全球數(shù)據(jù)中心的電力消耗量占總電力需求的1.5%左右，而這個(gè)數(shù)字預(yù)計(jì)仍會(huì)大幅增加。綠色和平組織預(yù)測其到2013年的電力消耗量將增長19%至31萬千瓦。數(shù)據(jù)中心綠色化能給企業(yè)帶來很大的益處，并將公司置于環(huán)保潮流的前列。根據(jù)Pike Research的報(bào)告，在未來四年，全球?qū)?huì)有大量的資金用于數(shù)據(jù)中心的綠色化，預(yù)計(jì)到2016年將達(dá)到450億美元。

數(shù)據(jù)中心管理者認(rèn)為他們最大的挑戰(zhàn)是用電和制冷。由于電力消耗增長迅速，公司需要想方設(shè)法來降低能耗，以及尋找更環(huán)保的替代能源。為達(dá)到這一目的，Google和Apple等科技巨頭都在積極推行綠色化數(shù)據(jù)中心的策略，以節(jié)約成本。策略措施涉及范圍廣泛，力求在數(shù)據(jù)中心的各個(gè)方面打造能源效率，包括諸如測量和優(yōu)化氣流和空氣/能源的來源，使數(shù)據(jù)中心在既定的能源消耗下有最大的工作產(chǎn)出；使用模塊化的數(shù)據(jù)中心，從而盡量減少或避免將設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心匹配時(shí)的許多物理約束等。

降低能耗

為減少數(shù)據(jù)中心對(duì)環(huán)境的影響，可以考慮節(jié)能措施或替代能源（或兩者）。一般情況下，節(jié)能是這兩者中更容易獲得的選擇。

在分布式計(jì)算環(huán)境中，高達(dá)85%的計(jì)算能力可能處于空閑狀態(tài)。這一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)中心來說都是誘人的機(jī)會(huì)，使用這85%的計(jì)算能力可以收回部分維護(hù)預(yù)算，從而投資于新的功能。要將這些機(jī)會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，需要高效的能源管理，而高效管理能源的第一步，也是最關(guān)鍵的一步是容量規(guī)劃。理想的容量規(guī)劃可以洞察工作負(fù)載，以及在保持服務(wù)水平要求的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多大程度的整合。整合能提供相同的工作負(fù)載能力，同時(shí)減少物理平臺(tái)的數(shù)量。由于機(jī)器數(shù)量的減少，增加的空間提供了更多的電力。例如HP在2008年完成了內(nèi)部85個(gè)IT數(shù)據(jù)中心的整合，將其放置在美國三個(gè)城市的六個(gè)地點(diǎn)，這一項(xiàng)舉措就將空間占用減少了35%。虛擬化可以提供更大的地面空間，并減少能耗。典型的服務(wù)器利用率大約是10%～15%，而虛擬化可以實(shí)現(xiàn)80%甚至更高的利用率。同時(shí)，虛擬化確保改善的連續(xù)性，并通過圍繞故障資源的工作負(fù)載移動(dòng)性實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，虛擬化的服務(wù)器可以作鏡像處理。在數(shù)據(jù)中心使用更少的物理服務(wù)器可以降低成本，不僅包括電力和冷卻成本，還包括服務(wù)器硬件及隨著時(shí)間推移所需要的相關(guān)的維修成本。

能源測量和監(jiān)測工具在數(shù)據(jù)中心的動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)中發(fā)揮著極其重要的作用。例如IBM的系統(tǒng)主動(dòng)能源管理器能夠測量、監(jiān)控和管理內(nèi)置到IBM系統(tǒng)中的能源組件，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的管理解決方案。它將能源管理的范圍擴(kuò)展到包括設(shè)施供應(yīng)商，從而對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的能源消耗有更完整的認(rèn)識(shí)。利用其創(chuàng)新的測量管理技術(shù)（MMT）和對(duì)世界各地的數(shù)據(jù)中心的分析經(jīng)驗(yàn)，IBM可以創(chuàng)建現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的熱配置文件，從而識(shí)別達(dá)到冷卻高效率和更明智的能源利用的可能性。2012年1月，基于歐盟數(shù)據(jù)中心行為守則，歐盟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)歐洲委員會(huì)（EC）授予IBM位于15個(gè)不同國家的27個(gè)數(shù)據(jù)中心“數(shù)據(jù)中心效率參與者”的地位，這一榮譽(yù)是當(dāng)時(shí)對(duì)單一公司的數(shù)據(jù)中心最大規(guī)模上的認(rèn)可。

隨著數(shù)據(jù)的繼續(xù)擴(kuò)大，Intel也正在探索創(chuàng)新途徑來吸收這種增長，同時(shí)最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響。2012年12月，Intel推出了新的Atom處理器系列，專門設(shè)計(jì)用于微服務(wù)器和新一代的高效節(jié)能存儲(chǔ)和通信設(shè)備的供電。改進(jìn)處理技術(shù)可以讓數(shù)據(jù)中心的性能發(fā)生重大改善，有時(shí)可以讓計(jì)算機(jī)的效率增加60%。同時(shí)，Intel也在其數(shù)據(jù)中心內(nèi)部探索其他創(chuàng)新和環(huán)保的技術(shù)。例如，在新墨西哥的Rio Rancho，Intel進(jìn)行礦物油冷卻試點(diǎn)。整整一年，Rio Rancho服務(wù)器被完全淹沒在大桶礦物油中去除任何多余的熱量，從而改善整個(gè)數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)。通過使用礦物油冷卻，Intel卸下風(fēng)扇，節(jié)省了7%的服務(wù)器用電。對(duì)系統(tǒng)的模擬顯示，采用該冷卻技術(shù)可以讓整個(gè)數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的能源使用減少90%～95%。

Google對(duì)數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展的不斷努力使其每年節(jié)省數(shù)百萬美元，并避免了成千上萬噸的二氧化碳排放。它的數(shù)據(jù)中心設(shè)施的能源使用量只有典型數(shù)據(jù)中心的一半。除運(yùn)行很多大型的專有數(shù)據(jù)中心，Google同時(shí)還保持若干個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)室，它們就類似于世界各地?cái)?shù)以百萬的中小型數(shù)據(jù)中心。為了優(yōu)化冷卻并降低這類數(shù)據(jù)中心的能耗， Google采取了一系列措施， 這同時(shí)也是Google電源優(yōu)化戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素。 通過實(shí)施這些改造， 這類數(shù)據(jù)中心的電力使用效率從2.4降到1.5， 而且未發(fā)生任何業(yè)務(wù)中斷。

HP同樣長期致力于開發(fā)創(chuàng)新的技術(shù)和服務(wù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色化。通過收購專門研究數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和研發(fā)設(shè)施的咨詢公司EYP，HP能夠在數(shù)據(jù)中心設(shè)施層面上——從數(shù)據(jù)中心評(píng)估到數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和改造——通過高效節(jié)能的電源和冷卻技術(shù)來降低運(yùn)營成本，提供尖端、空間高效的數(shù)據(jù)中心。HP的服務(wù)器安裝有大大改善的電源管理工具。HP還在硬件層面上加入自己的創(chuàng)新，改進(jìn)空閑模式下的PSU電源使用，使其效率水平達(dá)到90%。如果未使用，新的PCU卡可以斷電，而RAM速度可以根據(jù)工作量微調(diào)，這有利于后續(xù)的能源節(jié)約。

Microsoft數(shù)據(jù)中心的效率來自專注于可持續(xù)性建設(shè)的文化。從1989年建立第一個(gè)數(shù)據(jù)中心開始，Microsoft就持續(xù)不斷地減少現(xiàn)有的和新的數(shù)據(jù)中心的電力和水的需求。其最新的數(shù)據(jù)中心的電力使用效率為1.05～1.15，是業(yè)界最低的幾個(gè)公司之一。Microsoft不斷開拓創(chuàng)新，以減少用水量。水歷來被用于數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)。然而，Microsoft在愛荷華州、愛爾蘭、弗吉尼亞州和華盛頓的最新風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)用水量只有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心所需水量的1%～3%，新系統(tǒng)中惟一的水損失通過蒸發(fā)排出，因此不產(chǎn)生廢水。

Fujutsu集團(tuán)一直致力于運(yùn)作可持續(xù)的數(shù)據(jù)中心。該公司開發(fā)的一種新技術(shù)能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測量有多個(gè)熱源的大型數(shù)據(jù)中心的溫度分布，使得測量一個(gè)設(shè)施中超過1萬個(gè)區(qū)域的溫度成為可能，從而實(shí)現(xiàn)了大型數(shù)據(jù)中心溫度分布的可見性。與空調(diào)控制系統(tǒng)相結(jié)合，該技術(shù)能微調(diào)空調(diào)，進(jìn)而在大型數(shù)據(jù)中心達(dá)到更有效的節(jié)能。使用該技術(shù)，F(xiàn)ujutsu在日本Tatebayashi的新數(shù)據(jù)中心比以前的數(shù)據(jù)中心減少了大約40%的設(shè)備能耗。它在北倫敦的綠色數(shù)據(jù)中心的能效提高相當(dāng)顯著，PUE值僅為1.4。

Apple同樣也在工程方面做了巨大的努力以達(dá)到數(shù)據(jù)中心的節(jié)能目標(biāo)。它在北卡羅萊納州的Maiden數(shù)據(jù)中心的節(jié)能方法之一是使用能夠反射熱量的白色屋頂。同時(shí)，那里有大量的冷水儲(chǔ)水箱，用于降低冷水機(jī)組峰值時(shí)的能源需求，從而節(jié)約能源和Apple高電源充電器的使用。那里還具有精密的空氣流處理程序，使得該設(shè)施大部分時(shí)間使用室外空氣進(jìn)行冷卻，以盡量減少能源的使用。

2013年3月，eBay推出了其數(shù)字化服務(wù)效率（DSE）指標(biāo)和儀表板。它將電源和二氧化碳指標(biāo)與交易綁定，使得公司能夠衡量并通過微調(diào)改進(jìn)其數(shù)據(jù)中心。首次在綠色網(wǎng)格論壇展示的DSE讓eBay能夠看到客戶購買和出售交易對(duì)成本、性能和環(huán)境造成的影響。有了DSE，現(xiàn)在eBay可以就如何優(yōu)化技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施中的一切做出更明智的決策，包括電力、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施IT基礎(chǔ)設(shè)施和向用戶提供服務(wù)的軟件的采購等。

使用可替代能源

在致力于節(jié)能的同時(shí)，尋求可替代能源也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色化的重要方法。Apple、eBay和Microsoft都在使用燃料電池，而Google已經(jīng)在風(fēng)電場投入巨資。

數(shù)據(jù)中心的運(yùn)作需要可以全天供電的基荷電力，同時(shí)還要有后備儲(chǔ)量，以供電網(wǎng)斷電時(shí)使用。Apple首選現(xiàn)場用再生能源發(fā)電，如果不行才會(huì)考慮從外部供應(yīng)商購買。要達(dá)到這一點(diǎn)，Apple已在其旗艦項(xiàng)目——將于2013年內(nèi)完工的位于北卡羅萊納州的Maiden數(shù)據(jù)中心——安裝10兆瓦的燃料電池，這是最大的非公用發(fā)電廠。該項(xiàng)目將會(huì)是有史以來最環(huán)保的良性數(shù)據(jù)中心之一。使用燃料電池達(dá)到這一規(guī)模可能會(huì)改變數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商使用電網(wǎng)電源并用傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)做備份的方式。Apple的太陽能發(fā)電和燃料電池相結(jié)合，該設(shè)施將可以產(chǎn)出超過其全速運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的20兆瓦的電量。這意味著Apple可以出售電力給電力公司，或者甚至獨(dú)立運(yùn)作，而將電網(wǎng)作為備份電源，這是一種全新的配置?？梢哉f，在這里Apple打造了自己的綠色電源。

2012年6月，eBay宣稱在猶他州的主數(shù)據(jù)中心安裝6兆瓦的燃料電池來供電。這些燃料電池將使用垃圾填埋場或者農(nóng)場的沼氣運(yùn)行。燃料電池是主要電力和能源來源，而不是作為電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)的備份電源。目前天然氣價(jià)格非常低廉，這使得燃料電池在經(jīng)濟(jì)上也相當(dāng)有吸引力。

Microsoft一直在評(píng)估數(shù)據(jù)中心更可持續(xù)的供電解決方案，通過使用現(xiàn)場發(fā)電和向與電網(wǎng)相連的較大發(fā)電廠長期購買，來部分取代從國家電網(wǎng)購買電量，從而減少對(duì)碳密集供應(yīng)鏈的依賴。例如它在歐洲的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目將使用廢物燃料運(yùn)作，在美國西南部有大型光伏太陽能項(xiàng)目。2012年，Microsoft提出的數(shù)據(jù)工廠概念將計(jì)算和能源基礎(chǔ)設(shè)施緊密聯(lián)系在一起。同時(shí)該概念也擴(kuò)展了電力來源，使其不僅局限于傳統(tǒng)的電力公司，而是將污水處理廠，風(fēng)力發(fā)電場和太陽能發(fā)電設(shè)施增加為潛在的電力來源。2012年11月，Microsoft已經(jīng)開始了其雄心勃勃的計(jì)劃的第一階段，將數(shù)據(jù)中心置于可再生能源旁邊，創(chuàng)造“數(shù)據(jù)工廠”而不是依靠公用電網(wǎng)運(yùn)作數(shù)據(jù)中心。

由于可再生并且不對(duì)大氣造成污染，水電越來越受那些想要更廉價(jià)、更清潔的能源的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商的青睞。例如法國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商OVH.com為開拓其美國和加拿大的業(yè)務(wù)，使用自己的專利冷卻技術(shù)在加拿大蒙特利爾建造了一個(gè)依靠水電運(yùn)行的“綠色”數(shù)據(jù)中心，并且運(yùn)行不需要空調(diào)，使得該數(shù)據(jù)中心的電力使用效率小于1.1。公司希望借此數(shù)據(jù)中心來開拓其美國和加拿大的業(yè)務(wù)?；陬愃频脑?，冰島也同樣吸引了數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商。

地理優(yōu)勢應(yīng)用及其他新思路

北方國家的氣候更適合數(shù)據(jù)中心，因?yàn)樵谀抢锊恍枰獮槔鋮s服務(wù)器耗費(fèi)能源，并且有很多便宜的可再生能源可用。例如根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，2010年水電大約占挪威發(fā)電總量的95%。基于這一優(yōu)勢，很多有名的大公司在北方國家建立數(shù)據(jù)中心。Facebook在瑞典擁有數(shù)據(jù)中心。在芬蘭的Hamina，Google將冷海水用于數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)。這樣，無需使用消耗巨大能源的冷卻機(jī)組，同時(shí)減少了設(shè)施對(duì)當(dāng)?shù)赜盟挠绊憽?/p>

Google并非唯一的使用北歐水域的冷水保持?jǐn)?shù)據(jù)中心低溫，同時(shí)只用較少能耗的公司。2013年3月，歐洲數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商Interxion使用海水冷卻其位于斯德哥爾摩的數(shù)據(jù)中心，產(chǎn)生顯著的效率優(yōu)勢，其電力使用效率降至1.09，成為歐洲最高效的數(shù)據(jù)中心之一。Interxion的海水冷卻系統(tǒng)特別之處在于它通過多個(gè)數(shù)據(jù)中心多次使用海水，而不是象傳統(tǒng)的方法只讓水流過一個(gè)設(shè)施。這種方法同時(shí)也能減少操作成本和環(huán)境成本，因?yàn)樗恍枰话肓康乃畞砝鋮s各數(shù)據(jù)中心。采用這些方法，它的能源成本已經(jīng)降低了80%。

使用冷水替代數(shù)據(jù)中心的冷卻機(jī)組，需要有特別的地理位置要求，因此只有在少數(shù)的地方才可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性，更受歡迎并且經(jīng)濟(jì)的趨勢是利用室外冷空氣冷卻數(shù)據(jù)中心。Facebook、Yahoo、Google和其他一些公司現(xiàn)在多使用室外冷空氣替代數(shù)據(jù)中心的冷卻機(jī)組，減少空調(diào)巨大的能源需求。2013年3月，F(xiàn)jordIT在挪威奧斯陸開放其首個(gè)數(shù)據(jù)中心空間。該數(shù)據(jù)中心占地1000平方米，采用自主開發(fā)的空氣冷卻技術(shù)，使用室外冷空氣來保持室內(nèi)溫度的恒定，并且以當(dāng)?shù)亓畠r(jià)的水電作為能源，電力使用效率大約為1.3，意圖吸引那些想要低碳云服務(wù)的歐洲客戶。公司計(jì)劃在Notodden開設(shè)的第二個(gè)數(shù)據(jù)中心的電力使用效率有望達(dá)到1.05。

美國馬薩諸塞州的TeraCool公司提出了一個(gè)大膽的想法，將數(shù)據(jù)中心與液化天然氣廠緊鄰。數(shù)據(jù)中心需要能量，也同樣需要冷卻。TeraCool開發(fā)的方法通過一個(gè)熱轉(zhuǎn)換循環(huán)將數(shù)據(jù)中心排出的熱量與液化天然氣終端的剩余制冷相連。這里有一個(gè)潛在的共生關(guān)系，即服務(wù)器產(chǎn)生的熱量可以在蒸發(fā)過程中幫助天然氣氣化，而從這個(gè)過程中釋放出來的能量可以為數(shù)據(jù)中心供電。該方法能將兩個(gè)行業(yè)放在一起，實(shí)現(xiàn)相互節(jié)能。這具有顯著的成本節(jié)約和環(huán)境效益，包括空氣、水和溫室氣體減排。Tera Cool因此在2013年Uptime In- stitute的綠色企業(yè)IT獎(jiǎng)中榮獲“大膽創(chuàng)意獎(jiǎng)”，該獎(jiǎng)項(xiàng)用以表彰為實(shí)現(xiàn)能源和資源效率而產(chǎn)生的前所未有的新思路。目前，在東京已經(jīng)建立了放置在液化天然氣廠旁邊的數(shù)據(jù)中心。

任何公司都有提高設(shè)施電力使用效率的機(jī)會(huì)。有些效率提高的價(jià)格低廉，例如堵住櫥柜中不使用的電纜孔以防止熱通道和冷通道的空氣混合；有些——比如買新的高效節(jié)能的服務(wù)器或部署改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)——可能要花費(fèi)很多資金。此時(shí)，政府和公用事業(yè)的獎(jiǎng)勵(lì)可能有莫大的幫助。例如，新加坡有能源效率項(xiàng)目（數(shù)據(jù)中心）的投資津貼計(jì)劃，為符合條件的企業(yè)提供機(jī)會(huì)，使其獲得涵蓋資本開支的30%～50%的獎(jiǎng)勵(lì)，用于購買新的、高效節(jié)能設(shè)備來改造其數(shù)據(jù)中心。

Pike Research的研究主管Eric Woods認(rèn)為，沒有一個(gè)單一的技術(shù)或設(shè)計(jì)模型能夠使數(shù)據(jù)中心綠色化，綠色數(shù)據(jù)中心與更廣泛的正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)中心相連，這些轉(zhuǎn)型包括技術(shù)創(chuàng)新、改善運(yùn)營、新的設(shè)計(jì)原則、改變IT與業(yè)務(wù)的關(guān)系，以及數(shù)據(jù)中心的供應(yīng)鏈變化等。