买和出售交易时，成本、性能和环境指标对其的影响程度。有了DSE，现在eBay可以就如何优化技术基础设施做出更明智的决策，包括电力、数据中心基础设施，IT基础设施和向用户提供服务的软件的采购等。
2.4.2 使用可替代能源
在致力于节能的同时，寻求可替代能源也是实现数据中心绿色化的重要方法。Apple、eBay和Microsoft都在使用燃料电池，而Google已经在风电场投入巨资。
数据中心的运作需要可以全天候供电的基荷电力，同时还要有后备储量，以供电网断电时使用。Apple首选现场用再生能源发电，如果不行才会考虑从外部供应商购买。要达到这一点，Apple已在其旗舰项目——于2013年内完工的位于北卡罗来纳州的Maiden数据中心——安装了10MW的燃料电池，这是最大的非公用发电厂。该项目是有史以来最环保的良性数据中心之一。使用燃料电池能达到这一规模可能会改变数据中心运营商使用电网电源并用传统的柴油发电机做备份的方式。Apple的太阳能发电和燃料电池相结合，将可以产出超过其全速运转所需要的20MW的电量。这意味着Apple可以出售电力给电力公司，或者甚至独立运作，而将电网作为备份电源，这是一种全新的配置。可以说，Apple用这种方式打造了自己的绿色电源。
2012年6月，eBay 宣称在犹他州的主数据中心安装了6 MW的燃料电池来供电。这些燃料电池将使用垃圾填埋场或者农场的沼气运行。燃料电池是该数据中心主要电力和能源的来源，而不是作为电网发生故障时的备份电源。目前天然气价格非常低廉，这使得燃料电池在经济上也相当有吸引力。
Microsoft一直在评估数据中心更可持续的供电解决方案，通过使用现场发电和向与电网相连的较大发电厂长期购买，来部分取代从国家电网购买电量，从而减少对碳密集供应链的依赖。例如Microsoft在欧洲的生物质发电项目使用的是废物燃料运作，在美国西南部有大型光伏太阳能项目。2012年，Microsoft提出的数据工厂概念将计算和能源基础设施紧密联系在一起。同时该概念也扩展了电力来源，使其不仅局限于传统的电力公司，而是将污水处理厂、风力发电场和太阳能发电设施增加为潜在的电力来源。2012年11月，Microsoft 已经开始了其雄心勃勃的计划的第一阶段，将数据中心置于可再生能源旁边，创造“数据工厂”而不是依靠公用电网运作数据中心。
由于可再生并且不会对大气造成污染，水电越来越受想要更廉价、更清洁的能源的数据中心运营商的青睐。例如法国互联网服务提供商OVH.com为开拓其在美国和加拿大的业务，使用自己的专利冷却技术在加拿大蒙特利尔建造了一个依靠水电运行的“绿色”数据中心，并且运行不需要空调，使得该数据中心的电力使用效率小于1.1。该公司希望借此数据中心来开拓其在美国和加拿大的业务。基于类似的原因，冰岛也同样受到了数据中心运营商的青睐。
2.4.3 地理优势应用及其他新思路
北方国家的气候更适合数据中心运行，因为在那里不需要为冷却服务器而耗费能源，并且有很多便宜的可再生能源可用。例如根据国际能源机构的数据，2010 年水电大约占挪威发电总量的95%。基于这一优势，很多有名的大公司在北方国家建立数据中心。Facebook在瑞典拥有数据中心。在芬兰的Hamina，Google将冷海水用于数据中心的冷却系统。这样，无须使用消耗巨大能源的冷却机组，同时减少了设施对当地用水的影响。
Google并非是唯一使用北欧水域的冷水保持数据中心低温，同时只消耗较少能源的公司。2013年3月，欧洲数据中心供应商Interxion 使用海水冷却其位于斯德哥尔摩的数据中心，产生了显著的效率优势，其PUE值降至1.09，成为欧洲最高效的数据中心之一。Interxion的海水冷却系统的特别之处在于它通过多个数据中心多次使用海水，而不是像传统的方法一样只让海水流过一个设施。这种方法同时也能减少操作成本和环境成本，因为它只需要一半量的水来冷却各数据中心。采用这些方法，它的能源成本已经降低了80%。
使用冷水替代数据中心的冷却机组，需要有特别的地理位置，因此只有在少数地方才可以达到这种经济性。更受欢迎并且具有经济性的冷却方法是利用室外冷空气冷却数据中心。Facebook、Yahoo、Google和其他一些公司现在多使用室外冷空气替代数据中心的冷却机组，以减少空调巨大的能源需求。2013年3月，FjordIT在挪威奥斯陆开放其首个数据中心空间。该数据中心占地面积1000m2，采用自主开发的空气冷却技术，使用室外冷空气来保持室内温度的恒定，并且以当地廉价的水电作为能源，电力使用效率大约为1.3，以此吸引那些想要低碳云服务的欧洲客户。该公司计划在Notodden开设的第二个数据中心PUE值有望达到1.05。
美国马萨诸塞州的TeraCool公司提出了一个大胆的想法，将数据中心紧邻液化天然气厂。数据中心需要能量，也同样需要冷却。TeraCool公司开发的方法是通过一个热转换循环将数据中心排出的热量与液化天然气终端的剩余天然气制冷系统相连。这里有一个潜在的共生关系，即服务器产生的热量可以在蒸发过程中帮助天然气汽化，而从这个过程中释放出来的能量可以为数据中心供电。该方法能将两个行业放在一起，实现相互节能，具有显著的成本节约和环境效益，包括空气、水和温室气体减排。TeraCool 因此在2013 年Uptime Institute的绿色企业IT奖中荣获“大胆创意奖”，该奖项用以表彰为提高数据中心效率而产生的前所未有的新思路。目前，在东京已经建立了放置在液化天然气厂旁边的数据中心。
任何公司都有提高设施电力使用效率的机会。有些效率提高的价格低廉，例如堵住橱柜中不使用的电缆孔以防止热通道和冷通道的空气混合；买新的高效节能的服务器或部署改进的冷却系统，可能要花费很多资金。此时，政府和公用事业的奖励可能有莫大的帮助。例如，新加坡有能源效率项目（数据中心）的投资津贴计划，为符合条件的企业提供机会，使其获得涵盖资本开支的30%～50%的奖励，用于购买新的、高效节能设备来改造其数据中心。
没有一个单一的技术或设计模型能够使数据中心绿色化，绿色数据中心与更广泛的正在经历转型的数据中心相连，这些转型包括技术创新、改善运营、新的设计原则、改变IT与业务的关系，以及数据中心的供应链变化等。