La produzione di energia elettrica in Giappone - parte1

Premetto che, a causa di mancanza cronica di tempo, questo non e' un post vero e proprio, bensi' una raccolta di dati e qualche considerazione buttata li' che mi riservo comunque di approfondire in futuro. La pubblicazione spero stimoli un poco di dibattito e magari potra' essere anche d'aiuto a chi cerca informazioni sul tema.

mamoru

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Un anno fa avevamo visto le prime conseguenze del terremoto del Tohoku e dell'incidente della centrale Tepco di Fukushima sulla produzione di energia elettrica in Giappone.

Un post, in particolare, metteva in evitanza alcune problematiche tecniche delle infrastrutture giapponesi, alla luce degli ingenti danni provocati dal sisma e dallo tsunami alla rete di trasmissione ed ai siti di produzione di energia elettrica.

Superata l'emergenza iniziale, da molte parti si e' iniziato ad interrogarsi sul futuro energetico del paese, a cominciare dall'ex primo ministro Kan e dalle sue dichiarazioni su un possibile Giappone "nuclear-free" ed alla decisione di non autorizzare il riavvio delle centrali nucleari ferme per manutenzione programmata, richiedendo nel frattempo una serie di verifiche tecniche e progettuali sugli impianti per testarne il grado di sicurezza contro eventi di straordinaria portata.

Questa scelta sta portando allo spegnimento progressivo del parco nucleare giapponese, con un solo reattore, al momento, in funzione ed ha aperto un serio problema di approvigionamento energetico.
Per alcuni la notizia dello spegnimento delle centrali e' stata una gran bella notizia, associandola inconsciamente ad una svolta "green" dell'arcipelago verso un nuovo e radioso futuro.



Tuttavia guardando il grafico qui sotto (ingrandibile) ci si rende subito conto che le prospettive green di cui sopra si sono scontrate con la necessita' di continuare a dare energia ad un paese privo di risorse: se osservate le curve verde e rossa noterete che il venir meno del nucleare e' stato colmato facendo lavorare a pieno regime gli impianti termoelettrici (a carbone, olio pesante e GPL) con un calo complessivo della produzione (viola).

Produzione mensile di energia elettrica in Giappone 2005-2011 - energia generata

Se vi fate due conti  noterete che il Giappone ha una produzione annuale di energia elettrica dell'ordine di 900-1000 TWh che, per darvi un raffronto in termini assoluti (nonche' per tutta una serie di ragioni), e' grossomodo il triplo di quella italiana.

Dal successivo grafico si puo' analizzare il peso, in percentuale, delle singole fonti.

Produzione mensile di energia elettrica in Giappone 2005-2011 -percentuale delle fonti

Possiamo fare le seguenti osservazioni:
- il nucleare giapponese aveva una quota di produzione a cavallo del 30%
- l'idroelettrico ha un andamento stagionale piuttosto costante con un massimo di produzione attorno a maggio/giugno ed una quota a cavallo dell'8-10%
- il termoelettrico era stabilmente sopra il 50%
- la produzione su vasta scale mediante energie rinnovabili e' trascurabile ed ha un apporto di circa lo 0.3%
- dopo l' 11/3 e' palese che la produzione termoelettrica abbia assorbito anche la quota del nucleare.

Cio' che pare non preoccupare l'opinione pubblica e' che una quota di energia elettrica pari all'intera produzione annuale italiana viene attualmente ricavata bruciando combustibili fossili con relativa immisione in atmosfera di SOx, NOx, CO2 e particolati fini (PMx).
E qui trovo a dir poco paradossale la passiva accettazione del rischio ambientale che si porta dietro l'uso massivo del termoelettrico rispetto ad una certa radiofobia della popolazione che, tra l'altro, e' stata prontamente cavalcata dalla politica e ha portato a diminuire i limiti di legge a livelli inferiori a tutti gli standard internazionali (creando tra l'altro situazioni a dir poco ridicole, ma su questo troverete su Unico-Lab persone ben piu' competenti del sottoscritto che ve lo potranno spiegare per bene).

Dal punto di vista economico questa situazione ha comportato maggiori costi per importazione di ingenti quantita' di combustibili fossili, contribuendo al primo ingente rosso nella bilancia commerciale giapponese, situazione che se perdurante nel medio periodo rischierebbe di portare al tracollo del paese con il suo debito pubblico proiettato al 200% del PIL in un contesto internazionale pessimo. Senza contare che avere un paese con necessita' energetiche delle proporzioni del Giappone che rastrella idrocarburi sui mercati non contribuisce certo alla stabilita' dei prezzi, ma questo e' un tema che lascio ad altri.

Nel frattempo le centrali nucleari restano ferme, nonostante sia in corso una (doverosa) revisione in 3 parti di tutte le centrali:

1- misure aggiuntive di contrasto ai problemi emersi a Fukushima (generatori di emergenza offsite, sistemi di raffreddamento esterni) in caso di tsunami
2- stress test con simulazioni computerizzate della risposta sismica delle strutture e una verifica delle contromisure messe in campo per contrastare la possibilita' di meltdown
3- la messa in campo di una road map con tempi certi per definire gli interventi da mettere in campo per contrastare eventuali problematiche emerse nel punto 2

Nonostante questi passi il Giappone sembra restare diviso sul tema nucleare, con alcune comunita' (quelle vicino alle centrali in primis) che stanno risentendo pesantemente del fermo degli impianti, in quanto si trovano le casse locali senza una cospicua fonte di entrata e quelle piu' lontante che non trovano rassicurazioni nelle fasi di revisione in corso. E questo e', in parte, causato dalla scarsa capacita' delle autorita' di rassicurare ed informare in maniera semplice le persone e dalla confusione nella gestione dell'emergenza del 3/11 del precedente governo.

La cosa piu' disarmante e' che la questione sta entrando pesantemente nella polemica politica con argomentazioni che non guardano piu' a dati e numeri, ma al tornaconto elettorale locale (e qui polemicamente direi "in stile tedesco") o alla mera contrapposizione tra schieramenti.

In questi termini la richiesta di riavvio dei reattori di Oi (prefettura di Fukui) del governo del premier Noda e' un atto razionale alla luce della necessita' energetica del paese e commisurate alle performance delle strutture: 1200 gal di accelerazione massima e 11 metri di tsunami come prima linea di difesa oltre a mezzi aggiuntivi tenuti sulle alture in caso di emergenza.

Perche' ci sono molte attivita' umane che devono tenere conto del rapporto rischi/benefici (e questo magari lo si capira' meglio nella seconda parte del post). Nel caso di un disastro che superasse i parametri di Oi (fate conto che 980 gal sono pari all'accelerazione di gravita' media sulla terra) probabilmente l'ultimo dei problemi sarebbe la centrale, anche se per certa stampa 19000 morti dello tsunami son diventati un trafiletto (per alcuni l'inciso in una frase) tra gli articoli scritti su Fukushima.

E lasciatemi dire che se si dovesse accettare la politica del "rischio zero", allora qualunque attivita' umana in Giappone non dovrebbe essere permessa che tra tsunami, sismi, vulcani, tifoni e perturbazioni monsoniche varie non si fanno mancare nulla.



Infine, se non mi assale prima la pigrizia cronica, il post continuera' nella parte 2 con l'analisi della "curva piatta" (ma che piatta non e') della categoria delle energie rinnovabili (新エネルギー).
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Crisi energetica nel Kanto e Tohoku (ripubblicazione e update 01/04)

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IL SITO DELL'AMBASCIATA GIAPPONESE IN ROMA http://www.it.emb-japan.go.jp/ DOVE SONO SPIEGATE LE MODALITA' PER DONARE DENARO A FAVORE DELLA CROCE ROSSA JP E DELLA POPOLAZIONE COLPITA.
Donazioni via Web http://www.google.co.jp/intl/en/crisisresponse/japanquake2011.html
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(Questa e' la ripubblicazione del vecchio commento a margine di un post del 17/03 con sporadiche aggiunte e correzioni**)

Grafico realtime del consumo di energia elettrica (dati Tepco):




- Risultati effettivi (periodo senza distacchi programmati di energia) - Anno precedente - Picco della fornitura
- Risultati effettivi (periodo con distacchi programmati di energia) - Risultati di ieri

Ordinata 10 x MW e.g. 6 ,000 (seimila万kW = 60 GW)

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Lo stop di svariati impianti nucleari, non solo Fukushima 1 attualmente in crisi, ma il vicino Fukushima 2 ed altri andati in SCRAM durante il sisma hanno fatto mancare molti gigawatt di potenza alla rete del centro nord dell'Honsu,(sto cercando di quantificare se qualcuno ha dati me li passi). La produzione di energia elettrica mediante centali nucleari rappresenta, grossomodo, il 28-30% della produzione totale nipponica.

Mappa delle centrali nucleari giapponesi (fonte JAIF)
Le icone nere sono gli impianti in esercizio.

Per questo motivo stanno chiedendo di limitare i consumi, anche e soprattutto alle industrie ed ai trasporti pubblici che come nel resto del mondo si mangiano la fetta piu' consistente dell'energia prodotta. Parallelamente io ipotizzo e' ormai assodato un secondo problema: il Giappone e' elettricamente diviso in 2 macro aree, una a 50Hz e l'altra a 60Hz*.

Queste aree (a differenza di buona parte dell'Europa) non possono lavorare in parallelo, ossia sincronizzarsi per poter condividere bidirezionalmente i carichi in rete (due generatori devono avere stessa frequenza e stessa tensione su tutte le fasi per poter lavorare sugli stessi carichi).

Tuttavia l'interconnessione tra le due zone esiste in almeno 2/3 punti della rete giapponese: queste sono stazioni di conversione di frequenza dove si trasforma la corrente alternata in alta tensione in corrente continua ad alta tensione (HVDC) e si procede alla riconversione in alternata a differente frequenza. La stessa cosa viene fatta per il trasporto sottomarino sul lato nord delll'Honshu, con l'isola di Hokkaido e con le altre isole principali di Shikoku e Kyushu.


linea continua = linee di trasporto a 500000 V
linea tratteggiata = linee di trasporto a 275000~187000 V

Queste stazioni, unitamente agli snodi danneggiati dal sisma e dallo tsunami sono probabilmente stati dei colli di bottiglia del sistema e piu' di tanta potenza non riesce a transitarci o ad essere smistata sulle linee.

Secondo Tepco la potenza importata da questi snodi al 16/3 era:

Shinshinano Conversion Station (新信濃変電所): 600MW
(potenza max stazione 600MW per il lato conversione di frequenza e 1200MW sezione di trasformazione a servizio della zona)

Sakuma Conversion Station (佐久間周波数変換所): 300MW
(potenza max stazione 300 MW)

Higashi Shimizu Conversion Station (東清水変電所): 100MW
(potenza max stazione 300MW)

Kitahon Interconnection Facility (北海道・本州間連系設備): 600MW
(potenza max stazione 600MW, quindi sta andando a pieno regime)

Che portavano il totale energia esportata dalle altre parti del Giappone in direzione dell'Honshu a 1600 MW o 1,6 GW e siamo quasi al massimo del fisicamente possibile.

Se confrontiamo con la domanda (lo vedete ancora meglio nel grafico in apertura del post):
16/03 Domanda stimata 35000 MW(18:00∼19:00) Capacita' produttiva 33000 MW (33 GW)
17/03 Domanda stimata 38000 MW(18:00∼19:00) Capacita' produttiva 33500 MW (33,5 GW)

Otteniamo un deficit domanda / produzione di circa - 4,5 GW

Per dare un'idea di parte dell'ammanco dal lato produzione possiamo vedere quanto potevano produrre alcune centrali nelle zone colpite dal sisma:
- Centrale nucleare Fukushima 1 erogava con i soli reattori 1,2 e 3 circa 2 GW
- Centrale nucleare Fukushima 2 ha fermato 4,4 GW di potenziale produzione
- Centrale nucleare Onagawa 2,1 GW

Per una produzione potenziale tagliata di 8,5 GW con soli 3 siti offline e a fronte di un import di soli 1,6 GW dal resto del Giappone come sopra illustato.

Al 31/03 sono inoltre confermati i seguenti fermi di impianti Tepco:
- Centrale termoelettrica di Hirono (unita' 2 e 4), ottimo articolo in lingua inglese qui
- Centrale termoelettrica di Hitachinaka (unita' 1)
- Centrale termoelettrica di Kashima (unita' 1)

Questi impianti sono stati colpiti dal sisma e dallo tsunami poiche' sono sulla costa tra Chiba e la centrale di Fuskushima 2 (vedi mappa sotto)

View Alcune Centrali termoelettriche TEPCO in a full screen map

E di altri gestori:
- Centrale nucleare Tokai 2 per una potenza di 1,1 GW
- Centrale nucleare Higashidori per una potenza di 1,1 GW (immagine sotto)



Come ci fa notare Mattia da Fukuoka (citta' nell'isola di Kyushu, che quella grossa a sud ovest sulla cartina) nei commenti al post originale:

"Qui a Fukuoka ci sono state delle critiche ai commercianti che hanno tenuto aperto regolarmente senza badare a riscaldamento, e il sindaco ha dichiarato che è sbagliato criticarli, perché da quaggiù possiamo mandare solo una limitata quantità di potenza verso il Nord."

Appunto.

La destruction nella produzione di energia e le difficolta' di compensazione sulla rete stanno portando ad una situazione in cui lavorare diventa piu' difficile (meno treni e fabbriche ferme), pertanto l'allontanamento da queste zone trova giustificazione in questo, tanto piu' che in caso di evacuazioni dalle zone del nord la situazione potrebbe portare ad ulteriori stress sul sitema.

Per questa ragione durante le prime settimane di emergenza sono stati effettuati dei distacchi programmati di energia elettrica a rotazione di 3/4 ore (ora implementati saltuariamente) e si e' chiesto ai cittadini di mettere in campo comportmenti virtuosi di limitazione dei consumi.

Dall'inizio del sisma si e' proceduto al ripristino di molte infrastrutture (di trasporto e trasformazione ) ed i risultati recenti sono questi:

31/03 Domanda stimata 33500 MW(18:00∼19:00) Capacita' produttiva 37500 MW (37,5 GW)
01/04 Domanda stimata 33500 MW(18:00∼19:00) Capacita' produttiva 37500 MW (37,5 GW)
(Dati Tepco)

Otteniamo un surpuls teorico domanda / produzione di circa + 4 GW.

La prospettiva di non riuscire a breve a tornare alla normalita' e con le stagioni calde (e umide) alle porte la preoccupazione maggiore sono l'aumento dei consumi di elettricita' a causa dell'utilizzo dei sistemi di climatizzazione.
Chi e' stato in Giappone e ha potuto sperimentare l'estate giapponese™ sa bene che razza di inferno di umidita' e calore ci si possa aspettare (ad agosto si arriva anche al 95% di umidita' e 38°C); se a questo uniamo la tendenza a tenere le temperature a livello dei 20°C su mezzi pubblici, uffici, negozi (qualcuno poi teneva pure la porta aperta sulla strada e riusciva a climatizzare una bella porzione di marciapiede) etc.
Fortunatamente negli ultimi anni, visto il boom dell' "Eco lifestyle" si sono cominciati a vedere i primi cambiamenti: la comparsa di vagoni a "temperatura moderata" (vs gli altri caratterizzati da "freddo smodato") e la diffusione pratica del cool-biz ovvero tutti in ufficio in maniche di camicia e senza cravatta con la confortevole temperatura di 28°C.
Tuttavia il problema resta e si quantifica in ulteriori 10-15 GW di potenza elettrica che verranno richiesti dagli utenti, tra i quali anche e soprattutto gli anziani che soffrono (talora fatalmente) il caldo, tenendo conto della domanda (attualmente) fortemente calmierata e di molti degli impianti di produzione sopramenzionati ancora offline.
Parallelamente Tepco sta cercando di assicurare le scorte strategiche di petrolio, carbone e gas naturale liquefatto in quantita' tale da garantire la produzione estiva mediante impianti termoelettrci.
La situazione sta lentamente migliorando grazie allo sforzo di tutti, ma il colpo accusato e' stato tremendo.
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* Per motivi storici l'elettrificazione giapponese si e' sviluppata attorno a 2 standard: Il Kanto importava dalla Germania generatori a 50Hz, mentre il Kansai generatori GE a 60Hz, possiamo immaginare che lo sviluppo delle reti sia stato pressoche' indipendente, fino al punto di doverle interconnettere.

** Ho rivisto la potenza massima delle stazioni, in quanto avevo letto male i fattori moltiplicativi (maledetti 万ｋW) , infatti mi parevano un po' troppo

Giusto per capire

Mattia, come al solito ci aiuta pubblicando una l'ultima lettera dell'ambasciata d'Italia del giorno 16/3 ben sottolineata nei passaggi piu' importanti:

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EMERGENZA NUCLEARE

Una squadra altamente specializzata della Protezione Civile italiana, composta di sei tecnici ed esperti, e’ operativa da questa mattina presso l’Ambasciata al fine di fornire orientamento e supporto alle attivita’ che la Sede diplomatica sta mettendo in atto a tutela della collettivita’ italiana in Giappone.

Le prime rilevazioni dei livelli di radioattivita’ sono state effettuate a partire dall’aeroporto di Narita, lungo il tragitto verso Tokyo e sul tetto dell’Ambasciata.

I valori della radioattivita’ di fondo misurata in tutti i punti di rilevazione sono del tutto compatibili con quelli forniti dalle Autorita’ giapponesi e riportate sui siti istituzionali (tra cui quello del Governo Metropolitano di Tokyo che pubblica ogni ora i dati della radioattivita’ massimo/ minimo/ media, sul sito del Tokyo Metropolitan Institute of Public Health http://113.35.73.180/monitoring/index.html).

Inoltre, avendo la possibilita’ di effettuare una misura spettroscopica, i tecnici hanno avuto la possibilita’ di ESCLUDERE la presenza di radiazione proveniente da isotopi radioattivi (NON ci sono isotopi artificiali, ossia quelli che possono essere stati prodotti in un reattore nucleare).

I valori in questione sono dell’ordine di 0.04 microsievert/ora, circa un terzo del valore di radioattivita’ ambientale tipico della citta’ di Roma (0.25 microsievert/ora). Tali risultanze portano al momento ad escludere qualunque rischio di contaminazione in corso a Tokyo.

Le Autorita’ giapponesi hanno inoltre dichiarato in serata che tutti e quattro contenitori primari dei reattori 1, 2, 3 e 4 della centrale di Fukushima sono integri.

SITUAZIONE A FUKUSHIMA
Questa mattina si e’ verificata la fuoriuscita di vapore nelle vicinanze del reattore n. 3. Questa condizione ha comportato un lieve aumento della radioattivita’ nelle vicinanze della centrale. L’emissione si e’ quindi arrestata. La situazione generale dei reattori continua a presentare profili di rischio per il fatto che non tutti gli impianti sono ancora pienamente sotto controllo.

LE PREVISIONI METEOROLOGICHE
Questa notte le previsioni meteorologiche per la regione di Fukushima segnalano venti moderati in direzione SUD-EST che dovrebbero portare nubi ed eventuali materiali radioattivi rilasciati dalla centrale nucleare verso l’Oceano Pacifico. Nella mattina e nel pomeriggio del 17 marzo venti moderati continueranno a spirare in direzione SUD-EST allontanando verso il Pacifico nubi ed eventuali materiali radioattivi. Nella notte tra il 17 e il 18 marzo venti moderati dovrebbero spirare in direzione EST verso l’Oceano Pacifico.COLLEGAMENTI AEREI

La compagnia di bandiera continua ad operare con piena capacita’ con 18 voli alla settimana sul Giappone (da domani concentrati per ragioni tecniche sullo scalo internazionale di Osaka), ma d’intesa con il Ministero degli Esteri e’ stata introdotta la possibilita’ di acquistare biglietti di sola andata senza prenotazione, usufruendo di una tariffa agevolata istituita per l’occasione. In mattinata e nel primo pomeriggio del 16 marzo sono regolarmente decollati dall’aeroporto di Tokyo Narita i tre voli Alitalia previsti in partenza per Roma e Milano. Anche il volo in programma dall’Aeroporto Internazionale del Kansai – KIX (Osaka) e’ partito regolarmente. In linea con quanto deciso anche da altre compagnie aeree, si conferma che dal 16 marzo Alitalia non operera’ voli su Tokyo Narita. Due voli diretti a Roma saranno in partenza da Osaka rispettivamente alle 14.00 e alle 17.00. Su entrambi risulta esservi un buon numero di posti ancora disponibili.I connazionali gia’ presenti a Osaka, per eventuali necessita’ legate alla decisione di lasciare il Giappone, possono rivolgersi anche al Consolato Generale a Osaka (segreteria.osaka@esteri.it, centralino 06 4706 5820).

Per informazioni riguardanti disponibilita’ e prenotazioni dei voli operati da Alitalia, si invitano i connazionali a rivolgersi ai Call center: 03 3568 1411 (attivo anche nella giornata di domani a Tokyo) e 06 6341 3951 (attivo a Osaka), oltre che al desk Alitalia presso l’aeroporto internazionale del Kansai: 0724 56 5216.

Un presidio di personale del Consolato Generale a Osaka assistera’ i connazionali presso l’aeroporto nella fascia oraria di operativita’ dei voli Alitalia al rispettivo banco per le partenze.

Per quanto riguarda i collegamenti ferroviari, il servizio di Shinkansen fra Tokyo e Osaka sta funzionando con regolarita’.

L’Ambasciata rinnova la richiesta di far urgentemente pervenire via e-mail agli indirizzi e-mail: consular.tokyo@esteri.it e ambasciata.tokyo@esteri.it i nominativi dei membri del nucleo familiare che sono gia’ partiti, nonche’ di avvertire, sempre via e-mail allo stesso indirizzo, questa Ambasciata nel momento in cui lascerete il Paese.
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Ora la lettera e' ormai "vecchia" per i residenti in Giappone, tuttavia e' abbastanza recente per poter essere da riferimento alla RAI per farci un servizio decente che non annunciasse l'apocalisse a Tokyo....

Adesso, i super tecnici della Farnesina hanno detto quello che noialtri andiamo predicando da giorni basandoci sulle letture incrociate di dosimetri sparsi per mezzo Giappone (siano governativi, privati di amatori o amici di Mattia): anzi noialtri si era piu' pessimisti visto che il fondo di radiazioni che leggiamo dagli strumenti e' 0,25 uSv e quello che dichiarano loro e' 0,04 uSv, ma tante' ci va bene lo stesso.

Quindi signori del TG1, TG2 etc. anziche' inventare un pericolo radiazioni pressoche' inesistente A TOKYO, potreste semplicemente copiaincollare quello che dicono le nostre rappresentanze diplomatiche: capisco che non fa molta audience e sappiamo che "no-drama no-party", ma un poco di verita' una volta ogni tanto fa bene.
Noi siamo stati raffinati e vi offriamo pure il seguente grafico (che fa tanto pathos):

Sono 3 giorni di misure continue alla periferia ovest 20 km da Tokyo, ma concorda con i rilievi di Chiba e di altre postazioni e soprattutto e' sempre stato sotto all soglia psicologica di 100 cpm = 1 uSv =0,000001 Sv, ma il giornalista vi dira' che e' 3 volte il normale, peccato che il normale sia quasi zero e "tre volte" (quasi) zero fa....

Infatti sono giorni che si parla con insistenza di Tokyo, quando si dovrebbe parlare di ben altro.
Alla luce dei dati e delle testimonianze raccolte, non ci sono elementi per dedicare 3 minuti di servizio alla capitale nipponica.

Un'altra cosa: la mascherina se la mettono un giorno si e l'altro pure, mica solo quando c'e' la "pioggia radioattiva".... poi se beccate due belle giapponesi in giro in kimono saranno pure ca**i loro di come si vestono senza doverci ricamare dicendo "lo fanno per sentirsi piu' giapponesi", anche io tiro sul col naso ogni tanto, ma non lo faccio per sentirmi giapponese.
(trattasi di frecciata ai servizi messi in onda da una certa emittente pubblica di stato LOL)

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Il nostro amico dosimetro real time (dettagli qui) aggiornate la pagina ogni 10 minuti per aggiornare il grafico.




I soliti Stream visto che ormai sono sommersi nei post precedenti:

NHK (audio inglese fino alle 22 JST)


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TBS (JP)

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Un paio di LIVE CAMERA:

東京 品川ライブカメラ Road live Route15,Shinagawa,Tokyo.国道15


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Akihabara

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